氯/溴稳定同位素分析技术及其在环境科学研究中的应用

稳定同位素分析被认为是环境污染物溯源和转化途径探究的有效工具.针对氯/溴稳定同位素研究已经开发了一些较为可靠的分析技术,被广泛应用于氯乙烯、氯苯、溴酚、多溴二苯醚和有机氯农药等有机污染物的研究.本文综述了近年来氯/溴同位素分析技术的最新进展,介绍了稳定同位素分析技术在含氯/溴有机污染物的溯源分析和降解途径识别等方面的应用实例,分析了现有分析技术在仪器测定、分析策略、理论知识等方面的不足,展望了该技术的发展方向及其在环境科学领域内的应用前景.     

稳定氢氧同位素在定量区分植物水分利用来源中的应用

全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气候变化的响应方式、程度和响应结果,因此跟踪和分析植物利用水分的来源是制定全球气候变化对策的一个重要研究内容。本文介绍了稳定氢氧同位素技术研究历史及其在定量区分植物利用水分的来源研究中的应用原理与具体方法。由于土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中,与外界环境不发生水分交换,因此不存在同位素的分馏过程,所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值,利用二项或三项分隔线性混合模型(two-orthree-compartment linear mixing model),可以估算出植物对不同来源水分的相对使用量。而由于植物叶片水分同位素组成受到周围环境的温度、湿度、降雨和土壤水分的异质性等许多因素的影响,通过比较分析植物茎木质部水分和叶片水分同位素组成的差异可以得到植物周围环境的气候信息。植物利用水分的来源存在显著的季节性差异,并且,不同生活型植物在利用水分来源上存在明显不同。植物根系的分布及根深是决定植物利用水分来源的一个重要的因素,表层和深层根系的相对分布及其活性影响着植物吸收水分的范围。当然,利用线型分隔混合模型定量区分植物利用水分的不同来源,还有许多值得改进的地方,而且,尽管稳定同位素技术在植物科学中的应用正迅速发展起来,但利用稳定氢氧同位素来分析环境因素对植物影响的研究还只是刚刚展开,还有许多方面值得去进一步探索。     

稳定同位素在污染物溯源与示踪中的应用

由于稳定同位素在特定污染源中组成确定,且具有分析结果精确可靠、在污染物迁移与转化过程中不发生显著变化的特点,故已被广泛应用于环境污染事件的仲裁、环境污染物的来源分析与示踪研究中。介绍了稳定同位素分馏对于来源分析的影响以及稳定同位素技术在污染物溯源与示踪中识别大气多环芳烃来源、推测环境中硫和铅的来源、考察甲基叔丁基醚来源与降解过程等方面的应用进展。     

大连刺参氨基酸碳稳定同位素组成特征的分析

本研究应用气相色谱-同位素比值质谱仪(GC-IRMS)对大连不同养殖区刺参氨基酸的碳稳定同位素组成进行分析,同时分析其食物来源的碳稳定同位素组成特征,探究刺参氨基酸稳定同位素组成差异形成的原因,并探讨以此作为刺参产地溯源的可行性.结果显示,刺参氨基酸δ~(13)C平均值为-19.35‰,其中李官、獐子岛较低分别为-25.26‰、-25.41‰,谢屯、大长山较高分别为-8.90‰、-12.59‰,且各地刺参δ~(13)C值差异显著;刺参食源氨基酸δ~(13)C平均值为-20.93‰,其中李官、獐子岛较低分别为-26.19‰、-24.25‰,谢屯、大长山较高分别为-11.58‰、-16.31‰,各地差异显著.发现刺参与其食源氨基酸碳稳定同位素组成有一定相关性,其中必需氨基酸相关性系数为0.97,非必需氨基酸为0.77.各地食源氨基酸δ~(13)C值的差异为各地刺参氨基酸碳稳定同位素组成的差异性提供依据,且发现以非必需氨基酸δ~(13)C值作为指标时对各地刺参区分效果更好.相关结论能为氨基酸的稳定同位素分析技术应用于鉴别刺参来源的真实性提供理论依据.     

环境蛋白组学及污染物分子毒性检测技术

环境蛋白组学是蛋白组学与环境科学交叉融合的新兴学科,研究污染环境与蛋白组之间的相互作用规律与检测技术方法.环境蛋白组学的发展,取决于双向凝胶电泳、质谱、蛋白质芯片和生物信息学等技术的完善与应用.综述环境蛋白组学的主流技术,介绍环境蛋白组学技术在污染物分子毒性检测中的应用,探索污染物与蛋白组之间的相互作用机理,是人体与环境健康科技发展的起步过程.     

离子液体-液相微萃取技术在环境污染物分析中的应用

离子液体是一种环境友好的绿色溶剂.因其具有独特的理化性能,如蒸汽压低、不易挥发、稳定、黏度以及在水中的溶解性可调等特点,在样品前处理技术中可以替代传统的有机溶剂作为萃取溶剂,提高了分析的选择性和灵敏度.本文对基于离子液体的液相微萃取技术(单滴液相微萃取、中空纤维液相微萃取、分散液液微萃取)在环境污染物分析中的应用进行综述.     

西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化

通过对西江下游马口水文站多年的定点观测以及对虎门、梧州、江口等全流域多个河流断面悬浮物样品的稳定碳同位素分析,报道了近年来人类活动对西江流域影响的观测结果.研究发现:西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成从中游的-26.6‰到河口-19.8‰,逐渐变"重",此结果基本反映了流域植被覆盖及土壤侵蚀状况;西江马口水文站1999-2005年悬浮物样品δ13C值的季节循环值为(-23.4±1.3)‰,其波动与流域侵蚀、物源组成相关.根据观测结果,西江流域土壤侵蚀主要发生于下游以及源头区域,悬浮物稳定同位素比值较"重",而中游区域则相对较"轻".河口地区的同位素值可能受工农业生产及生活废水影响较大,同位素值异化,其物质来源与河流上游和海洋不同.     

稳定碳同位素激光检测仪监测生物质燃料掺烧比的研究

稳定碳同位素激光技术可用于检测煤和生物质的碳同位素比值δ13C，以确定燃煤耦合生物质的掺烧比，且不受含水量影响.本文通过对煤(山西煤、内蒙古煤、贵州煤)和生物质(玉米秸秆、棉花秸秆、木屑、稻壳)混燃烟气进行稳定碳同位素比值测定，在一定的生物质掺烧比范围(碳量基、热量基)内建立在线分析方法得到拟合线性方程y=ax+b，拟合优度R²>0.99.所得分析方法可用于在线监测生物质掺烧比变化情况，当生物质掺烧比为20%时，误差分析控制在0.5%—2.0%以内.此外，该检测-分析方法能够实时、准确地监测生物质掺烧比，可为国家针对生物质使用量补贴政策的制定和实施提供技术支撑；同时可用于追踪“碳溯源”，推动碳排放监测和碳交易市场的快速发展.     

鹰潭地区大气降水中氢氧稳定同位素特征研究

降水中氢氧稳定同位素组成与降水地区各种气象因素变化密切相关。同时,降水中氢氧稳定同位素关系是水同位素应用的主要基础,对深入研究降水中水汽来源,地下水补给等水循环过程具有重要意义。根据江西鹰潭地区2012年4月至2013年3月大气降水中氢氧稳定同位素组成和气象资料,研究了该地区大气降水中氢氧稳定同位素关系及降水量,温度等气象因素对氢氧稳定同位素组成的影响。研究表明,该地区大气降水线方程为δD=8.61δ18O＋18.34（n=72,R2=0.98）,与全球大气降水线方程（δD=8δ18O＋10）相比,鹰潭地区大气降水线的斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关,同时反映了该地区湿润多雨,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点。该地区降水中δD （-113.3‰～7.5‰）、δ18O（-14.9‰～-0.9‰）和氘盈余（3.8‰~23.2‰）变化幅度很大并呈现出明显的季节性变化,夏半年（4-9月）δD、δ18O与氘盈余均显著低于冬半年（10-3月）（P＜0.01）,反映出不同季节降水的水汽来源及蒸发条件的差异。对该地区降水同位素与降水量和温度相关性的分析表明,降水中δ18O 与降水量和温度存在显著负相关关系,方程式分别为：y=-0.056x-4.7（R2=0.39,P＜0.01）和y=-0.203x-2.99（R2=0.23,P＜0.01）,说明该地区降水中氢氧稳定同位素存在显著的降水量效应和反温度效应。     

稳定同位素分析数据标准化校正方法的讨论

稳定同位素分析过程中需运用一些计算法则,把原始的稳定同位素测量数据校正为基于国际标准的稳定同位素标准数据.这些校准方法包括:1)相对于参考气真值的校正;2)单一参考物质的校正;3)使用两个或三个参考物质的校正.因此只有在客观的计算测量误差及恰当的数据处理时,才能给予稳定同位素分析数据的正确解释[1].不同的标准化校正方法产生的误差影响了不确定度的计算,先前的研究说明不同的实验室稳定同位素分析,检测报告的不确定度能相差10倍[2],甚至因为计算原因产生的误差远远大于样品制备和样品分析过程产生的误差.