人工湿地的氮稳定同位素特征及污染源解析

对2016年4,6,和8月合肥市塘西河人工湿地水体中的溶解态硝酸盐进行稳定氮同位素分析。通过不同的季节人工湿地内硝酸盐的稳定氮同位素值(δ~(15)N-NO_3~-)的变化情况来研究水体中氮的迁移、转变等生物地球化学过程,从而揭示其环境行为,同时对该人工湿地氮的循环机制进行探究。研究发现:该人工湿地的δ~(15)N-NO_3~-值分布在13.9‰~22.7‰,表明其硝酸盐氮的主要来源是人畜排泄物或城市生活污水。4,6,8月水体中的δ~(15)N-NO_3~-值都受硝化、矿化、植物同化作用的影响;6月水体中的δ~(15)N-NO_3~-值还受藻类同化吸收作用的影响;8月水体中的δ~(15)N-NO_3~-值还受雨水混合、藻类同化吸收与反硝化作用的影响。     

Potential for natural and enhanced attenuation of sulphanilamide in a contaminated chalk aquifer

Understanding antibiotic biodegradation is important to the appreciation of their fate and removal from the environment. In this research an Isotope Ratio Mass Spectrometry(IRMS)method was developed to evaluate the extent of biodegradation of the antibiotic,sulphanilamide, in contaminated groundwater. Results indicted an enrichment in δ~(13)C of8.44‰ from-26.56(at the contaminant source) to-18.12‰(300 m downfield of the source).These results confirm reductions in sulphanilamide concentrations(from 650 to 10 mg/L)across the contaminant plume to be attributable to biodegradation(56%) vs. other natural attenuation processes, such as dilution or dispersion(42%). To understand the controls on sulphanilamide degradation ex-situ microcosms assessed the influence of sulphanilamide concentration, redox conditions and an alternative carbon source. Results indicated, high levels of anaerobic capacity(~50% mineralisation) to degrade sulphanilamide under high(263 mg/L), moderate(10 mg/L) and low(0.02 mg/L) substrate concentrations. The addition of electron acceptors; nitrate and sulphate, did not significantly enhance the capacity of the groundwater to anaerobically biodegrade sulphanilamide. Interestingly, where alternative carbon sources were present, the addition of nitrate and sulphate inhibited sulphanilamide biodegradation. These results suggest, under in-situ conditions, when a preferential carbon source was available for biodegradation, sulphanilamide could be acting as a nitrogen and/or sulphur source. These findings are important as they highlight sulphanilamide being used as a carbon and a putative nitrogen and sulphur source, under prevailing iron reducing conditions.     

黄土高原坝系流域干湿季交替下氮输出特征及其源解析:以羊圈沟为例

本研究通过对干湿季氮湿沉降过程、降雨过程及基流过程进行动态监测,分析干湿季交替下降雨及基流过程的各形态氮浓度变化,探讨黄土高原坝系流域氮湿沉降对流域氮输出的影响并利用同位素方法解析氮输出来源.结果表明,2015年湿季(7、8月)共11场降雨,产生的氮湿沉降负荷约达814.18 kg,氮沉降通量约为4.26 kg·hm-2;干季(9月)共3场降雨,产生的湿沉降负荷约达155.58 kg,氮沉降通量为0.83 kg·hm-2,呈现出极大的季节变异性.通过对其中4场降雨过程进行动态分析发现,不同降雨强度对水体氮输出过程影响不同,4场降雨对流域水体的氮贡献量为16.94 kg.降雨径流氮输出负荷占流域水体氮输出负荷的比率为14.45%~64.84%,说明降雨对流域水体氮输出贡献很大.羊圈沟坝系流域δ15N变化范围较大,为-0.844‰~12.791‰,δ18O值在8.166‰~15.115‰范围内波动.     

荔波板寨小流域水体硫同位素特征及其对流域风化的指示意义

在生态脆弱的喀斯特地区,硫酸的参与加快了碳酸盐岩的风化速率,改变了区域碳循环过程。选择位于西南喀斯特森林地区的板寨小流域为研究区域,结合地表、地下水化学及其SO_4~(2-)的δ~(34)S同位素特征,分析了水体主要溶解物的来源,验证硫酸参与区域碳酸盐的风化过程。研究结果显示:所有水样均表现出明显的岩溶水化学特征,其主要阴离子为HCO_3~-,占总阴离子的57.4%~93.8%,流域内小学附近采样点的泉水中含有较多的SO_4~(2-);流域水体主要阳离子为Ca~(2+)、Mg~(2+),二者分别占总阳离子当量的61.4%~90.8%和7.64%~37.6%,其中板寨河水中含有较多的Mg2+,平均可占总阳离子当量的33.0,表明板寨河水可能受石灰岩和白云岩风化的共同作用。小学样点的SO_4~(2-)含量远高于其余各个样点。而δ~(34)S同位素结果显示小学和黎明关两个样点地下水SO_4~(2-)的平均δ~(34)S同位素值分别为-11.1‰和-9.12‰,接近贵州煤的δ~(34)S同位素统计值,表明其可能受到地下煤层中硫化物氧化的影响。瑶寨地下水和板寨河水的δ~(34)S同位素与西南喀斯特地区大气降水SO_4~(2-)的δ~(34)S同位素值相近,可能主要来源于大气降水。     

岩溶泉口沉积物有机碳的来源及环境指示意义

灵水湖为岩溶大泉出口形成的水体,具有优良的水质和几乎恒定的水温,但近年来水生生态系统却发生退化,湖底水草几近绝迹。为了寻找退化原因,利用沉积物的有机碳及其同位素、总氮、烧失量、C/N比值环境代用指标,以及~(210)Pb测年来重建过去环境。结果显示,灵水湖沉积物具有稳定的沉积速率(1.769 cm/a),1957~2013年,δ~(13)C_(org)在-29.6‰~-20.3‰之间波动,与TOC有很好的负相关关系,C/N显示有机碳主要来源于内源的湖泊生物;1960至1990年期间,降雨量、气温和湖水最高水位与δ~(13)C_(org)均有一定的对应关系,是此阶段影响有机碳碳同位素的主要因素;而1990至2013年,尽管有机碳主要来源不变,但与降雨量、气温和湖水水位等无明显对应关系,说明影响此阶段有机碳碳同位素的还有人类活动等其它原因。总结该区水生环境演化模型,认为区域尺度的人类活动是导致局部尺度(泉口)环境变化的主要原因。     

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。     

Relationship between the loading rate of inorganic mercury to aquatic ecosystems and dissolved gaseous mercury production and evasion

The purpose of our study was to test the hypothesis that dissolved gaseous mercury (DGM) production and evasion is directly proportional to the loading rate of inorganic mercury [Hg(II)] to aquatic ecosystems. We simulated different rates of atmospheric mercury deposition in 10-m diameter mesocosms in a boreal lake by adding multiple additions of Hg(II) enriched with a stable mercury isotope (²⁰²Hg). We measured DGM concentrations in surface waters and estimated evasion rates using the thin-film gas exchange model and mass transfer coefficients derived from sulfur hexafluoride (SF₆) additions. The additions of Hg(II) stimulated DGM production, indicating that newly added Hg(II) was highly reactive. Concentrations of DGM derived from the experimental Hg(II) additions (“spike DGM”) were directly proportional to the rate of Hg(II) loading to the mesocosms. Spike DGM concentrations averaged 0.15, 0.48 and 0.94 ng l⁻¹ in mesocosms loaded at 7.1, 14.2, and 35.5 μg Hg m⁻² yr⁻¹, respectively. The evasion rates of spike DGM from these mesocosms averaged 4.2, 17.2, and 22.3 ng m⁻² h⁻¹, respectively. The percentage of Hg(II) added to the mesocosms that was lost to the atmosphere was substantial (33–59% over 8 weeks) and was unrelated to the rate of Hg(II) loading. We conclude that changes in atmospheric mercury deposition to aquatic ecosystems will not change the relative proportion of mercury recycled to the atmosphere.     

大气甲醛稳定碳同位素分析方法研究

利用气相色谱/燃烧/同位素比值质谱(GC/C/IRMS)技术,采用2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生化,初步研究了单体化合物稳定碳同位素方法研究大气甲醛来源问题.根据不同同位素组成的甲醛与DNPH反应,模拟大气采样,具体讨论了甲醛与DNPH衍生化过程的同位素效应及分析方法的重现性与精确度.结果表明,每个甲醛2,4-二硝基苯腙样品分析的最大标准偏差为0.3‰;不同同位素组成的甲醛衍生化产物甲醛2,4-二硝基苯腙与理论值的平均偏差为0.24‰±0.14‰(从0.03‰到0.35‰),小于仪器分析误差0.5‰,该衍生化过程不存在同位素分馏.采用该方法对酒店大厅内外大气甲醛碳同位素组成进行了初步研究,结果表明不同来源的甲醛同位素组成具有显著差异,可以为大气甲醛的来源分析提供非常有效的信息.     

基于15N同位素技术的地下河硝酸盐污染来源对比——以重庆青木关地下河为例

根据2008年3~11月逐月对青木关北段地下河水质的监测,以及2010年6~11月逐月对青木关南段地下河水质的监测,利用15N同位素技术并结合水化学指标,分析地下河的水化学特征以及硝酸盐来源的时空变化特征。结果表明：在北段和南段地下河出口硝酸盐平均浓度分别为2035 mg/L和5077 mg/L,入口分别为320 mg/L和0842 mg/L,两段的硝酸盐平均浓度在出口处均比入口处高6倍多。此外,通过分析青木关整个地下河流域的SymboldA@15N空间分布情况,可以得出：南段地下河水中NO-3 δ15N值较高,且变化显著,最高值37825‰出现在9月21日丁家龙洞取样点,其硝酸盐来源可能是粪便和污水;而北段地下河水中NO-3 δ15N值都比较低,变化幅度较小,均未超过10‰,说明北段地下河水中硝酸盐的主要来源是土壤有机氮或农业氮肥     

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。