基于稳定同位素与多元素的土壤铅污染源解析

以杭州市富阳区典型工矿企业附近农田为研究对象,基于单因子指数法及内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行了评价,并采用稳定同位素与多元素特征指纹结合多元统计定量解析研究区内农田土壤重金属铅污染的来源,建立基于铅稳定同位素与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析的农田土壤铅污染源解析技术.结果表明：研究区域内电镀厂和冼矿场附近的农田土壤受重金属污染很严重,两个地区的铅污染均达到重度污染水平.根据不同污染源及土壤的铅同位素比值（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb）,利用源解析软件Isosource分析不同潜在污染源对土壤铅污染的贡献率,结果显示电镀废弃物、废水对电镀厂附近农田土壤铅污染的累计贡献率达70.5%,冼矿场堆放的矿石、尾矿对附近农田土壤铅污染的累计贡献率达71.7%.为了进一步解析土壤铅污染来源,对电镀厂和冼矿场污染源样品中28种多元素含量进行主成分-聚类分析,结果显示不同来源样品的多元素组成差别较大,电镀厂附近农田土壤的多元素组成与电镀废弃物和废水相似度最高,冼矿场附近农田土壤的多元素组成与矿石和尾矿相似度最高.因此,基于铅稳定同位素比值与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析得出电镀厂排放的固废、废水和冼矿场堆放的矿石、尾矿是造成附近土壤铅污染的主要原因,也证明基于铅稳定同位素与多元素特征进行铅污染源解析具有较高的准确度和可靠性.     

利用稳定同位素技术研究外源物质输入对太湖微食物链的贡献

应用碳氮稳定同位素方法研究了太湖不同营养状态湖区内外源物质对微生物食物链主要成分的贡献.结果表明,在有大量外来物质输入的河口区,细菌、浮游枝角类、溶解性有机物(DOM)和颗粒性有机物 (POM)的δ¹³Ｃ 和δ¹⁵Ｎ同位素值,溶解性无机碳(DIC)的δ¹³Ｃ同位素值明显低于其它采样点,这表明河口区受陆源营养物质的影响强烈.其中,DOM的δ¹³Ｃ平均值和陆源C₃植物的δ¹³Ｃ值-26‰相近,表现出流域外源的排入对湖泊碳库的影响.与从DIC到浮游藻类的分馏值22‰计算得到的浮游藻类δ¹³Ｃ值相比,POM主要为内源藻类贡献.浮游枝角类的δ¹³Ｃ的平均值低于POM (0.2‰)和细菌 (2.5‰),这可能是由于枝角类脂类的积聚或选择性的摄食δ¹³Ｃ较为贫化的微型藻类(<50 μm)造成的.根据双组分混合模型(two-member mixing model),在河口区陆源C对细菌生物量的贡献占到61.2%,随着向湖心的推进,内源藻类的贡献逐渐增加(58.5%～92.9%).     

珠江口及近海沉积有机质来源判断

用二元混合模型对有机地球化学指标之间的关系进行模拟,结果表明珠江口和近海沉积物样品OC/N与δ15N在早期成岩过程中均发生了较大改变,OC/N可用作判断有机质来源的辅助证据,而δ15N不宜用作沉积有机质来源的指示.δ15Corg 则可以较可靠地用来评价来源的贡献.稳定C同位素二元混合模拟结果表明从珠江河流出海口往近海方向,陆源有机质所占比例呈下降趋势,在珠江口内,陆源有机C的比例略大于水生有机C,而近海有机质以当地水生藻类为主要来源.     

宛山荡农田土壤氮迁移过程反硝化与厌氧氨氧化

为探究中国南方农田土壤氮迁移过程的反硝化与厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX)速率变化和脱氮贡献本研究采集宛山荡麦稻轮作区农田不同层深土壤及农田、沟道、河岸带和湖泊沉积物等不同土地利用类型土壤样品,分析其理化性质采用Illumina MiSeq测序和实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qPCR)技术探究土壤样品的微生物群落组成和功能基因丰度应用同位素培养实验测定各样品的潜在反硝化与厌氧氨氧化速率(以N₂计,下同).结果表明,土壤反硝化速率与TOC、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均显著正相关(P<0.05),与nirS、nirK及nosZ等功能基因丰度亦呈显著正相关(P <0.05).农田表层土壤反硝化速率为(11.51±1.04) nmol·(g·h)^-1,显著高于农田其他土壤层以及其他土地利用类型(P <0.05),而农田土壤中厌氧氨氧化速率在20～...     

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ¹⁸O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ¹⁸O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ¹⁸O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO₃型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.     

长江中下游地区丰水期河、湖水氢氧同位素组成特征

稳定同位素技术在示踪水体的来源、演化及不同水体间相互转化关系、污染源已被广泛地应用.基于2018年7月对长江中下游地区长江干流河水和湖水同位素样品收集,本文分析了长江中下游地区丰水期河水和湖水中δ¹⁸O和δ²H组成特征,在此基础上进一步揭示了其空间上演化特征及其影响因素.结果表明长江干流δ¹⁸O和δ²H值自三峡库区向下游地区呈逐渐增大的变化趋势,这与降水同位素变化密切相关.在三峡库区段与宜昌-城陵矶段河水δ¹⁸O和δ²H值无显著差异,而河水d-excess值波动范围较小.在洞庭湖-江汉和华阳-鄱阳湖湖泊群中湖水δ¹⁸O和δ²H值要贫于太湖-三角洲湖泊群,且太湖-三角洲湖泊群湖水中d-excess值为负值,这主要是太湖-三角洲地区受同位素较为富集的降水和强烈的蒸发作用的影响.在淀山湖和大通湖同位素值最大,洞庭湖和鄱阳湖同位素值偏小,这主要是由于长江与鄱阳湖、洞庭湖直接相通,两湖的水情直接受制于长江影响,水位较高,鄱...     

龙子祠泉域岩溶地下水水化学特征及成因

龙子祠岩溶水是临汾市工农业生产和城市水源地.查明污染特征及成因,对合理开发利用岩溶地下水资源与泉域生态保护具有重要的意义.本研究以龙子祠泉域岩溶地下水系统为研究对象,通过样品采集与同位素分析,综合运用水化学(Durov图、离子比例、Gibbs图、硫同位素和氢氧同位素)方法分析地下水水化学特征.揭示了龙子祠泉水的水文地球化学特征和环境同位素特征.龙子祠泉域岩溶地下水水化学场从深埋滞留区到补给区到径流、排泄区具有明显的分带性.龙子祠岩溶地下水主要为SO₄·HCO₃-Ca和SO₄·HCO₃-Ca·Mg型水,SO₄^2-值为61.6～1 503 mg·L^-1,均值为481.4 mg·L^-1,SO₄^2-超标比例为70.3%.其SO₄^2-主要来源于石膏的溶解和煤系地层FeS₂氧化,其中龙子祠泉水中SO₄     

胶莱平原大气降水氢氧稳定同位素特征研究

区域大气降水稳定同位素组成是利用同位素技术研究区域水循环所必须的前提,对于深入了解水循环过程具有重要意义。本研究基于次降水样品,分析了胶莱平原及周边地区降水氢氧稳定同位素特征,探讨了降水同位素的环境效应,并通过对比分析不同水汽输送路径站点的降水同位素季节变化趋势,揭示了胶莱平原大气降水水汽来源。结果显示：胶莱平原大气降水线LMWL为δ²H=6.38δ¹⁸O + 0.72,胶莱平原大气降水δ¹⁸O存在较显著的温度效应和降水量效应,高程效应不显著。6—9月,胶莱平原降水水汽主要受控于东亚季风,水汽主要来自相邻太平洋海域蒸发水汽;10月—次年5月,胶莱平原降水水汽主要受控于西风,水汽来源于局地蒸发,受极地水汽影响较小。本研究结果将为胶莱平原地表水—地下水—海水之间的相互转化及水循环研究提供基础。     

同位素热源热冲击入水试验方法

目的 针对空间同位素热源异常事故场景入水过程的热冲击安全性问题,研究热冲击入水试验方法.方法 通过对同位素热源入水事故场景分析,基于热边界等效、热量等效原则,研究空间同位素热源热冲击入水的试验条件和方法,明确试验样品的加载温度、人工海水体积、浓度、温度以及试验转移时间等,提出热冲击入水试验流程和试验装置要求.结果 样品的加载温度为空间同位素热源的运行温度,人工海水需要完全淹没样品,且体积在样品的20倍以上,人工海水的温度以10～30℃为宜,热冲击入水试验样品转移时间小于1 min.结论 建立的热冲击入水方法可对同位素热源的安全性评估提供支撑,也可供其他产品的热冲击入水评估提供参考.     

珊瑚礁生态系统中的汞循环研究进展

珊瑚礁生态系统具有丰富的生物多样性、极高的初级生产力、快速的物质循环等特点，被称为"海洋中的热带雨林"，在维系全球生态环境方面发挥重要作用。由于绝大部分珊瑚礁位于近海，有害金属元素如汞能够通过各种渠道进入珊瑚礁生长水域，在珊瑚礁生物中富集并经过食物链放大，对珊瑚礁生态系统造成潜在危害。本文简单介绍了珊瑚礁系统的基本概念、组成和生态功能，并汇总了目前报道的珊瑚礁生态系统中海水、沉积物、食物网、珊瑚中的汞的含量与形态。总体上，珊瑚礁生态系统中的汞研究极其有限，目前对该重要系统中的汞循环并不清楚。未来可结合稳定汞同位素方法对珊瑚礁生态系统汞的来源、迁移与转化进行示踪，认清珊瑚礁的汞汇通量，发展珊瑚骨骼对生长水域汞污染的监测技术和理论。