镁同位素示踪大陆风化：进展与挑战

大陆风化制约着地表物质循环及其从陆地向湖泊/海洋的迁移,并通过消耗大气CO2调节不同时间尺度的全球碳循环和气候变化,因此如何有效示踪大陆风化是地球表生过程研究的重要科学问题之一。镁（Mg）无化合价变化,不涉及氧化还原作用,主要赋存于硅酸盐岩和碳酸盐岩中,并且在表生地质过程中Mg同位素通常会发生显著的同位素分馏,这些优势赋予Mg同位素体系具备示踪大陆风化的广阔潜力。随着质谱技术的不断提高,高精度Mg同位素分析技术经历了快速且成熟的发展,并在示踪大陆风化作用研究中得到了广泛的应用。然而,风化体系中Mg的来源和同位素分馏的制约要素争议颇多,尚未达成共识。本文从Mg的储库、风化壳、流域体系、室内实验和模型模拟等方面综述了目前Mg同位素示踪大陆风化的研究进展与存在的挑战。最后指出,在示踪大陆风化方面,Mg同位素提供了独特的视角,建议细化岩石/矿物溶解及形成实验、大小流域相结合、加强多同位素体系联用并相互补充与验证,以及加强计算模型模拟,以此来约束Mg同位素示踪大陆风化的不确定性。     

表生风化淋滤迁移过程的Cd同位素分馏及其指示意义

利用Cd同位素来示踪Cd污染源是近年发展起来的一个新的同位素示踪体系,具有极大的优越性。然而,在利用Cd同位素示踪污染源的研究中,表生风化淋滤作用是否会导致同位素分馏,目前还没有研究报导,限制了Cd同位素在示踪污染源方面的应用。通过对Pb-Zn矿山主要固体污染源的表生风化淋滤过程进行模拟实验表明,无论是淋滤实验还是可交换态Cd实验,淋滤液总体上较残留态富集Cd的重同位素,其中尤以硫化矿最为明显,其Cd同位素分馏可达0.50‰(δ^114/110Cd)。此外, Cd的淋滤率与淋滤产生的Cd同位素分馏总体呈负相关关系。因此,我们认为在利用Cd同位素端元模型示踪污染源时,必须充分考虑表生风化淋滤作用可能带来的影响。     

锂同位素在水环境领域的研究进展

近年来有关锂同位素的研究及其应用已成为水环境领域研究的热点问题之一。锂的两个稳定同位素(~6 Li和~7 Li)之间相对质量差较大,容易产生明显的同位素分馏,研究表明温度是控制锂同位素分馏的关键因素,扩散驱动以及配位数差异也会对锂同位素分馏产生重大影响。自然界中锂同位素的组成变化很大,δ7 Li值在-40‰~+50‰之间变动,不同地质体的δ7 Li值的明显差异使锂同位素的应用范围更加广泛。锂元素较高的化学活动性决定了它能够积极地参与各种水环境演化过程,并被作为新的示踪工具应用于环境水体污染、水循环以及卤水形成与演化等领域。概述了锂同位素作为良好的示踪工具在水环境领域取得的最新研究成果,以期为拓展锂同位素在环境地质方面的应用研究提供借鉴。     

Re-Os同位素体系在地球科学中的应用

在汇总本世纪六十年代以来国际上Re Os同位素地质学主要文献的基础上 ,概括总结了Re Os同位素地质学几十年来的研究成果。系统地介绍了Re Os同位素体系在地质年代学和示踪研究方面的应用。阐明了Re Os地质年代学的定年原理、实验技术、优势 ,以及应注意的问题 ;归纳总结了Re Os在陨石、大陆壳和地幔等不同储库中的丰度、分布及演化特征 ;回顾了近年来Re Os同位素体系在陆壳演化、洋岛玄武岩和地幔羽成因及陨石撞击等示踪研究方面的工作和进展。     

环境监测

x83双盯刃之讲8铅稳定同位素在示踪环境污染中的应用/朱赖民(国家海洋局第三海洋研究所)…//环境科学研究/中国环科院一么刃2,15(1)一27一30 环图X一6 根据Pb同位素的地球化学特点,分析了Pb同位素在示踪环境污染中的理论基础。从国内外大量研究实例出发,总结了近年来Pb同位素在示踪工业Pb污染的应用现状,肯定了Pb同位素在示踪Pb工业污染中的地位和作用。结合我国首次北极考察海洋大气气溶胶铅稳定同位索的初步研究,认为研究环境系统有关对象(如大气、海水、冰雪和沉积物等)的Pb同位素组成,通过其Pb同位素混合模型计算和源区参数计算,可…     

铅稳定同位素在示踪环境污染中的应用

根据Pb同位素的地球化学特点,分析了Pb同位素在示踪环境污染中的理论基础.从国内外大量研究实例出发,总结了近年来Pb同位素在示踪工业Pb污染的应用现状,肯定了Pb同位素在示踪Pb工业污染中的地位和作用.结合我国首次北极考察海洋大气气溶胶铅稳定同位素的初步研究,笔者认为研究环境系统有关对象(如大气、海水、冰雪和沉积物等)的Pb同位素组成,通过其Pb同位素混合模型计算和源区参数计算,可有效示踪Pb工业污染的来源、分布和远距离传输规律.      

锶在地下水及河流中污染监测的应用研究

主要介绍了锶同位素的基本地球化学性质,系统阐述了锶同位素在示踪地下水迁移转化、水-岩相互作用、污染物来源、河流离子来源等方面的应用与进展。利用锶同位素比值可以了解地下水的来源、水化学组成、流经地区岩石的组成等情况,而河流中锶同位素的来源主要分为矿物风化输入、大气输入等,利用质量守恒定律结合锶同位素比值,能够示踪河流中污染来源以及生态系统中营养元素的循环。     

同位素技术在地下水研究中的主要应用

主要从示踪地下水补给来源、水岩相互作用,识别地下水污染来源和估算地下水年龄与更新能力等方面回顾了同位素技术在地下水研究中的主要应用.利用氢氧稳定同位素(2 H、18 O)示踪地下水的补给来源已经成为地下水补给研究的重要方向.通过分析地下水中87 Sr∕86 Sr、26 Mg等同位素的变化,有助于认识地下水的水质成因和水...     

酸雨的硫源及其硫同位素示踪综述

酸雨是目前人类所面临的主要环境问题之一。世界大部分地区为硫酸型酸雨,硫同位素的示踪研究对于探讨酸雨的来源与酸雨的治理具有重要的意义。本文论述了酸雨的不同硫源(人工成因硫、生物成因硫、远距离硫)的硫同位素组成特征;从煤的硫同位素组成、大气降水的硫同位素组成和小麦等植物的硫同位素组成等三方面来论述了酸雨来源的硫同位素示踪意义。     

镉同位素及其环境示踪

随着多道接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)的发展和广泛应用,镉(Cd)稳定同位素已成为当前非传统同位素地球化学的研究热点之一。本文对Cd同位素的分析方法、组成特征、变化规律、分馏机制及环境应用等问题进行了系统评述。总体来说,地球样品的Cd同位素组成(δ114/110 Cd)分馏较小(-2.47‰~+3.17‰),陨石等地外物质同位素分馏较大(-9.07‰~+16.13‰),已发现的分馏过程包括蒸发/冷凝过程、吸附沉淀/溶解过程、生物吸收过程。同时,Cd同位素作为一种全新的地球化学指标,可指示物源、天体演化、海洋初级生产力及营养物质循环、全球碳循环等过程;有效示踪环境介质与生物体中Cd的污染来源,为环境科学的研究提供新的视角和信息。