基于分步热解技术的沉积岩形态汞同位素分析方法

沉积岩中的汞及其同位素常被用于指示大规模火山活动、海洋氧化还原演变等古环境演化事件,但现有研究主要聚焦总汞含量及相应的总汞同位素组成,缺少形态汞含量及其同位素组成数据,因此无法精准判别古环境中汞的来源、沉积环境和沉积过程。本研究开发了基于热解技术的沉积岩中不同形态汞的分离和同位素分析方法。首先通过沉积岩中典型形态汞（有机质、硫化物和粘土矿物结合态汞）单一标准建立热解温度曲线,然后将上述单一标准物质混合,通过调整升温速率以及形态汞采集的温度范围和时间优化热解分离方法,收集不同温度下析出的气态单质汞进行同位素分析。结果表明,分离的有机质结合态及硫化物结合态汞的δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg值同参考值的平均差值分别小于0.20‰和0.03‰,因此该分离方法能有效分离上述形态汞并进行汞同位素组成分析。上述方法被进一步应用于分析天然标准物质（黄红壤、水系沉积物、海相沉积岩）的汞形态及其同位素组成,验证了该方法在自然样品中的广泛适用性。     

黄土高原大气降水δ18O的空间分布

大气降水δ¹⁸O值的空间分布可以为理解现代大气中的水分输送提供空间信息,也可以为解释古气候代用指标的环境意义提供基础。本文整理了黄土高原44个站点的实测降水δ¹⁸O数据,基于纬度和海拔构建回归模型并得到了黄土高原降水δ¹⁸O的同位素景观图谱,结合实测资料和图谱结果分析了降水δ¹⁸O的年内变化和空间分布特征,并评价了两种全球降水同位素景观图谱产品的适用性,得出以下结论：（1）黄土高原降水δ¹⁸具有明显的年内变化特征,春夏季相对富集,秋冬季较为贫化。（2）黄土高原降水δ¹⁸O高值区多出现在南部的渭河谷地一带,低值区则主要出现在西部高原山地和北部边缘。（3）黄土高原北部与西部降水δ¹⁸温度效应更为明显,向南和向东延伸,温度效应逐渐弱化。（4）两种全球降水同位素景观图谱产品对δ¹⁸值的最佳模拟结果均出现在夏季,冬季模拟较差。     

ISOTOPIC EVALUATION OF Pb OCCURRENCES IN THE RIVERINE ECOSYSTEMS OF THE KANKAKEE WATERSHED,ILLINOIS‐INDIANA1

ABSTRACT: Environmental background levels of Pb were measured in ponds, river waters, sediments, suspended sediments, rocks, and air particulates within the Kankakee watershed during the period of 1995 to 1999. Stable isotopic Pb distinguished airborne Pb and its incorporation into riverine wetland sediments from geogenic Pb measured in river sediments. The provenance of the naturally‐occurring Pb is from carbonate bedrock and contributes comparable concentrations in riverbank sediments (25.9–30.4 mg kg^?1) as Pb found in wetland sediments (18.6–24.8 mg kg^?1). Estimates of anthropogenic Pb contributions from airfall into the Kankakee wetlands were found to be near 0.43–0.71 Bq cm^?2 yr^?1 during 1995 to 1999. While leachable Pb data suggests the uppermost layers of pond sediments were disturbed, ²¹⁰Pb analyses from undisturbed sedimentation suggests Pb‐bearing sediments accumulate approximately 0.46–0.51 cm yr^?1 in the ponds within the riparian zones. Transboundary Pb pollution from aerosols of industrial Pb across the Great Lakes occurs, but Pb isotopy indicates that the Pb concentrations are comparable to natural concentrations of Pb in both waters and sediments within the Kankakee watershed.     

乌鞘岭南、北坡降水稳定同位素特征及水汽来源对比

为了揭示季风边缘区降水中稳定同位素特征及水汽来源,利用2016年10月至2017年10月采集的97个降水样品,采用相关分析和HYSPLIT模型,对乌鞘岭南、北坡降水稳定同位素的特征、大气水线方程、温度和降水量效应、水汽来源进行了对比分析.结果表明,南坡大气降水线的斜率与截距低于全球大气水线(GMWL)和北坡大气降水线;南、北坡的同位素温度效应和季节效应明显,但北坡的温度效应比南坡更为明显;除北坡夏季和南坡降水量小于5 mm时降水稳定同位素表现出微弱的降水量效应,南、北坡其它季节或其它降水量级均无明显的降水量效应;来自西北和北方的水汽占90%以上,北坡受季风水汽影响极少,南坡夏季会受到东南季风影响,局地水汽再循环对乌鞘岭南、北坡水汽也有贡献.本研究可提高对高寒山区降水同位素演化的认知,为寒旱区同位素水文学的进一步研究奠定基础.     

新乡市夏冬季节PM2.5稳定碳同位素特征分析

为了探究新乡市PM_(2.5)中δ~(13)C比值的季节性变化特征及其对污染来源的指示作用,于2017年夏冬季节采集PM_(2.5)有效样品91个,并测定了样品中的总碳、水溶性离子和稳定碳同位素比值(δ~(13)C).夏季和冬季的TC浓度平均值分别为11.78μg·m~(-3)和26.6μg·m~(-3).夏季δ~(13)C比值为-27.70‰～-25.22‰其中前14 d的δ~(13)C比值波动较大平均值为-26.96‰,而后16d的δ~(13)C比值相对稳定,平均值为-25.69‰,而且前半月和后半月火点数具有较大差异同时K_(nss)~+浓度与TC质量浓度显著相关(R~2=0.62,P0.01)这说明夏收季节生物质燃烧可能对δ~(13)C比值有显著影响.新乡地区冬季RH与TC/PM_(25)质量比值的显著负相关(R~2=0.68,P0.01),揭示了在霾增长初期以SOA增长为主,而污染期以SIA贡献为主.冬季采样期δ~(13)C比值为-26.72‰～-23.49‰,对霾发展过程中稳定同位素组成的研究发现在霾增长过程中δ~(13)C比值以富集为主,而在霾清除阶段δ~(13)C比值以贫化为主.     

气溶胶中正构烷烃单体化合物稳定碳同位素分布特征初步研究

不同来源的气溶胶中正构烷烃稳定碳同位素的分布特征有比较明显的区别,以低陆生植物为主的高原清洁区,其气溶胶中正构烷烃δ＾１３Ｃ较轻,随碳数的增加,δ＾１３Ｃ较平平缓的曲线,以高等植物为主的海滨清洁区,正构烷烃δ＾１３Ｃ分布亦为较平缓的英线,但δ＾１３Ｃ较前者稍重,为－２８‰－－２７‰;人为污染严重的城市区,气溶胶正构烷烃δ＾１３Ｃ为－２９‰－－２５‰,且随碳数的增加有较大的变化。     

地下水NH4+-15N同位素测试技术进展

本文根据铵离子的物理化学性质,建立了各种测试分析技术.传统的NH4+_-15N同位素测试过程包括样品中NH4+的收集、转化为适于质谱分析的气态N2以及用15N同位素质谱进行分析.其中NH:的收集方法较多,包括蒸馏法、扩散法、离子交换柱法和沸石萃取法等.适于质谱分析气态N2的转化方法可分为化学湿法和干燃烧法.笔者就同位素分析测试过程中NH4+的收集、转化及15N测试各个步骤加以总结,分析各自方法的优缺点和适用范围,寻求问题的解决途径.并评述了最近出现的色谱-质谱联合分析法和叠氮法.最后对地下水NH4+-15N同位素测试技术的发展进行了展望,以期能够更广泛地应用于环境和水文地质领域.     

Hydrogeochemical and Isotopic Investigations on Groundwater Salinization in the Datong Basin,Northern China1

Abstract: Analyses of major elements, environmental isotope ratios (δ¹⁸O, δ²H), and PHREEQC inverse modeling investigations were conducted to understand the processes controlling the salinization of groundwater within the Datong Basin. The hydrochemical results showed that groundwater with high total dissolved solid (TDS) concentrations was dominated by sodium bicarbonate (Na‐HCO₃), sodium chlorite (Na‐Cl), and sodium sulfate (Na‐SO₄) type waters, whereas low‐TDS groundwater from near mountain areas was dominated by calcium bicarbonate (Ca‐HCO₃) and magnesium bicarbonate (Mg‐HCO₃) type waters. The characterization of the major components of groundwater and PHREEQC inverse modeling indicated that the aluminosilicate hydrolysis, cation exchange, and dissolution of evaporites (halite, mirabilite, and gypsum) governed the salinization of groundwater within the Datong Basin. The environmental isotope (δ¹⁸O, δ²H) and Cl^?/Br^? ratios revealed the impact of fast vertical recharge by irrigation returns and salt‐flushing water on the groundwater salinization. According to the analyses of major hydrochemical components and PHREEQC inverse modeling, evaporite dissolution associated with irrigation and salt‐flushing practice was probably the dominant controlling factor for the groundwater salinization, especially in the central part of the basin. Therefore, groundwater pumping for irrigation and salt‐flushing should be controlled to protect groundwater quality in this area.     

全新世青藏高原东部西南季风的演变

本研究报道一组新的西南季风代用指标,即泥炭中单一种属植物———木里苔草残体纤维素和泥炭混合植物残体纤维素的δ13C时间序列,所记录的青藏高原东部全新世气候变化。两记录表明,该区全新世的下限年龄约11200aBP(14C年龄约9900aBP);从约11200aBP起该区迅速进入湿暖的全新世阶段,季风活动迅速增强;在约10800～5500aBP期间,季风总体保持在强盛状态,但其间有4次突然减弱,气候变干冷;约从5500aBP起季风活动在波动中逐渐减弱,其中有4次减弱最明显。所有这8次气候的突然变化都与北大西洋浮冰事件一一对应。这种密切的相关关系表明,西南季风强度的波动可能是对全球变化,特别是对海洋热盐环流引起的地球南北方气候波动的所谓"跷跷板效应"的响应。     

二氧化硫在潮湿气溶胶表面的氧化速率研究

将稳定同位素方法应用于闽南地区SO₂在潮湿气溶胶表面氧化动力学研究中,在对大气中SO₂的稳定硫同位素及大气气溶胶中可溶性硫的硫稳定同位素丰度的测定的基础上,用硫稳定同位素动力学方程计算SO₂在潮湿气溶胶表面氧化速率与均相氧化速率比?结果表明:漳州地区潮湿气溶胶表面SO₂非均相和均相氧化速率之比:K非/K均为1.13,厦门地区SO₂非均相和均相氧化速率之比:K_非/K_均为0.36,这种差异主要是由相对湿度不同引起的。