传统稳定同位素技术在环境科学领域的应用及研究进展

本文回顾了同位素技术的发展历史、简介了传统稳定同位素技术的应用原理与主要分析仪器.重点介绍了传统稳定同位素技术在污染物溯源、识别转化历程和指示反应程度,以及重建古环境信息,构建生态系统营养结构和探索生态物质循环等环境科学领域的应用与最新研究进展,提出了当前传统稳定同位素技术面临的挑战并对未来的发展方向进行了展望.     

地下水灌溉对华北平原农田土壤碳库转化影响

为揭示区域尺度上地下水灌溉对农田土壤碳库转化的作用机制,选取华北平原高灌溉定额区、低灌溉定额区及无灌溉背景区为研究对象,分析土壤深度0~700 cm剖面范围内碳含量及碳储量的变化特征,并结合稳定碳同位素源解析技术,采用端元混合模型定量评估地下水灌溉条件下不同来源的土壤碳对土壤碳库的贡献率.结果表明:①地下水灌溉对土壤有机碳（SOC）储量影响不显著,但是显著增加了土壤无机碳（SIC）储量,具体趋势表现为无灌溉背景区（43.8 kg/hm2） < 低灌溉定额区（46.9 kg/hm2） < 高灌溉定额区（79.9 kg/hm2）;垂向剖面数据进一步显示,灌溉区与无灌溉区碳密度在土壤深度100~300 cm处存在显著差异（p < 0.01）.②碳含量及稳定碳同位素相关分析表明,无灌溉条件下SOC和SIC间转化关系较为明显;而在地下水灌溉区SOC与SIC相关性较弱.地下水溶解性无机碳（DIC）输入成为灌溉区土壤无机碳库的主控因素.③稳定碳同位素源解析表明,SOC以C3植物来源为主,无灌溉区DIC主要来源于SOC转化,其占比在10.6%~25.8%之间;灌溉区DIC则主要来源地下水灌溉,占比范围为74.0%~89.8%.研究显示,地下水灌溉外源输入的DIC显著提高了SIC的储量,对区域土壤碳库组成及转化过程产生重要的直接影响.      

成都市河道表层沉积物(淤泥)铅污染特征

文章分析了成都市河道(沙河、府河、南河)表层沉积物淤泥铅含量特及铅同位素丰度比的测定数据,结果表明铅含量变化范围是21.1~279 mg/kg,平均值为65.3 mg/kg,中值55.2 mg/kg,统计标准差65.03,变异系数为0.996,说明河道表层沉积物含量变化大。端元物质的铅同位素组成特征是燃煤的放射成因铅高于燃油,可以示踪和鉴别成都市环境铅的污染来源。三河淤泥铅同位素组成均大多落在崔家店热电厂降尘和华能热电厂燃煤飞灰的范围,沙河、府河有少数几个样品点落在燃煤铅(崔家店热电厂燃煤降尘)和柴油铅之间,其铅的来源可能是两者的混合。     

镁-铝水滑石的制备及其脱色性能

以不同的Mg^2＋与Al^3＋摩尔比制备一系列的镁-铝水滑石，考察镁-铝水滑石对单一品种模拟分散染料废水的脱色效果。实验结果表明，以n（Mg^2＋）：n（Al^3＋）为3：1制得的镁-铝水滑石对模拟分散染料废水的脱色效果最好；脱色处理后的镁-铝水滑石再生后可重复使用，它对模拟分散染料废水的脱色效果与新的镁-铝水滑石的脱色效果几乎没有差别；在模拟分散染料废水pH为10～11、镁-铝水滑石的加入量为1.0g／L、反应2h的条件F，模拟分散染料废水的脱色率为98％。     

用同位素（113）~In测吸水剖面 减少放射性污染

放射性同位素示踪法测吸水剖面工艺在油田已应用很久了。吉林油田应用低毒性同位素（１１３）￣Ｉｎ测吸水剖面工艺，较好地解决了安全与环境污染问题。叙述了（１１３）￣Ｉｎ的产生原理，在吉林油田的试验应用以及使用（１１３）￣Ｉｎ测吸水剖面对环境的影响等。对从事油田测井的工程技术人员有一定的借鉴、指导作用。     

油田水平井合金防垢器研制与效果评价

目的探寻合金防垢在某油田的适用性。方法利用设计的模拟试验装置,以防垢效果为评价指标,优选出作为合金防垢器核心部件合金扇形片的元素配比,设计并研制扇形合金片螺旋排列结构的串联式合金防垢器,选择油田的油井进行5个月的现场试验。结果地层水中的钙镁离子质量浓度提高了260%,防垢率较化学阻垢提高了76%。结论该合金防垢器防垢效果较好。     

溢油长期风化的碳稳定同位素指纹变化规律

根据石油中的碳稳定同位素具有母质继承效应,利用稳定同位素手段对原油的油指纹进行鉴定。对于正构烷烃指标,在室内对380#燃料油进行了长期风化模拟实验,在长期风化中δ13C_Pr/C19、δ13C_Ph/C19、δ13C_Pr/C20和δ13C_Ph/C20其相对标准偏差（RSD,relative standard deviation）小于5%,表现出一定的稳定性,可作为诊断比值来进行油指纹鉴别。对于多环芳烃,对380#燃料油和科威特原油进行了室内长期风化模拟实验,燃料油和原油风化样的δ13C_flu和δ13C_ph分别分布于-27.476‰~-26.583‰和-26.482‰~-21.914‰,各自集中于一定范围内,利用δ13C_flu和δ13C_phe双指标可区分不同油品的风化样品。研究证明稳定同位素作为一种追踪油源的技术手段,可以用于风化后的油源鉴别。     

一种沉淀法处理生活垃圾渗滤液的研究

生活垃圾渗滤液来源于生活垃圾的含水和地表径流和地下水的浸入。渗滤液是一种高浓度的有机废水。与工业废物一起填埋的垃圾渗滤液中还含有较多的重金属,垃圾浸滤液一旦控制不当,将会污染地下水,甚至对人体健康造成危害。目前研究垃圾浸滤液的方法已经成为水处理研究的热点,但研究生活垃圾浸出液中氨氮的去除比较少。本文首先介绍研究磷酸铵镁沉淀去除氨氮的原理,接下来讨论了磷酸铵镁沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮的各种因素,分析了各种最佳条件的形成。在去除氨氮同时,对重金属也有很好的去除效果。磷酸铵镁沉淀法去除氨氮同时形成的是一种重要复合肥料。MAP法可降低垃圾渗滤液中COD浓度,改善其可生化性,并具有对NH3-N去除率高,无二次污染,受温度影响很小等特点。