基于GasBench-IRMS的挥发性氯代烃碳氯同位素指纹特征分析

挥发性氯代烃(VCHs)是一种有毒工业原料。近年来,我国地下水VCHs污染日趋严重,而寻找地下水中VCHs的污
染源是其污染防治的难点和关键。为了查明国内VCHs的碳、氯同位素组成特征,为地下水VCHs污染源解析提供二维同位素信
息,利用一种单体碳、氯稳定同位素分析新技术,对国内3个厂商生产的4种VCHs试剂(TCE、PCE、DCM、CT)进行了测试,并与
国外数据进行了对比。结果显示,国内VCHs试剂的δ13C_PDB值在-51.09‰~-24.62‰之间,δ37Cl_SMOC值在-1.23‰~6.73‰
之间。生产原料、生产工艺的差异使得不同厂商生产的VCHs试剂具有不同的碳、氯同位素组成,即“同位素指纹”特征,与单一同
位素相比,二维同位素能够更好地表征这种特征,可为地下水中VCHs的来源解析提供更加可靠的依据。      

基于水稳定同位素的地下水型陆地植被识别:研究进展、面临挑战及未来研究展望

地下水型陆地植被具有重要的生态服务功能,但正遭受严重威胁,亟需在水资源管理中予以关注和保护.准确识别地下水型陆地植被是其管理和保护的前提.水稳定同位素方法是识别地下水型陆地植被的唯一直接方法,其中:①直接比较法只能获得植物对地下水利用的定性信息,但目前的应用最为广泛;②同位素混合模型能定量评估植物对地下水的依赖性,近期随贝叶斯模型的引入取得了较大进展.当前,植物对地下水利用的时空异质性增加了基于水稳定同位素的地下水型陆地植被的识别难度,还限制了小尺度上的研究成果向大尺度上的拓展;部分植物以间接方式利用地下水,对地下水型陆地植被的识别造成了困扰;根系吸水过程中的同位素分馏和同一植株内木质部水同位素组成的时空异质性常使植物样品的代表性受到质疑;采集到具有代表性的地下水和土壤样品也是当前面临的一个主要挑战.为应对上述挑战,未来应加强3个方面的研究:①研发植物木质部水同位素组成的原位在线连续观测技术,提升基于水稳定同位素的地下水型陆地植被识别的时空分辨率;②借助控制性的同位素标记实验,精细刻画地下水-土壤-植物体系内同位素体的迁移和分馏过程;③将同位素观测与具有物理学意义的生态水文模型相耦合,提高定量评估的分辨率和降低不确定性,探索解决时空异质性和升尺度难题的途径.     

扩散分离测定岩石中微量氯

于硫酸溶液中扩散分离氯,采用碳酸钠吸收,然后用硫氰酸汞—硫酸高铁铵比色法测定氯。本法重点研究了扩散分离富集微量氯的条件,共存离子对分离测定的影响。对严重产生干扰的溴碘离子,采用高锰酸钾氧化,8—羟基喹啉吸收办法消除。本方法氯最低检出限为0.71μg,标准偏差为13.19％。     

平凉隐伏岩溶水环境同位素研究

地下水资源可持续利用的一个急待解决的重要问题,是对地下水补给和更新能力的评价.利用环境同位素技术研究地下水的补给和可更新性是当前较为新颖的方法之一.在西北干旱、半干旱的隐伏岩溶地区,地下水埋藏条件复杂,常规的地质勘探方法所能提供的水文地质信息有限,环境同位素方法在研究地下水的补给及可更新能力方面发挥了优势,可对传统方法进行补充和验证.其结果表明,研究区隐伏岩溶水形成较早,且有大量现代水的混入,平均混入量为54%.说明区内隐伏岩溶水的补给和更新能力较好.环境同位素分析结果还显示,大岔河隐伏岩溶水为一相对独立、半开放的水文地质单元,其补给来源部分为流域内大气降水、地表水的补给,部分为东南部三道沟岩溶地下水的补给;根据环境同位素EPM模型计算,地下水的滞留时间为36 a.地下水储存量为1.314×108 m3; 储水系数为7.29×10-3.这一结果与传统勘探方法的计算结果基本吻合,说明环境同位素方法的实用性.     

地下水中高氯酸盐来源的同位素示踪研究进展

高氯酸盐(ClO- ₄ )是一种新型的持久性污染物,痕量的ClO- 4 即可危害人体的健康。中国地下水中ClO- ₄ 的污染防治
研究迫在眉睫,污染来源解析是其首要解决的关键问题。现阶段的研究表明,ClO- _4? 的氯(δ37Cl、36Cl/Cl)和氧(δ18O、Δ17O)多元
同位素的综合信息为地下水中ClO- ₄ 来源及其迁移转化规律的示踪提供了一种重要的工具。ClO- _4? 的氯、氧同位素的测试技术、
分馏机理及其对地下水中ClO- _4? 的溯源应用等方面取得了创新性的成果,为我国有效开展地下水中ClO- _4? 来源的定性识别与定
量评价研究提供了技术支撑和科学依据。然而,现有的研究成果具有明显的地域局限性,不同区域ClO- ₄ 来源的氯、氧同位素特
征值的丰富与端元模型的完善,特别是人工合成的ClO- _4? 来源的有效解析,具有重要的理论意义和应用价值。      

原子荧光法测定天然矿泉水及地下水中的痕量锗

将地下水及矿泉水水样蒸发浓缩后,于10％磷酸介质中,利用无色散原子荧光法的原理,选择了XDY—Ⅱ型原子荧光光度计仪器的最佳工作条件,试验了各种条件对锗测定结果的影响。测定结果表明,该方法的检出限为6.69μg/l,相对标准偏差为4.5％,锗的回收率为96.45％—105.0％。本法快速、灵敏、准确,可用于大批量天然矿泉水及地下水中痕量锗的测定。     

有机污染物环境行为过程中的稳定同位素分馏效应研究进展

稳定同位素技术是近来发展起来用于识别和评价环境有机污染物来源和降解的新方法。介绍了近年来在实验室和现场对包括含氯有机试剂、石油烃类、多氯联苯等多种有机污染物在生物和非生物降解、挥发和吸附等物理过程中的稳定同位素分馏效应研究中所取得的成果和可能存在的问题,在此基础上,对稳定同位素分馏效应在污染物环境研究中面临的困难以及应用前景进行了论述,指出未来应拓展研究污染物种类,加强环境因素对稳定同位素分馏效应影响的研究。     

江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征及其指示意义

溶解性有机碳（DOC）是地下水中砷释放过程的关键因素,为查明江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征,识别有机质的降解过程对砷富集的影响,采用稳定碳同位素分析测试技术并结合地下水化学特征,对江汉平原典型砷中毒病区的浅层地下水进行了区域采样分析。结果表明:浅层承压水的砷质量浓度为0.23~2 621 μg/L。地表水较地下水具有更负的δ13C_DOC、δ13C_DIC值。地下水中溶解性无机碳（DIC）的δ13C_DIC值在-11.9‰~-3.99‰之间,溶解性有机碳的δ13C_DOC值在-28.5‰~-19.6‰之间。地下水的δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与ρ（As）呈一定负相关关系,表明微生物作用下有机质的降解促进了As的富集。δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与δ13C_DIC和ρ（DOC）均具有较显著的正相关关系,表明地下水中有机质的氧化分解是导致δ13C_DIC贫化的重要过程,微生物作用下溶解性有机质的降解是地下水中无机碳的重要来源。此外,江汉平原少数高砷地下水呈现较大的δ13C_DIC值,推断江汉平原高砷含水层强还原环境下可能存在的产甲烷过程导致了明显的碳同位素分馏。      

有机组分二次离子质谱特征及其裂解机理

二次离子质谱(SIMS)技术近年来被广泛用于分析煤和油气烃源岩有机组分化学成分和结构特征.在介绍SIMS质谱图解析方法的基础上,分析了有机组分二次离子组成特征;在综合研究有机组分SIMS质谱图特征的基础上,应用化学动力学原理对有机组分SIMS质谱裂解机理进行了探讨.结果表明:有机组分以芳香核为基本结构单元,且含有杂环并带有多种含氧基团和支链;有机组分SIMS质谱裂解由其复杂大分子结构中烷基苯不同化学键的解离能大小决定的;有机质结构中α碳和β碳之间的α—p键和支链碳的C—C键解离能最弱,有机化学结构中的α-β键和支链碳的C—C键容易断裂;与苯环相连支链中,(C6 H5) CH2—C2H5结构中的α-β键和支链碳的C—C键容易断裂而形成(C6H5)CH2-(91)、C2H5-(29)和CH3-(15)等碎片离子,这也是有机组分SIMS质谱图中最主要的碎片离子峰.     

氟、氯、溴、碘等卤族元素与人体健康的关系

卤族元素是人体的必需元素,正常情况下成人摄入量不超过F4 mg/d、C11.7～5.1g/d、I 100～200μg/d;少年不超过F 3 mg/d,儿童I1μg/kg-d,婴儿Cl0.3～1.2 g/d.过量摄入或缺乏卤族元素,都可能导致疾病的发生.而F含量0.5～1.0mg/L、C1＜50mg/L、Br＞100μg/L、I 10～100μg/L的饮用地下水,有利于人体健康.     

高氯酸盐稳定氯、氧同位素测试新技术

高氯酸盐同位素测试技术能够为环境介质中高氯酸盐污染物来源的判识、降解途径与修复效果的监测与评价提供重要的分析工具。在国内建立高氯酸盐稳定氯、氧同位素测试技术,采用真空热解方法组建同位素真空制样系统,并结合GasBenIIIRMS联用技术实现在线高精度测试。实验结果表明,真空制样系统稳定性高,最佳热解反应温度为650℃,样品量约10μmol ClO-₄。δ18O、Δ17O和δ37Cl的方法分析精度分别为0.3‰,0.04‰和0.1‰,达到国际水平,为我国高氯酸盐环境污染的防治研究提供了先进的方法与手段。      

山东苍峄铁矿带沟西-西官庄矿区地下水微量元素Fe~(3+)富集赋存规律

2010年以来,对研究区内水文地质背景及不同层位水质化学测试样品数据分析研究,重点阐述了微量元素Fe3+的富集与含水介质岩性、地下水的酸碱度、地层含水性和氧化还原环境的关系,认为地下水中Fe3+富集赋存的最有利的环境是变质岩类地层;碳酸盐岩和碎屑岩中水化学类型HCO3-Ca型水分布最广,碳酸盐岩的地下水中Fe3+平均含量最低;变质岩中硫酸型(包括复合型)的地下水中Fe3+的平均含量最高,对Fe3+的行为呈正相关关系。地下水中Fe3+含量赋存具以副井及其外围地区为中心高浓度分带性。     

江汉平原地下水化学特征及水流系统分析

江汉平原水质性缺水问题日益突出,识别江汉平原地下水流系统分布模式,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义.选取江汉平原典型区域,综合水文地质条件、水动力场及水化学同位素指标深入分析地下水补给过程、水岩作用及滞留时间.得出由于碳酸盐岩的溶解,研究区的地下水化学类型属于HCO3-Ca (Mg)型.地下水中典型离子随深度增加逐渐降低,同位素随深度增加逐渐偏负,表现出地下水流系统呈局部与区域水流系统的特点,系统深度界限在10~20m.独立而复杂的局部水流系统在平枯水期地下水向河渠地表水排泄.根据3H的含量,局部水流为现代水,水循环交替迅速.受地形控制,中深层地下水总体由西和西北向东和东南径流,汇入汉江和长江,为区域水流系统.由于补给源的高程效应,区域水流的18O值存在明显分区,指示不同的补给来源与水流路径.山前丘陵区基本为现代水,向平原腹地纵深至汉江和长江排泄区,地下水年龄在几百年至6000a不等,水循环交替缓慢.研究发现江汉平原低洼排泄区存在区域水流的顶托补给,可为原生劣质水的分布与聚集研究提供依据.     

贵州普定灯盏河岩溶泉的硫同位素季节变化特征

通过对贵州普定后寨地下河补给区的灯盏河岩溶泉为期1年的泉水水文地球化学特征与水中SO2-4的硫同位素组成及季节性变化规律的分析,揭示灯盏河岩溶泉泉水中硫酸盐的来源及形成机理.结果表明:灯盏河岩溶泉的水化学类型主要为HCO-3·SO2-4 Ca2+型,具有很高的硫酸盐浓度,且变化幅度较大,SO2-4浓度为0.35~8.76mmol·L-1;灯盏河泉水SO2-4的硫同位素组成为(3.80~25.76)×10-3,反映泉水的硫同位素组成主要受土壤有机硫氧化和石膏岩层溶解的控制;泉水硫同位素组成季节性变化明显,表现为旱季大于雨季,且旱季变化平缓,主要受石膏溶解的控制,而雨季变化幅度较大,反映雨季地下水硫酸盐土壤有机硫源贡献的增加及其季节性差异.     

绥宁县金屋塘饮用天然矿泉水资源特征及水质评价

金屋塘5个钻井地下水均为花岗岩裂隙水,水化学类型HCO_3-Na·Ca型水,水质清澈,口感好,水温20-25℃,平均流量1.305L/S,偏硅酸含量53.4-63.91mg/L,PH值7.18-7.40,矿化度90.0-143.0mg/L,且含Sr、Li、I、Br、Zn等多种对人体有益元素,附近居民长期饮用,部分适宜作饮用天然矿泉水的开发。     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids,简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO₃·SO₄-Na·Mg·Ca型和SO₄-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO₃-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。      

热解—动力学光度法测定岩石和化探样品中痕量溴

以五氧化二钒为熔剂,用热解分离富集痕量溴,吸收于0.036mol/l 氢氧化钾中,在1.34mol/l 硫酸和硝酸混合溶液中,溴离子催化高锰酸钾对碘的氧化,用苯萃取未反应碘,然后用硫氢酸汞—硫酸高铁铵比色法测定溴。本方法灵敏度高,远择性好,操作简便、快速,方法检出限为0.35ppm 溴,标准偏差为11.63％。     

碳氮稳定同位素技术在动物食性分析中的应用

<正>自20世纪60年代以来,稳定同位素的应用研究取得突破性进展。近几年,稳定同位素技术已作为一种重要的研究手段应用于生态学领域研究中。已有研究证明,通过测定碳氮稳定同位素自然丰度可以为海洋食物网结构研究提供有益的信息[1]。笔者综述了稳定同位素技术在动物食性研究方面的最新进展,以期为该技术在此方面的应用研究提供参考资料。     

非质量硫同位素分馏效应研究进展

非质量硫同位素分馏效应是目前国际上最前沿的稳定同位素地球化学研究领域之一。在简要介绍非质量分馏理论的基础上,对近几年非质量硫同位素分馏效应的最新研究成果进行总结和分析。关于非质量硫同位素分馏的微观来源机制存在较多争议,有待于进一步探索;采用SF6为工作气体是现有硫同位素高精度测定的主要制样技术;非质量硫同位素分馏效应研究为火星大气演化及火星生命痕迹探询、古代大气氧化条件、地球早期硫循环、火山活动对气候的影响等重大地质科学问题的解释开辟了一条独特的新途径。最后对非质量硫同位素分馏领域研究趋势进行了探讨。     

鄂尔多斯盆地西部上二叠统石千峰组沉积环境地球化学表征

在沉积学、生物和地球物理测井相标志研究基础上,运用锶钡质量分数比值和锶钡散点图法,锶钙和钍铀比值法、沉积磷酸盐法、碳氧同位素和氧化-还原电位法等地球化学方法,根据微量元素和稳定同位素的特征对鄂尔多斯盆地西部上二叠统石千峰组沉积时的古盐度和氧化还原条件进行了详细分析.结果表明:石千峰组为淡水沉积,属干旱、炎热、氧化的陆相湖泊环境.其结论与石千峰组的棕红、紫红和紫灰色陆源碎屑岩沉积特别与红色沉积层为特征是相一致的.