基于稳定氢同位素的太原市大气单环芳烃来源

采集太原市城北和城南区域环境空气和5类污染源挥发性有机物样品,测定样品中典型单环芳烃稳定氢同位素（δD）组成,基于同位素质量平衡原理计算单环芳烃从源到环境空气受体的δD初始混合值,探讨单环芳烃来源.结果表明,柴油挥发源、溶剂挥发源、汽油挥发源（97^#）、汽油挥发源（95^#）、机动车尾气（97^#）、机动车尾气（95^#）和民用燃煤源中单环芳烃δD范围依次为：（-138.7‰~-115.5‰）、（-147.0‰~-121.0‰）、（-150.8‰~-117.6‰）、（-131.8‰~-113.8‰）、（-171.2‰~-120.0‰）、（-138.9‰~-102.7‰）和（-168.3‰~-142.3‰）,民用燃煤源中单环芳烃δD显著贫重氢同位素（D）组成,机动车尾气源与汽油挥发源中苯的δD相比显著贫D,可用于探索污染物转化过程;城北和城南环境空气中δD范围为（-131.7‰~-115.1‰）和（-131.9‰~-74.9‰）,δD初始混合值为-138.4‰和-173.9‰,体现了其来源差异.     

基于野外原位抽注试验和同位素技术的含水层反硝化速率研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程.由于水文地质条件和水文地球化学环境的复杂性和不确定性,精准测定含水层反硝化速率是反硝化过程的研究难点.选取潮白河冲洪积扇中部中国环境科学研究院地下水创新野外基地作为研究区,基于野外原位试验和15N同位素示踪法提出一种含水层反硝化速率的测定方法.该方法综合体现了研究区实际水文地质条件和水文地球化学环境对反硝化作用的影响,并充分考虑了硝酸盐在含水层中稀释弥散作用对计算结果的影响.结果表明:①潮白河冲洪积扇中部某地地下26~28 m处于还原环境,含水介质以粉细砂为主,ρ（NO₃-N）平均值为2.77 mg/L.②地下26~28 m反硝化速率在349.52~562.99 μg/（kg·d）（以N计,下同）之间,平均值为450.31 μg/（kg·d）.通过与研究区含水介质、采样深度和硝酸盐背景值相似的国内外案例对比研究,初步评估结果处于合理区间.③测试结果具有一定不确定性,主要来自忽略中间产物NO₂-和NO的计算方法、扰动采样方法、N₂O的操作规范程度及采样频率等方面.研究方法为测定含水层硝酸盐速率研究提供了新的思路,研究结果可为地下水中硝酸盐转化过程机理研究、地下水硝酸盐污染修复及风险管控提供关键的理论支撑数据.      

北山地区大气降水中水化学及稳定同位素特征

为揭示甘肃北山地区大气降水的水化学及同位素特征,利用2012~2019年度采集的97件大气降水样品,采用相关性分析,富集因子,气团后向轨迹分析等多种方法对北山地区稳定同位素变化特征及其影响因素,降水中主要离子变化特征,不同离子来源及贡献,水汽来源进行了分析.结果表明,北山地区区域降水线的斜率与截距均高于张掖地区大气降水线;该区降水中稳定同位素比率明显受季节性,温度和高程效应的影响,在年尺度下,降雨量效应不明显;该区降水中氘盈余变化较大,雨季降水中氘盈余显著小于旱季降水中氘盈余值;北山地区大气降水的水化学型主要为HCO₃·SO₄-Ca和HCO₃-Ca型,降水中离子浓度具有明显的季节性变化,降雨量的增加对离子浓度具有一定的稀释作用;Na⁺受海源和陆源物质的双重影响;绝大部分的Ca²⁺,K⁺,HCO₃^-和部分Mg²⁺来源于陆源,SO₄^2-与NO₃^-的主要来自于人类活动输入;区内冬夏季水汽来源基本一致,来源于西北方向的季风源是北山地区最主要的水汽来源.研究成果可为我国高放废物地质处置库选址和性能评价以及未来地下处置库建设提供依据,也有助于丰富西北干旱区的水文循环过程研究.     

邻苯二甲酸二丁酯降解过程的单体同位素分析

研究对比了邻苯二甲酸二丁酯（DBP）在不同降解过程（水解、UV/H₂O₂光解、直接光解、过硫酸钾光氧化）中的碳、氢同位素组成变化、分馏特征及二维同位素（Δδ²H-Δδ¹³C）的相关性.水解反应中DBP分子产生了显著的碳同位素分馏,未发现氢同位素分馏,而且碳同位素富集因子ε_C为（-2.7±0.4）‰,表明DBP水解时发生C-O键断裂,氢原子不参与反应.而UV/H₂O₂光解和直接光解反应（pH值分别为2、7和10）中,DBP分子呈现了相似的二维同位素相关性Λ值[（9±2）~（11±2）],推测经历了相同的反应过程.过硫酸钾光氧化降解时,明显偏大的Λ值（31±3）说明反应可能发生C-H键断裂.结果表明：二维单体同位素分析（2D-CSIA）技术可以有效区分DBP的水解、光解、光氧化3种不同类型的降解过程,有助于分析其降解路径.     

The Chemistry of Soils, Rocks and Plant Bioindicators in Three Ecosystems of the Holy Cross Mountains, Poland

In June of 2000, biogeochemical study was carried out in three ecosystems of the Holy Cross Mountains (south-central Poland). This paper presents element concentrations and stable sulfur (and in one site lead) isotope ratios in rocks, detailed soil profiles, and plant bioindicators including epiphytic lichen Hypogymnia physodes (L.) Nyl., mosses (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt., Hypnum cupressiforme Hedw. S. Str., Hylocomium splendens (Hedw.) B.S.G.), Scots pine (Pinus sylvestris L.), common birch (Betula pendula Roth.), aspen (Populus tremula L.) and English oak (Quercus robur L.). Chemical analyses were performed with ICP-AES and AAS methods in the accredited laboratory (Central Chemical Laboratory of the Polish Geological Institute in Warsaw). The principal objective of this study was to compare the chemical composition of rocks, soils and selected plant bioindicators between investigation sites using the same methods of sample collection, preparation and analyses. The results of this study have shown that there is a high variability in concentrations of elements in plant bioindicators from the same sites that can not be explained only by soil properties or anthropogenic influence. This conclusion indicates that for biomonitoring purposes (especially with vascular plants) we cannot neglect individual features of the species examined.     

Nitrogen isotope ratios in pine bark as an indicator of N emissions from anthropogenic sources

The article describes the use of Scots pine bark to identifynitrogen sources in eastern Germany, as well as background areas in Russia and Bulgaria, by using natural isotope ratios of total nitrogen (N_t) and individual N compoundssuch as ammonium (NH₄ ⁺), nitrate (NO₃ ^-)and amid nitrogen (amide-N). The samples collected were analysed using an elemental analyser in connection with a gas isotope mass spectrometer (EA-IRMS). Natural ¹⁵N abundances in pine bark from impact areas suggest that the ammonium accumulated on the surface of the bark is releasedfrom livestock management. Bark of Scots pines growing near agricultural land had highly depleted ¹⁵N_t values (between –8 and –12), while bark from background areas (unpolluted areas) displayed slightly negative ¹⁵N_t values (mean ¹⁵N_t = –3.8). It is assumed that part of the N adsorbed on the bark surface is mainly derived from ammonia(mean ¹⁵N_t = –40.3) escaping from livestock housing and during the application of manure. This assumption is confirmed by experiments under controlled conditions in which manure samples were spread on soil. In addition, temporal and spatial variations of ¹⁵N_t abundances in pine bark from various locations in eastern Germany as wellas pine stands in Nature Park Dübener Heath are discussed.     

运用硼同位素进行古气候重建的研究进展

海水中硼的同位素组成受海水pH控制,海洋生物碳酸盐形成过程中海水的硼主要以B(OH)4-形式进入碳酸盐晶格,该过程不产生同位素分馏,因此海洋生物碳酸盐的硼同位素组成能够反映海水中B(OH)4-的硼同位素组成,进而指示当时海水的pH值,再根据海水与大气间CO2溶解平衡关系可以间接获得当时大气CO2分压。最近十多年来成功地运用生物碳酸盐硼同位素研究了过去20 Ma以来不同时间段古海水pH演化历史以及大气CO2分压的变化历史,使得硼同位素成为研究古气候的新方法。由于大气CO2分压对海水pH变化的响应非常灵敏,必须对各参数的取值进行严格的论证,而且模型本身的合理性及精确性也要进一步讨论。本文详细地介绍了硼同位素-pH方法的理论模型以及近年来运用该方法研究古气候取得的主要成果,同时对模型本身的研究进展也进行了阐述。     

凡口铅锌矿床地球化学特征及成矿作用分析

凡口铅锌矿床是发育于碳酸盐岩建造中的海底热泉喷溢沉积矿床,以“一大二富三集中”的特点和典型的地质地球化学特征吸引着中外矿床地质工作者。常量元素和矿化元素的分布、矿物包裹体特征、稀土元素组成和硫同位素组成反映出该矿床与外生作用有关。铅同位素组成具有壳源和下地壳来源铅的特征,矿物包裹体水氢、氧同位素组成表明,成矿溶液可能与深层建造水有关,后期与大气降水有关。矿区主要矿层经历海底热泉喷溢沉积-成岩的演化。     

淮河流域平原区第四系含水层划分及特征分析

以中国地质调查局资助的《淮河流域环境地质调查》项目为依托,对收集到的区域基础地质和水文地质资料进行了二次开发。并根据近三年来淮河流域环境地质调查项目新取得的水文地质钻孔资料、水化学及同位素样品分析结果,科学地对淮河流域平原区第四系含水层进行了划分和印证,结合项目阶段研究成果,对淮河流域平原区第四系含水层特征进行了初步分析和总结。     

石英羟基水-分子水的分馏系数与常规混合水δD分析的关系

采集了 4个不同地区花岗岩石英、热液脉石英 ,分析其中包裹体分子水与结构羟基水的含量、包裹体分子水的δDinclusion、结构羟基水的δDOH,计算了结构羟基水 包裹体分子水之间的D/H分馏系数αOH inclusion。考查了混合水 (结构羟基水 +包裹体分子水 )δDwhole water与单独包裹体水δDinclusion之间的差别 ,分析了这种差别与分馏系数αOH inclusion的关系。结果表明 :花岗岩样品中两种水之间的分馏系数小 ,分馏程度大 ,在常规分析中 ,若采用测定混合水δDwhole water值代表实际流体 (包裹体水 )δDinclusion值时 ,二者间有较大的差异。热液石英脉样品总体来说分馏系数接近于 1,分馏程度小 ,常规分析中引起的二者之间差异小。常规的分析方法用于分馏程度小的热液脉石英是可行的 ,但进行花岗岩石英水的氢同位素分析时有必要区分出包裹体水与羟基水。