钙同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

概述了钙同位素分馏机理、分析测定以及在环境地球化学研究中的应用。自然界中钙同位素组成及其分馏过程与生成环境密切相关,可以很好地反映其地质成因及地质作用过程。近年来,随着钙同位素的测量技术的创新和改进,钙同位素地球化学的研究领域不断拓宽:它在研究环境生态系统中钙同位素变化规律、海洋钙循环、示踪古海洋和古气候等方面取得初步成效。先前的研究表明不同的样品中的44Ca /40Ca比值变化较小,δ44 Ca的变化在-2.88‰~+ 0.92 ‰之间。     

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。     

硫同位素分馏中的生物作用及其环境效应

自然界中硫同位素组成变化范围较大(-65‰~+120‰)。许多环境过程可以引起硫同位素分馏,表生环境下微生物还原硫酸盐是最重要的硫同位素分馏过程。在≤50℃条件下,厌氧细菌使硫酸盐SO42-还原成H2S,后者与金属离子结合形成硫化物或直接从体系中逸出,这种硫循环过程是造成地球各层圈中硫的轻、重同位素变异的最主要原因。但生物成因的硫同位素分馏过程复杂,受诸多因素的限制。本文综述了由生物作用导致的硫同素分馏的发生机理和影响因素,以及生物硫循环所导致的环境效应。     

铜锌同位素方法在环境地球化学研究中的应用

近年来,随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)逐渐应用,过渡族金属(Cu,Zn和Fe等)同位素测试方法逐渐成熟,测定精度可达0.04‰,使得铜锌铁等同位素地球化学研究成为近年来国际地学研究领域的热点。本文对铜锌同位素的测试方法、分馏机理及其在环境地球化学研究领域的应用进行了较系统综述。     

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。     

Hg稳定同位素地球化学研究进展

近年来汞(Hg)稳定同位素研究进展显著。Hg具有七种稳定同位素。以往研究不但报道了Hg同位素质量分馏,也报道了Hg同位素非质量分馏,使Hg成为目前唯一在自然界中具有同位素非质量分馏的重金属元素。本文阐述了Hg同位素的研究背景,总结了Hg同位素分析方法和引起Hg同位素分馏的生物化学过程,介绍了地球各圈层样品中Hg同位素组成的国内外最新研究现状。而最新发现的大气降雨中异常的、呈季节性变化的偶数Hg同位素非质量分馏(Δ200 Hg),更开辟了Hg同位素研究的新领域。不同于奇数Hg同位素非质量分馏,偶数Hg同位素非质量分馏还未经任何实验验证,其分馏机理也完全不清楚,亟待深入研究。Hg可能的"三维"同位素体系(质量分馏、奇数以及偶数Hg同位素非质量分馏)的研究和应用将有希望为进一步认识Hg环境过程、生物累积、大尺度迁移以及全球性的生物地球化学循环提供更加丰富的信息,具有重要的科学意义。     

海相沉积岩铁同位素体系及其古环境指示

铁(Fe)作为主要造岩元素及生命必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物作用,在调节海洋初级生产力和驱动海洋生物地球化学循环过程扮演重要角色.Fe同位素作为较早开发的非传统稳定同位素体系,目前已成为示踪生物地球化学循环过程及古海洋环境演变的有效手段.本文在对全球海洋Fe循环和表生地质过程Fe同位素分馏机理进行系统总结的基础上,统计了地质历史时期不同类型海相沉积岩的Fe同位素组成,并通过实例探讨了海相沉积岩Fe同位素体系在研究重大地质事件环境演变的潜力,最后对海相沉积岩Fe同位素体系的未来发展方向进行了展望.     

草海典型高原湿地食物链中汞同位素组成特征

以国家自然保护区贵州草海高原湿地为研究对象,系统采集了不同种群水生生物,通过测定各样品总汞、甲基汞含量、碳氮同位素和汞同位素组成,以探究汞在食物链营养级传递过程中的同位素分馏特征.结果显示,所有样品均发生了汞同位素质量分馏(MDF)和非质量分馏(MIF),且均表现出偏负的δ202Hg (-0.93‰±1.32‰,n=14)以及偏正的Δ199Hg(0.79‰±0.76‰,n=14).除穗状狐尾藻(δ15N=-1.88‰)以外,δ15N和δ202Hg之间存在显著的正相关关系(r=0.58,P0.05),表明汞在食物链的生物富集过程中相对富集偏重的汞同位素.Δ199Hg和δ15N之间也表现出显著正相关性(r=0.67,P0.05),同时Δ199Hg与生物中甲基汞比例(%MeHg)之间存在显著正相关性(r=0.58,P0.05),表明汞的非质量分馏程度随食物链的升高而变大,可能是由于营养传递的过程中生物体内甲基汞的比例升高所致.     

草海典型高原湿地食物链中汞同位素组成特征

以国家自然保护区贵州草海高原湿地为研究对象,系统采集了不同种群水生生物,通过测定各样品总汞、甲基汞含量、碳氮同位素和汞同位素组成,以探究汞在食物链营养级传递过程中的同位素分馏特征。结果显示所有样品均发生了汞同位素质量分馏(MDF)和非质量分馏(MIF),且均表现出偏负的δ202 Hg(-0.93‰±1.32‰,n=14)以及偏正的Δ199 Hg(0.79‰±0.76‰,n=14)。除穗状狐尾藻(δ15N=-1.88‰)以外,δ15 N和δ202Hg之间存在显著的正相关关系(r=0.58,P0.05),表明汞在食物链的生物富集过程中相对富集偏重的汞同位素。Δ199Hg和δ15N之间也表现出显著正相关性(r=0.67,P0.05),同时Δ199Hg与生物中甲基汞比例(%Me Hg)之间存在显著正相关性(r=0.58,P0.05),表明汞的非质量分馏程度随食物链的升高而变大,可能是由于营养传递的过程中生物体内甲基汞的比例升高所致。     

稳定同位素的动力学分馏 3.同位素瑞利分馏和非质量相关的同位素分馏

<正> 一、同位素瑞利分馏自然界存在的某些过程,其同位素分馏具有瑞利分馏的特性。即在这些过程中,产物一旦生成后就脱离了系统或实际上停止了和反应系统中物质的同位素交换作用,如云团蒸气的凝聚、地表水的蒸发、气体通过渗透性地层的扩散、矿物从岩浆或热液中晶出的某些成岩成矿过程以及自然界中细菌参与的某些氧化还原等过程。在讨论这些过程中同位素分馏性质     

非传统稳定同位素锶(δ~(88/86)Sr)的地球化学研究进展

锶有4个稳定同位素:84Sr、86Sr、87Sr和88Sr。但其中的非传统稳定同位素(δ88/86Sr)成为近年来国际同位素地球化学领域的研究热点。本文根据国际众多学者的研究,阐述了大多数实验室新近采用双稀释剂和TIMS方法来获得高精度δ88/86Sr数据的原理,并综述自然界δ88/86Sr变化,列出一些影响锶同位素分馏的因素。综合讨论其在地质方面的应用:(1)根据冷水珊瑚稳定锶同位素重建古海洋温度;(2)联立87Sr/86Sr和δ88/86Sr来研究海洋中锶的地球化学循环;(3)利用骨骼中的锶稳定同位素研究古营养学。     

单体同位素技术在有机环境污染中的研究进展

高分辨率色谱 同位素比值质谱(GC IRMS)技术的不断发展,使单体有机化合物的稳定同位素分析方法(CSIA)日趋成熟,并广泛应用于环境有机污染研究领域,成为有机污染物的来源判识和污染过程示踪的有力工具。目前的研究,主要集中在GC IRMS样品前处理技术、物理化学过程所导致的同位素分馏、不同有机化合物在生物降解过程中的同位素分馏过程诸方面,并初步应用于一些受污染环境的评价中。     

不同组织碳、氮元素含量和同位素分馏特征研究—以抚仙湖草鱼、鱇浪白鱼为例

结合抚仙湖浮游植物、水生植物等样品,对野生植食性草鱼(Ctenopharyngodon idellus)31个组织和野生肉食性鱇浪白鱼(Anabarilius grahami)17个组织样品碳、氮元素含量和稳定同位素比值(δ13C、δ15N)进行了对比分析.结果显示,鱼类不同组织的碳稳定同位素分馏效应显著,草鱼不同组织...     

黄渤海刺参稳定同位素组成特征的初步研究

本文应用元素分析仪及稳定同位素质谱仪联用技术对黄渤海刺参的碳、氮稳定同位素组成进行分析,同时,通过潜在食物源对刺参生长的贡献率进行计算,研究两海域刺参稳定同位素组成特征及其原因。刺参碳、氮稳定同位素测定结果显示,渤海刺参δ13C值、δ15N值的分布范围分别为-15.660‰~-12.027‰和7.463‰~11.238‰;黄海刺参δ13C值、δ15N值的分布范围分别为-16.062‰~-12.527‰和3.966‰~7.243‰。两海域刺参δ15N值分布范围存在明显差异,表明δ15N值能够有效区分黄渤海不同刺参样品。食源贡献率计算结果显示,渤海刺参食源相对贡献率依次为浮游生物、SOM、POM、海带和孔石莼;黄海刺参食源相对贡献率依次为孔石莼、海带、POM、SOM和浮游生物。食源相对贡献率的不同为两海域刺参δ15N值的差异提供了依据。相关结论能为稳定同位素技术应用于刺参的产地溯源研究提供理论依据。     

碳同位素在油气地质研究中的应用和进展

稳定同位素地球化学是发展较快的学科之一，七十年代起被广泛应用于油气地球化学研究中。本文综述了碳稳定同位素在油气地质研究中的应用和进展，这些应用主要包括确定源油的形成环境与形成时代；进行油／油、油／源对比；判别天然气的成因类型并进行对比；判断天然气的成熟度。     

稀有气体同位素质谱计及其在地球化学中的应用研究

稀有气体同位素质谱计根据不同荷质比的离子在同一磁场下偏转角度不同的原理,可以测定稀有气体多种同位素的比值及含量。文章简述了近年来稀有气体同位素质谱计的研制现状及其在气体样品、固体样品、水样、同位素定年及地质灾害五方面的地球化学应用现状,并指出了当前在仪器本身及其应用方面还存在的问题及发展趋势。