碳稳定同位素技术在PAHs溯源中的应用

介绍了碳稳定同位素分馏原理,对碳稳定同位素技术在PAHs污染物溯源中的应用研究作了综述.研究发现,在碳稳定同位素进行污染物来源识别过程中,碳稳定同位素并不是完全不分馏的,某些小环多环芳烃较易发生分馏,因此,溯源应尽量选用较大环多环芳烃的同位素,同时应多开展不同类型PHAs分馏实验室研究.     

应用稳定同位素技术对海州湾拖网渔获物营养级的研究

应用碳、氮稳定稳定同位素技术，对2014年夏季海州湾海洋牧场海域拖网渔获物营养级进行了初步分析，建立了海州湾海洋牧场区域主要拖网渔获物的营养结构。结果表明:海州湾拖网渔获物中鱼类氮稳定同位素比值主要集中在9.6‰～13.9‰，碳稳定同位素比值分布范围为-16.2‰～-23.3‰；计算得到的鱼类的营养级最大值和最小值分别为3.9和1.9；其中，中国花鲈和孔虎鱼所处营养级最高，为食物网中的顶级捕食者，螠蛏和中国毛虾营养级相对较低，位于食物网下层；中国花鲈个体大小与其氮稳定同位素比值存在显著正相关关系（R2=0.90，P < 0.01）；碳稳定同位素比值分布结果显示海州湾海洋牧场海域各生物类群存在明显的生态位重叠现象。     

N_2O的氮、氧稳定同位素真空制样系统探讨

氮、氧稳定同位素指标在N2 O源汇识别、全球源汇质量估算中具有独特的定量作用。本文主要讨论N2 O的氮、氧稳定同位素真空制样系统的基本原理、总体设计和技术难点 ,为建立N2 O氮、氧稳定同位素真空制样系统提供理论基础。     

封管法制备有机碳稳定同位素样品存在的问题和改进

有机碳稳定同位素的高精度测定是利用地质样品有机碳同位素研究气候和植被变化等的基础。通过实验发现低有机碳含量样品同位素测定误差相对较大,其中样品收集过程是主要的影响因素之一。本文针对这个问题,主要从杂质气体干扰入手,在一步冷冻分离CO_2和H_2O,或分步冷冻分离CO2和H2O的收集方法,以及改变收样管体积三方面进行条件实验研究,讨论了封管法制备有机碳稳定同位素样品气体收集过程对有机碳稳定同位素组成的影响。结果表明:(1)CO_2气体的纯化收集是封管法制备有机碳稳定同位素样品的一个重要步骤,收集时杂质气体含量越高,对样品有机碳稳定同位素组成的影响越大;(2)在相同的杂质气体背景条件下,与一步冷冻分离CO_2和H_2O的方法相比,分步冷冻CO2和H2O的方法能够显著减小杂质气体对有机碳稳定同位素测定的影响;(3)小体积收样管能够显著提高有机碳稳定同位素样品的离子流强度,进而提高低有机碳含量样品的稳定碳同位素测定精度。     

地下水“三氮”污染来源及其识别方法研究进展

地下水"三氮"污染来源的识别研究对污染控制与修复有重要的意义.在阐述地下水"三氮"污染来源(大气氮沉降、土壤天然有机氮矿化、地表径流氮输入、人类活动氮排放等)及其在我国的分布特征的基础上,总结了国际上常用的"三氮"污染来源识别方法,包括水化学方法、统计学相关方法、区域氮平衡法、稳定同位素示踪法及一些新型示踪方法.指出由于"三氮"污染来源的多样性及污染形成机制的复杂性,单一识别方法在应用中均有较明显的局限性,目前主流识别手段为稳定同位素示踪法与多种识别方法相综合.进一步提出要加强新型示踪方法的开拓、定量识别方法的优化,污染源识别与迁移转化机制、地下水补排条件、地下水-地表水转化关系等研究相结合为未来发展的主要趋势.     

碳氮氧稳定同位素技术在水生态环境中的应用

稳定同位素技术是研究环境和生态系统中元素循环途径的重要方法. 稳定同位素的丰度变化反映了自然界和生物体内混合、分馏双重作用的结果,因此可作为指标计算混合物的来源贡献,或研究造成分馏的化学反应和生物代谢路径. 从20世纪中期确立稳定同位素的基础原理,70年间该技术在地球化学、环境科学、生态学、微生物学、食品科学等领域获得了大量有价值的成果. 其中,水体作为自然环境的重要组成和人类社会的重要资源,已有诸多研究涉及稳定同位素在水环境中污染物溯源、水生态系统元素迁移转化、水生生物营养来源和营养关系等方面的应用. 通过梳理常见的碳、氮、氧稳定同位素在水环境和水生态领域的研究进展,发现污染物和食物来源分析已不局限于定性识别,基于数学模型的混合物组分定量评估方法正得到越来越多的应用;同时,为开展水体脱氮强度和通量估算、水生生物营养级计算及食物网分析,精确测量18O、15N和13C的富集程度以及通过试验和调研获取运算所需的基础参数都是关键步骤. 虽然在实际应用中存在待完善之处,但稳定同位素技术的前沿研究仍昭示了其整体化、精细化的发展方向. 未来与计算科学的方法学进步相结合,将为水科学研究提供更有力的技术支撑.      

基于氮氧稳定同位素识别水体氮源的研究进展

氮源污染在全球范围内的地下水、河流、海洋等水体中都是一个备受关注的环境问题,尤其是受人类活动影响较大的区域,其污染来源多样,因此,关于水体中氮污染来源识别是水体氮污染防治的有效手段。近几十年来,利用硝态氮中的氮、氧在不同来源同位素值的不同,作为识别水体中氮污染源的有效手段。通过总结利用硝酸盐氮氧双同位素识别氮源的基本原理和不同氮污染源中氮、氧同位素组成的特征变化区间,结合水体其他水质指标来定性判断水体中氮的来源,描述硝酸盐同位素测试预处理的4种方法。结合其他数学模型,定量识别水体中氮源的贡献比例,并对利用同位素技术研究氮源污染情况进行总结与展望。     

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...     

微藻无机氮利用过程中的稳定氮同位素分馏

选用两种δ15N差异显著的铵态氮和硝态氮,分别设置不同浓度的铵态氮和硝态氮来处理莱茵衣藻和蛋白核小球藻,通过分析微藻的稳定氮同位素组成变化,来研究微藻利用不同浓度、不同形态无机氮过程中的稳定氮同位素分馏特征。结果显示,在未添加无机氮的条件下,微藻利用有机氮时,生长缓慢,稳定氮同位素基本上不存在分馏;在添加低浓度无机氮(≤20 mmol/L)时,微藻的生长和稳定氮同位素分馏都随着无机氮浓度的增加而增加;而添加高浓度无机氮(20 mmol/L)时,微藻的生长趋于稳定,铵态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏继续加大,而硝态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏反而减小,可能与此时微藻硝酸还原酶的活力减小有关。     

溢油胁迫下孔石莼碳氮稳定同位素的变化

为了研究溢油对海岸潮间带重要的大型绿藻孔石莼（Ulva Pertusa）的影响,本文探究了在180#燃料油的原油分散液（WAF）胁迫下,孔石莼的生长速率、叶绿素a以及碳氮稳定同位素的变化。在低WAF浓度（1.43 mg/L、2.87 mg/L和4.30 mg/L）胁迫下,对孔石莼的生长具有促进作用,生长速率均高于对照组,同时叶绿素a和碳氮稳定同位素均呈现上升的趋势;而高浓度WAF（5.72 mg/L和7.17 mg/L）会抑制藻类生长,导致生长速率低于对照组,而叶绿素a含量却高于对照组,孔石莼的δ15N和δ13C相比对照组偏负。对于孔石莼来说,C、N稳定同位素变化的趋势比叶绿素a更明显,这表明在溢油胁迫下,孔石莼的C、N稳定同位素能够更好更快速地评价溢油胁迫毒性大小,因此可以作为海洋环境监测和评价的一种新手段。     

Agricultural non-point nitrogen pollution control function of dierent vegetation types in riparian wetlands: A case study in the Yellow River wetland in China

Riparian wetland is the major transition zone of matter, energy and information transfer between aquatic and terrestrial ecosystems and has important functions of water purification and non-point pollution control. Using the field experiment method and an isotope tracing technique, the agricultural non-point nitrogen pollution control function of dierent vegetation types in riparian wetland was studied in the Kouma Section of the Yellow River. The results showed that the retention of agricultural non-point ...     

浐河、涝河河水硝酸盐氮污染来源的氮同位素示踪

通过分析河水和工业污染水体硝酸盐氮同位素组成,对西安市周边主要河流浐河和涝河的硝酸盐污染源进行了初步研究.结果发现,浐河、涝河从上游至下游,河水硝酸盐氮同位素组成δ15N-NO3-值呈逐渐升高的趋势(1.3‰～9.0‰和3.3‰～7.4‰),而沿河流域2个工业排污口废水样的δ15N-NO3-值为:11.5‰和11.1‰.不同来源的硝酸盐氮同位素表现出明显的差别,工业排污可能是该河流硝酸盐氮浓度增高主要原因之一.相对于河水硝酸盐浓度变化,河水中硝酸盐氮同位素能够作为示踪水系硝酸盐氮污染来源和过程的可靠手段.同时,本研究大致区分了浐河和涝河流域主要的氮源输入,为研究硝酸盐污染,营养元素流失提供了重要的信息.     

元素-锶同位素技术在农产品原产地溯源中的应用

农产品质量安全及其产地溯源是当今世界共同关注的问题。国际上,将元素-同位素技术应用到农产品溯源领域正受到极大关注。通过研究农产品原产地土壤、岩石、降水及地表水等环境因子中元素-同位素组成与农产品之间的对应关系,可定位农产品原产地及其生长地域环境地球化学特征。目前,追溯农产品产地的技术方法存在同位素分馏效应,人为干扰因素...     

An improved ion-exchange/diffusion method for ～(15)N isotope tracing analysis of nitrate in surface waters from watersheds

An improved method,suitable for collecting nitrate from surface waters in the watershed for 15 N isotope tracing analysis,was developed on the basis of the anion exchange coupled with diffusion through systematic simulation and comparison experiments.The results showed that the nitrate could be separated and enriched from the waters efficiently by using the improved method.Being simple and practical in operation principle and procedures,cost-economic,and highly efficient in nitrate separation/enrichment,the method met the requirements of δ 15 N mass spectrum analysis and would lay a foundation for the application of 15 N isotope tracing approach to the research on non-point source pollution in watershed.     

水体中硝酸盐氮同位素分析预处理方法研究现状

同位素分析技术测定硝酸盐氮的丰度来确定污染源,可以从根本上控制水体中硝酸盐氮的来源。稳定氮同位素的组成不同,氮的来源也不同。介绍了同位素分析法的基本原理及来源不同的硝酸盐氮的丰度值,同时阐述了国内外稳定氮同位素分析的几种预处理方法的适用条件和限制因素。提出了目前硝酸盐氮同位素分析预处理中存在的问题,并对未来发展方向做了综述。     

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.      

冰雪和降水中黑碳的分布特征与来源研究进展

黑碳（black carbon,BC）影响着全球辐射平衡、大气环境和人体健康,而降水是大气中黑碳的主要去除方式.简述了降水中黑碳的分析方法,重点论述了国内外降水中黑碳的分布特征和对黑碳的去除效率,以及模型和碳同位素示踪技术在识别黑碳来源的应用.结果表明:①单颗粒黑碳光度计因其检测限低、分析速度较快等优点在分析液相介质黑碳中应用较多.②降水中黑碳含量在空间上呈现较大差异,中国降水中黑碳含量较两极地区高2~3个数量级,越靠近两极地区,降水中黑碳含量越低,且工业革命后冰芯中黑碳含量有所增加.由于不同地区工业类型和化石燃料燃烧效率的差异,中国降水中黑碳含量大于东亚其他地区及欧洲地区.长时间（>8 h）降水对黑碳的去除效果较好.③混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型、正定矩阵因子分解模型和碳同位素示踪技术相结合能更好地分析降水中黑碳的来源.研究显示,我国降水中黑碳含量较高、污染较重,但对城市降水中黑碳污染的关注还不足,未来应加强对不同地区城市降水中黑碳的观测,充分利用分析模型和碳同位素示踪技术解析降水中黑碳的来源.      

地表环境氮循环过程中微生物作用及同位素分馏研究综述

综述了氮循环过程中的微生物作用及其研究进展 ,阐述了生物固氮、微生物吸收同化、有机氮素矿化、硝化和反硝化的反应机理及反应过程中的同位素分馏 ,提出了微生物驱动氮循环的简要模型。微生物驱动的氮循环中不同过程有不同的同位素分馏特征 ,生物固氮、土壤有机氮矿化过程中分馏效应小 ,而吸收同化、硝化和反硝化过程中同位素分馏较大 ,利用各个过程不同的同位素分馏特征可示踪含氮物质的来源、转化和迁移等。     

芬顿反应强化污泥脱水试验及机理研究

胞外聚合物(EPS)是影响剩余污泥脱水性能的关键因素。脱水试验过程中,将芬顿试剂和剩余污泥混合,控制芬顿试剂和稀硫酸的投加量,测定剩余污泥的毛细吸收时间和比阻,总结出芬顿反应对剩余污泥脱水性能的影响规律。试验表明:Fenton反应的最佳条件是pH为3,H_2O_2投加量为12.4g/L,Fe~(2+)投加量为1.5g/L,反应12min后,对应的毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)分别为21s和0.3×1012m/kg。分析表明:Fenton反应能够破坏剩余污泥中EPS的蛋白质和多糖成分,瓦解EPS锁水结构,改善污泥的脱水性能。