铅同位素分析技术在土壤铅污染源解析中的应用——以陕西凤翔长青工业园为例

土壤是产地环境的基本要素,良好的产地环境是确保食品安全的基础。铅在土壤中具有难以降解、持久性污染等特点[1-2],是土壤环境中具有潜在危害的污染物之一。研究土壤铅污染来源及各污染源的相对贡献率,对治理土壤铅污染,保障食品安全具有重要意义。铅(Pb)在自然界中存在四种稳定性同位素,208Pb、207Pb、206Pb,和204Pb,丰度分别为51.28%~56.21%、17.62%~22.1%、20.84%~27.48%,和1.04%~1.65%[3]。其中,前三种是232Th(钍)、235U(铀)和238U放射性衰变的终产物,为放射成因稳定性同位素;204Pb的半衰期为1.4×1017a,远大于地球的年龄(4.6×109a),可看作是稳定性同位素。铅同位素比率主要由地质形成初期铀和钍的相对含量及此后的衰变时间所决定,在地球化学上具有显著的区域化分异特征,但在同一区域相当一致[4]。因此,铅同位素比率可作为含铅物质的一种"指纹"来识别铅的来源[5]。铅同位素组成有多种表示方法。在地球化学领域、特别是环境科学领域通常用同位素比率来表示其组成,如206Pb/207Pb、208Pb/206Pb、208Pb/204Pb等。由于204Pb在自然界中丰度较低,测定精度较差,所以一般选择206Pb、207Pb和208Pb三者中任意二者的丰度比(比率)来研究铅的来源[6-9]。近几十年来,铅同位素比率分析技术已被广泛用于考古[10-14]、地球化学[7,15]、大气污染源解析[16-19]等方面。土壤铅污染源解析是产地环境评价和食物链铅来源分析的重要内容。本研究以陕西凤翔长青工业园为目标区域,采集污染源端元样品(矿石、燃煤)、大气降尘,耕层土壤和背景土壤样品,用ICP-MS测定铅元素含量及同位素比率值(206Pb/207Pb和208Pb/206Pb),结合二元混合模型和三元混合模型计算各污染源对耕层土壤铅的贡献率,旨在分析耕层土壤铅污染的程度和铅污染的来源,解析各污染源对土壤铅污染的相对贡献率,探讨土壤铅污染源解析方法。结果表明:污染端元介质——铅锌冶炼厂矿石206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1137±0.0027、2.1648±0.0033;焦化厂燃煤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.0938±0.0066、2.1290±0.0044;热电厂燃煤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1752±0.0035、2.0712±0.0111(详见表1);耕层土壤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1824±0.0088、2.0771±0.0078;背景土壤206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.2214±0.0032、2.0384±0.0017;大气降尘206Pb/207Pb、208Pb/206Pb分别为1.1353±0.0049、2.1189±0.0035(详见表2)。该区域铅锌冶炼活动对耕层土壤铅的贡献率约为18.43%,焦化厂燃煤对耕层土壤铅的贡献率约为9.36%,热电厂燃煤对耕层土壤铅的贡献率约为19.71%,背景土壤对耕层土壤的贡献率约为52.5%。该区域耕层土壤中的铅主要来源于背景土壤。本研究表明铅同位素解析技术是一种解析土壤铅污染来源的有效手段。     

若尔盖高原土壤和近地表大气气溶胶铅同位素组成测试及示踪研究

若尔盖高原牧场处于中国偏远洁净高海拔地区,大气沉降是污染物主要来源途径之一。由于季风的影响,污染源的辨析较为困难。本文通过多点大气气溶胶不同季节同时采样方式,利用热电离固体同位素质谱仪可有效校正质谱分析中同位素分馏效应的优点,对若尔盖地区土壤和大气气溶胶的铅同位素比值进行精确分析,并结合季风特征对该地区污染物的来源进行解析。结果表明:土壤的208Pb/204Pb比值变化范围为38.79059±0.00194~38.94461±0.00135,206Pb/207Pb为1.18551±0.00002~1.19362±0.00002;大气气溶胶的208Pb/204Pb比值变化范围为37.49571±0.00117~38.48980±0.00105,206Pb/207Pb为1.12894±0.00001~1.16734±0.00001。该地区土壤铅同位素的特征是放射成因铅高,来自于自身天然存在的岩石矿物,与大气污染关系不大;大气气溶胶的铅同位素组成与土壤差异较大,显示为多元混合模式,受到了天然物质和人类活动来源的混合影响,机动车尾气及来自北部(兰州)和西北部(青海、新疆、哈萨克斯坦、俄罗斯)的大气远程运移是若尔盖大气气溶胶及污染物质的主要来源。     

铅锌矿床中矿石铅同位素研究

铅同位素研究一直以来是矿床成因研究的重点，岩石和矿物中Pb同位素组成显示出极复杂的变化模式，反映了它们各自的特殊地质历史。铅同位素研究的目标就是解释这些模式，并揭露这些含铅的矿石和岩石的地质历史，从而为矿床成因研究和找矿预测提供理论依据。本文主要探讨铅同位素在铅锌矿床研究中的应用。从成矿时代的测定、成矿物质来源的示踪和找矿评价等方面进行介绍。     

长春市城市土壤铅同位素组成特征及其来源解析

为查明长春市土壤铅的污染来源,采集了长春市表层(0～20 cm)土壤及城市环境污染端元(燃煤尘、汽车尾气尘,建筑尘)样品,采用X荧光光谱法(XRF)测定土壤Pb含量,用质谱仪测定各样品的铅同位素组成.分析结果表明,长春市表层土壤Pb平均质量分数44.72×10-6,是长春市土壤背景值(19.06×10-6)的2.35倍,已受到一定程度铅污染;长春市土壤铅同位素208Pb/207Pb和206Pb/207Pb比值变化较大,分别为2.249～2.473和1.158～1.213;各污染端元物质铅同位素组成差异较大,能很好区别各端元物质.运用铅同位素示踪技术追踪土壤铅的污染来源结果表明,长春市中心城区土壤铅污染主要来源于以热电二厂为代表的工业燃煤排放和历史汽车尾气残留,而与当前汽车尾气排放关系不大;建筑尘也一定程度上对城市土壤产生了影响.     

芙蓉锡矿床及骑田岭A型花岗岩Pb同位素来源示踪

芙蓉超大型锡矿床与骑田岭A型花岗岩在成因上密切相关。研究表明，该矿床中几种矿石矿物的Pb同位素特征为正常铅，且具有同源性，与“南岭燕山期锡矿床”Pb同位素特征吻合。骑田岭岩体不同单元花岗岩的长石铅和全岩铅亦为正常铅，其特征与“南岭省含锡花岗岩”长石铅同位素特征相似。矿石铅和长石铅主要来源为上地壳，混有少量的下地壳和地幔源铅，且两者间也具有同源性。     

黔北桑木背斜铅锌成矿带S、Pb同位素特征及成矿物质来源探讨

本文以S、Pb同位素作为示踪元素研究黔北桑木背斜铅锌成矿带成矿物质来源。桑木背斜铅锌成矿带矿石矿物中硫化物的δ~(34)S值变化范围较大最小值为16.1‰,最大值为31.5‰,平均值为25.6‰,极值为15.4‰;矿石矿物为相对富集重硫型;据此判断其硫的来源可能为沉积岩。研究区内来自不同矿区、不同矿物的Pb同位素变化均很小。~(206)Pb/~(204)Pb介于18.25～18.57 之间,~(207)Pb/~(204)Pb 介于 15.63 ～15.92 之间,~(208)Pb/~(204)Pb 介于 37.82 ～38.93 之间,三者变化范围均很小,且不同硫化物样品之间的Pb同位素组成也不存在明显的差异,表明桑木背斜地区的铅锌矿床可能具有较为单一的铅金属来源。通过投图分析,笔者认为桑木铅锌矿成矿带的铅金属可能来源于下伏基底地层。     

滇西地区上地幔铅同位素组成的确定及其应用

滇西地区基性－超基性岩、碱性岩中的长石、石榴子石、橄榄石等单矿物及羊拉铜矿区二叠世海相玄武岩的铜铅同位素组成可以代表原始地幔的铅同位素组成，由此确定的该区上地幔铅同位素组成变化范围为^206Pb/^204Pb=17.877-18.506,平均18.108,^207Pb/^204Pb=15.470-15.587,平均15.479,^208Pb/^204Pb=37.797-38.567,平均38．177。研究发现，由于受地壳物质的混染和成岩后U、Th衰变产生的放射成因铅的影响，这些幔源岩石全岩铅同位素组成已不能代表原始上地幔的铅同位素组成；金顶铅锌矿床的铅并非上地幔来源，而是相当于下地壳来源的铅与兰坪盆地沉积岩铅二者的混合铅。     

深穿透地球化学异常源同位素识别研究:以新疆金窝子金矿床、内蒙古拜仁达坝—维拉斯托多金属矿床为例

通过研究两个已知隐伏矿床(新疆金窝子金矿床、内蒙古拜仁达坝—维拉斯托多金属矿床)不同介质(地气、细粒级土壤、围岩、矿石)中的铅、硫同位素特征,探讨铅、硫同位素对地气、土壤中异常物质来源的示踪,得到以下结论:(1)两矿床的介质从地气、矿石、围岩到土壤,铅同位素比值(208Pb/204Pb、207Pb/204Pb、206Pb/204Pb)一般依次增加;土壤异常区相对土壤背景区,δ34S偏高。但对两个矿床背景区、异常区地气中的铅同位素组成、土壤中的铅、硫同位素组成进行方差分析后发现,数据均没有明显的差异,从统计学的角度初步证明研究区不适宜用铅、硫同位素示踪地气、土壤中异常物质的来源。(2)两个矿床的矿石、围岩中铅同位素组成均有明显差异,即围岩中明显有放射成因铅的积累。但这种差异没有显著地反映到背景区、异常区的地气中,原因有待进一步查证。仅从捕获剂的角度初步探讨了其原因。用土壤全量中铅、硫同位素组成特征来示踪土壤异常源,并没有成功,建议采用偏提取的方法测量其中活动态中的铅、硫同位素组成,在深穿透地球化学研究中更合理。     

磷灰石固定水溶性铅离子研究进展

羟基磷灰石与天然磷灰石均能有效地固定水溶性铅离子,１ｇ羟基磷灰石或改性活性天然磷灰石除去水溶液中的铅离子量可以高达８００ｍｇ;其反应机理以磷灰石的溶解与铅的磷酸盐矿物的沉淀为主,伴有表面吸附作用。羟基磷灰石和改性活化天然磷灰石可用于含铅废水的处理,而性能良好的天然磷灰石在对铅污染水体、土壤及废弃物进行原地改良方面具有广阔的前景。     

云南格咱岛弧带南缘铜厂沟斑岩型铜钼矿床硫铅同位素特征与成矿物质来源示踪

铜厂沟斑岩型铜钼矿床位于格咱岛弧成矿带南缘,是西南三江地区近年来新发现的大型斑岩型铜钼多金属矿床。本文通过硫、铅同位素的示踪研究,探讨了成矿物质的来源。测试结果表明,矿石中硫化物的δ34S值变化于-0.7‰~+3.8‰,平均为0.79‰,变化范围很小,表明硫同位素来源单一,显示岩浆源硫同位素组成的特征。矿石矿物的铅同位素组成,206Pb/204Pb为18.3325~18.694,207Pb/204Pb为15.588~15.663,208Pb/204Pb为38.454~39.008,铅同位素组成较为稳定,显示正常铅的特征。铅同位素组成与特征参数(△β与△γ、V1与V2)之间具有明显的正相关性,依据铅构造模式判别和成因分类的综合分析,铜厂沟斑岩型铜钼矿床的铅主要来源于深部,并显示壳幔混合来源的特征。矿床的成矿作用与燕山期岩浆侵入岩活动存在较密切的关系,但地层源的成矿物质对矿床的形成有一定的物质贡献。     

用双稀释法测定地质样品中的铅同位素组成

随着超净化实验室条件的完善以及多接收同位素质谱技术的成熟，铅同位素双稀释法倍受关注。用双稀释法测定铅同位素比值的方法原理，以及^204Pb—^207Pb双稀释剂的配制和标定方法。通过对标准物质NBS981和地质样品的分析测定，表明用双稀释法测定铅同位素比值，可以有效校正由质谱分析造成的同位素分馏效应，从而提高分析结果的精度和准确度。     

粤西龙修地区大理岩的 Pb-Pb 年龄及其地质意义

摘要　粤西龙修地区大理岩的 Pb 同位素分析结果给出了一个新元古代末期的等时线年龄 555±68） Ma。结合野外和岩相学研究结果‚大理岩的 Pb 同位素记录了大理岩碳酸盐矿物 粤西龙修地区大理岩的 Pb 同位素分析结果给出了一个新元古代末期的等时线年龄 （555±68） Ma。结合野外和岩相学研究结果‚大理岩的 Pb 同位素记录了大理岩碳酸盐矿物 后变形静态重结晶之后等压冷却事件‚（555±68） Ma 大致反映了云开地区新元古代末期热水 555±68） Ma。结合野外和岩相学研究结果‚大理岩的 Pb 同位素记录了大理岩碳酸盐矿物 后变形静态重结晶之后等压冷却事件‚（555±68） Ma 大致反映了云开地区新元古代末期热水 沉积事件之后的一次变质变形事件的年龄‚从而确立了新元古代末期热构造事件的存在‚这 后变形静态重结晶之后等压冷却事件‚（555±68） Ma 大致反映了云开地区新元古代末期热水 沉积事件之后的一次变质变形事件的年龄‚从而确立了新元古代末期热构造事件的存在‚这 对揭示云开地区前寒武纪地质演化历史具有十分重要的意义。 沉积事件之后的一次变质变形事件的年龄‚从而确立了新元 对揭示云开地区前寒武纪地质演化历史具有十分重要的意义。     

基于矿物学方法评价浙江省土壤中Pb污染状况

利用土壤重金属元素环境质量矿物学评价方法,对淅江省全境土壤中不同土壤类型(或亚类)表层、不同母质表层和剖面中的Pb进行环境质量评价的结果表明,土壤中Pb的实测量和土壤对Pb的固持量决定了土壤中Pb的环境质量,浙江省土壤中Pb的污染度有正负值,说明土壤中的Pb对有些地区产生了污染,而对有些地区则没有产生污染.研究结果揭示,土壤矿物对Pb具有一定的固定与容纳能力,超过其固定与容纳能力,土壤中的Pb会对环境造成污染.这一旨在揭示土壤中重金属元素与各种矿物之间环境平衡关系的方法,可为评价土壤环境质量提供科学依据和技术支撑.     

云开前加里东花岗质岩石Sm-Nd、Pb/Pb同位素定年及其意义

利用Sm Nd ,Pb/Pb同位素测年方法对云开核部条带-眼球状花岗质岩石进行了年龄测定 ,首次获得Sm Nd全岩 14 14± 68Ma和Pb/Pb全岩 1388± 90Ma的等时线年龄 ,表明云开地区不仅在加里东期发生了造山运动 ,而且在中元古代发生了更为重要的构造 -岩浆造山运动 ,其时代与全球性格林威尔造山旋回可以对比。     

Application of Pb isotopic tracing technique to constraining the source of Pb in the West Lake Longjing tea

This paper dealt with the Pb contents and Pb isotopic composition of the West Lake Longjing tea. The results showed that in the tea leaves, from young leaf →old leaf →tea limb, the Pb contents tend to increase gradu-ally from 1.63 →4.84 →6.07×10-6, wich revealed that the Pb was accumulated gradually in the tea. After cleaned, the Pb contents of tea leaves were significantly reduced. This indicated that the deposits on the surface of tea leaves made a great contributuion to Pb contents. The survey results for soils in the relevant tea gardens showed that soil from the Longjing tea garden has higher Pb contents, with an average level of 49.6×10-6, two times those of common soils (24×10-6) in China. Results of the systematic analysis for tea, tea garden soil and the samples with the relevant background of the Pb isotopic composition displayed that the Pb isotopic ratio of tea is 206Pb/207Pb=1.164±0.005 (2σ). The ratio of 206Pb/207Pb for the soil gradually decreased from residue phase, soil dilute acid extract phase, and then to urban topsoil, i.e., 1.175 →1.171 →1.170. The 208Pb/(206Pb+207Pb) ratios also show a similar variation trend. 206Pb/207Pb ratios in the samples with the relevant background were: vehicle exhaust, 1.124; coal-combustion, 1.156; atmosphere, 1.168; and water, 1.166. Comparative studies have shown that Pb pollution is popular in the environ-mental media (soil, atmosphere, water) in Hangzhou. With the aggravation of Pb pollution, the Pb isotopic composi-tion gradually changed from the natural background (soil residues) to the direction of automobile exhaust. This phe-nomenon could illustrate that the pollution source was the vehicle exhaust, while the coal-combustion contributed little to environmental pollution in Hangzhou. The Pb of the Longjing tea came mostly from soluble phase Pb in the polluted soil. Moreover, secondary pollution was caused by vehicle exhaust.     

Pb同位素标准物的研制

质谱Pb同位素标准物质严格按照国家一级标准物质技术规范要求进行研究，其均匀性好，定值准确可靠。它包括SPb1、SPb2、SPb3、SPb4等4个标准，其覆盖面较NBS981、NBS982、NBS983更大。它可用于同位素地质年代学、同位素地质、环境、食品、医疗卫生等领域。     

中国大陆新生代上地幔铅同位素特征

收集了新生代(含少量晚中生代) 301件幔源玄武岩的Pb同位素数据, 编制了系统的Pb同位素变化趋势(等值线) 图件, 现仅提供“中国大陆新生代上地幔的206Pb/204Pb比值变化趋势图”.图件显示, Pb同位素在南北方向的差异比较显著, 南北的界线大体从合肥-郑州-银川-汗腾格里峰, 结合Nd同位素的资料, 以206Pb/204Pb比值为18~18.5作为分界, 以北小于18~18.5;以南大于该值.此外初步辨认出该时期存在3种类型的地幔: 造山带地幔、裂谷型地幔及“非典型地幔”.与依据不同时代、各种类型的样品铅同位素的比值, 统一编制的“中国大陆岩石圈206Pb/204Pb比值变化趋势图”进行比较, 显示出在东北的西北部的206Pb/204Pb比值、南北向东经104°附近的高206Pb/204Pb比值区是否存在、渤海周边Pb异常区的强度以及华南DUPAL异常区问题等方面都有区别, 表明晚中生代-新生代时期, 中国大陆进入了一个新的软流圈地幔对流体系, 近代地幔并没有完全继承老地幔的全部特征而是被注入了新的软流圈物质.此外, 两张趋势图都显示了南北分块的特征, 而东西向的系统变化, 仅在近代Pb比值趋势图中华南块体的东南沿海地区出现, 暗示太平洋板块俯冲对中国大陆的影响处于次要地位.      

铅同位素示踪技术在重金属污染研究中的应用

重金属通过在生态环境和生物中的迁移、转化和富集已对环境质量和人类健康构成了严重威胁。概述了重金属元素在地表环境中的迁移方式和在土壤一植物系统中的聚积形态，以及重金属污染治理的研究现状。针对以往研究工作的不足和在研项目特点，重点提出了土壤和茶叶中铅同位素组成的测试技术．综述了铅同位素示踪技术在重金属污染研究中的应用，并指出了今后研究重金属污染的重点。     

高炉渣基矿物聚合材料的制备及其对铅离子的固定

以高炉渣和煅烧高岭土为粉体原料,KOH溶液为激活剂,采用振动成型方法,在20℃下养护24 h,制备矿物聚合材料。实验样品静置固化28 d,采用压力试验机可测得其抗压强度高达24~65 MPa。矿物聚合材料制品在1 d、3 d、7 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等测试分析表明,高炉渣中的玻璃相在强碱的作用下发生溶解,之后形成Si、Al低聚体,最后形成各种晶体。采用矿物聚合材料可以有效地固定Pb2+。用含Pb2+的溶液配制矿物聚合材料,静置固化28 d,测其抗压强度以及Pb2+溶出率。实验结果表明,Pb2+的存在降低了矿物聚合材料的1 d的抗压强度,但对7 d及28 d抗压强度没有影响,聚合材料对Pb2+固定率达到99.9%。     

直接测定颗粒锆石^207Pb／^206Pb年龄的方法

用B·Kober(1986—1987)所提出的热离子源发射质谱计分层蒸发、直接测定颗粒锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄的方法,6件锆石样品试验表明,其年龄值能与同一样品的常规锆石U-Pb法的交点年龄及其它方法的结果完全一致,并能给出更多具有一定地质意义的年龄信息。