碳酸盐岩中微量硫酸盐的氧硫同位素分析

 从碳酸盐岩中定量提取SO₄^2-是分析碳酸盐岩中微量硫酸盐氧、硫同位素组成的一个关键问题。在提取过程中要求不发生明显的同位素分馏。提取出的硫酸盐最终以硫酸钡形式沉淀出来。测定此硫酸钡的氧、硫同位素组成便获相关碳酸盐岩中微量硫酸盐δ¹⁸O的及δ³⁴S值。     

长江干流丰水期河水硫酸盐同位素组成特征及其来源解析

碳酸盐岩的硫酸风化机制及其与碳循环的关系是全球碳循环研究中最为关注的科学问题之一, 其关键问题是识别硫酸盐来源.通过分析长江干流丰水期SO₄2-浓度及其硫、氧同位素组成特征, 探讨长江硫酸盐的来源及其主要控制因素.长江河水SO₄2-含量呈现逐年增加的趋势, 并且年增幅度逐渐加大.δ34S_SO4和δ18O_SO4变化范围为-3.5‰~5.6‰和3.7‰~9.2‰, 二者呈现显著的线性负相关关系.δ18O_SO4值从上游到下游的增加趋势受长江水δ18O_H2O值的空间组成特征的影响.研究表明, 大气降水(酸雨)和硫化物氧化是控制长江干流丰水期河水硫、氧同位素组成及其来源的主要机制, 为研究长江流域化学风化侵蚀作用和碳循环过程提供重要的理论依据.      

中国西南喀斯特湖泊硫酸盐来源的硫同位素示踪研究

硫是导致酸沉降的主要大气污染物之一,主要来源于重工业污染和矿物燃料利用过程中的排放.处于中国西南地区的贵阳市,其酸雨污染问题一直很严重,这是由于该地区分布有较多的燃煤型火力发电厂和冬季居民的取暖用煤释放,而该地区煤中S的含量可高达20 mg/L.     

碳还原法分析硫酸盐的氧同位素组成

硫酸盐矿物是自然界最常见矿物,也是自然界少数具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一.硫酸盐矿物的氧同位素组成可以为研究其形成过程和生成条件提供大量信息.目前,在国内外分析硫酸盐氧同位素的3种方法中,碳还原方法乃是分析硫酸盐中氧同位素组成的最精准方法.本次研究建立了分析硫酸盐中氧同位素组成的碳还原方法,介绍了硫酸钡的分析流...     

硫氧同位素示踪污染物来源在济南岩溶水中的应用

近年来,济南岩溶水硫酸盐浓度逐年升高,为了对硫酸盐污染区域实施有效的防治措施,保障饮用水安全,识别硫酸盐的污染来源极其重要.在系统分析研究区水文地质条件的基础上,根据实际的采样测试数据,采用硫、氧(S、O)双同位素示踪技术,分析识别了济南趵突泉泉域硫酸盐的主要污染来源,并通过IsoSource质量守恒模型,估算了硫酸盐各污染来源的贡献率.结果表明:泉域内硫酸盐主要污染来源有大气沉降、污水和土壤;大气沉降来源贡献率最大,均值达到53.9%;其次是污水来源,均值为31%;土壤来源贡献率最小,均值为15.1%.该研究为北方岩溶区地下水硫酸盐来源的定量研究提供了一种新方法,为济南趵突泉泉域硫酸盐污染防治提供了科学依据.     

豫北山前平原深层地下水硫酸盐来源与污染途径的同位素示踪

豫北山前冲洪积平原深层地下水硫酸盐(SO42?)呈现持续增高趋势,但其机制仍不清楚.为探讨深层地下水SO42?来源与污染机制,选择山前冲洪积平原不同赋存条件深层地下水作对比分析,借助水体水化学、氢氧同位素(δDH2O和δ18OH2O)、硫酸盐硫和氧同位素(δ34SSO4和δ18OSO4),示踪人类活动影响下深层地下水S...     

硫酸盐的氧同位素测量方法

硫酸盐不仅是常见矿物,还是自然界少数几个具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一。硫酸盐矿物的氧同位素组成,特别是硫酸盐的氧同位素非质量分馏效应,可以为研究其形成过程和条件提供大碹有用信息,揭示一些元素浓度甚至单个同位素比值测量无法获得的特殊作用过程。但由于硫酸盐的氧同位素分析技术难度大,这一方法在国内尚未建立起来。论文介绍了BrF5法测量硫酸盐氧同位素组成的实验装置、分析流程和测量结果。该方法是目前唯一可以同时测量硫酸盐^17O／^16O和^18O／^16O比值的方法。对BaSO4国际氧同位素标准样品NBS-127和一种BaSO4化学试剂进行了多次重复测量。测量的NBS-127国际标样的δ^18Ov-SMOW=（9．20±0．11）‰,与标准值完全一致;BaSO4化学试剂的δ^18Ov-SMOW=（14．64±0．13）‰。分析精度（标准偏差）达到0．13％。（1σ）,优于国外（0．15～0．29）‰（1σ）的水平     

湘南宝山铅锌矿床硫、铅、碳、氧同位素特征及成矿物质来源

宝山铅锌矿床是湘南地区代表性矿床之一。宝山铅锌矿床的成矿作用与156~158 Ma的宝山花岗闪长斑岩密切相关。花岗闪长斑岩主要由古老地壳部分熔融而成。为确定成矿物质来源,文章系统研究了宝山铅锌矿床的硫、铅、碳、氧同位素组成特征。矿床中硫化物黄铁矿、闪锌矿、方铅矿的δ34S值呈狭窄的塔式分布,变化在-2.17‰~6.46‰之间,平均值为3.13‰。δ34S值总体表现为δ34S黄铁矿δ34S闪锌矿δ34S方铅矿,表明硫同位素分馏基本达到了平衡。矿石、花岗闪长斑岩和赋矿地层硫同位素对比研究表明,矿石中的硫主要由岩浆分异演化而来,岩浆中的硫主要来自古老地壳。矿石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为18.188~18.844、15.661~15.843和38.562~39.912,赋矿地层206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为18.268~19.166、15.620~5.721和38.364~39.952。矿石铅同位素组成比地层中的更富放射性成因铅,矿石中部分铅来自宝山花岗闪长质岩浆,在成矿流体运移过程中有部分地层铅参与了成矿,岩浆中的铅主要来自古老地壳。热液方解石的碳、氧同位素组成介于岩浆和赋矿碳酸盐岩的碳、氧同位素之间,主要是由于岩浆流体和碳酸盐岩不同比例的水岩反应所致,测水组有机碳的加入造成了部分热液方解石δ13CPDB值偏低。     

黄河水δ18O、δD和3H的沿程变化特征及其影响因素研究

根据2000年8～9月雨季和2001年3～4月旱季在黄河18条断面上河水的同位素测试结果，分析了黄河水占δ^18O、δD和^3H浓度的沿程变化特征。研究结果发现，从黄河源头至入海口，黄河水具有稳定同位素比率逐渐增大而^3H浓度逐渐下降的趋势；外来水体的混合作用、蒸发作用以及人类活动对黄河水的同位素具有明显的影响。黄河源头地区和中游地区是黄河两个主要的产流区，河水同位素的变化是不同径流来源对河水补给的良好标志。兰州以上黄河源头地区河水的δ^18O、δD的季节性变化与雨水相反，地下水对河水的补给贡献旱季大于雨季。晋陕峡谷北段雨季δ^18O相对较低的岩溶水和当地雨水对河川径流有明显的补给，而旱季^3H浓度相对较低的岩溶水对河川径流有一定的补给；吴堡—潼关段雨季和旱季均有同位素比率相对较高的地表支流(如汾河、渭河)的加入。河水水面蒸发作用对兰州—包头段和黄河下游段旱季河水的δ^18O具有明显的影响，而对这些河段雨季河水的同位素影响较小，灌溉回归水的蒸发可能是影响这些地段河水同位素组成的主要因素。     

硫化物及硫酸盐中硫同位素制样装置及其反应器研制

研制了一种新型硫化物及硫酸盐中硫同位素制样装置及其反应器。实验证明,采用该装置及其反应器制样具有真空度好、使用方便、无污染、制样效率高和成本低等优点。所生成的二氧化硫具有纯度高,分析结果准确、可靠等特点,完全能满足硫化物和硫酸盐中硫同位素分析测试的制样要求。     

清代黄河中游、沁河和永定河入汛时间与夏季风强度

利用清政府布设在黄河中游三门峡万锦滩、沁河下游木栾店以及永定河下游石景山、卢沟桥的志桩水位记录,以首次涨水超过0.64m作为汛期建立的标志,在候尺度下恢复了其汛期建立时间距平序列。黄河中游、沁河下游和永定河下游序列分别开始于1766年、1736年和1761年。研究时段内,黄河中游和沁河下游平均在7月6~10日入汛、永定河则在7月16~20日。永定河相对较为稳定,显示出其上游雨季开始时间基本维持在7月初,而黄河中游和沁河却波动较大,早晚相差达3个月;黄河中游与沁河入汛距平波动的同相位现象在19世纪中期之后比较明显。1870~1900年代黄河中游、沁河和永定河入汛普遍延迟1个候左右,对应于黄土高原夏温偏低的时期;1820~1860年代黄河中游、沁河入汛偏早,则对应了黄土高原夏温偏高。     

中新世黄河水系演化重建：来自钾长石Pb同位素的约束

自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物搬运到沉积区或汇水盆地沉积下来的过程,称为“源-汇”系统。从这些“汇”中识别“源”的信息,结合地层的沉积时代,约束黄河的形成时代、水系格局演化、流域内构造运动以及环境变迁成为黄河水系演化研究的重要内容。然而,时至今日学者们对黄河何时出现的认识并不一致,存在“中新世内流黄河和中新世外流黄河”之争。为了解决这些争议,我们运用大河物源示踪研究中新兴的碎屑钾长石Pb同位素方法,对黄河中下游沉积物开展碎屑钾长石Pb同位素分析(n=378),将其与长江中下游和华夏板块已报道的碎屑和基岩钾长石Pb同位素结果进行对比,结果表明三者之间的钾长石Pb同位素组成明显不同。台湾岛是中国东部陆架海中新世地层出露最齐全的地区。因而,我们将黄河中下游与台湾岛中新统的钾长石Pb同位素比值进行对比,结果表明二者之间不存在物源联系。结合中国东部渤海湾盆地、南黄海盆地和东海盆地中新统的物源示踪研究结果,说明黄河物质在中新世未流入上述盆地。总体而言,中国北方中新世的构造活动控制了黄河的演化过程,导致其此时处于分段演化阶段。     

黄河三角洲浅层地下水盐分来源及咸化过程研究

黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ¹⁸O 组成、Br和Sr 浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为338 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。     

黄河源区黄河袭夺长江水系之初探

对黄河源区的河流地貌研究表明,该区共发育三级阶地,其中第一、第二级阶地形成于晚更新世的末期至全新世,而第三级阶地形成于晚更新世晚期。在晚更新世晚期,多石峡被切开,黄河源区晚更新世湖泊消失,现今黄河形成。随着现今黄河的形成和晚更新世湖泊的消失,南岸支流之一的多曲向南溯源侵蚀加强,并穿越巴颜喀拉山,夺取了巴颜喀拉山南侧原属于长江流域的贝敏曲和洛曲,使分水岭向南推进了25km,袭夺的时间为晚更新世末期。     

黄河水质地球化学

在对1958—2000年期间黄河水系100个站点水质监测资料进行统计分析的基础上,研究了黄河主要离子的地球化学。结果表明,黄河流域各区河水总溶解性固体(TDS)含量的差异达2~3个数量级,TDS的总平均值为452mg/L,是全球河流均值的4倍。Na+、K+、SO42-和Cl-的含量是世界河流均值的10~20倍。相比之下,河水TDS含量的季节差异却不大,远不及与此呈反比关系的流量的季节差异。黄河洪水期的水量通常是枯水期的4~5倍,但枯水期河水的TDS通常只是洪水期的2倍,完全不同于世界其他大河。黄河的离子化学主要受沉积岩(尤其是富含碳酸盐矿物的黄土)化学风化作用和在干旱气候影响下水中溶解盐的蒸发浓缩和结晶作用的控制。近半个世纪来黄河河道径流量有显著减少的趋势,这与新修建的众多水库的蓄水有关,与此相适应,近半个世纪来黄河水质表现出明显的盐渍化过程,这一过程主要由含盐量高的农田灌溉回水所引起。     

招远金矿区水体中硫同位素特征及其对污染来源的指示

稳定同位素因其指纹效应已成为分析矿区污染来源的重要技术手段。文章以招远金矿区为例,应用硫同位素联合水化学分析、聚类分析及氢氧同位素分析招远金矿区水污染特征和成因。通过分析可知,矿区内地表水和地下水主要接受大气降水补给,水力联系密切。水化学类型以SO4—Ca和SO4—Na型为主,阴离子以SO42-为主,地表水和地下水的NO3-和Cl-在空间上变异性较大。地表水硫酸盐含量普遍偏高,硫酸盐污染较为严重,高值区出现在玲珑金矿、金翅岭金矿和张星镇附近;而地下水高值区都出现在玲珑金矿附近,且SO42-浓度沿着径流方向逐渐降低。地表水中硫酸盐δ34S值介于1.8‰~9.8‰,地下水中硫酸盐δ34S值介于2.7‰~9.6‰,地表水和地下水硫酸盐含量受玲珑金矿硫化、玲珑花岗岩和胶东岩群影响明显。在地下水径流途中,有地表水入渗污染地下水的现象。另外,工业废水的排放也是硫酸盐含量升高的主要原因。研究表明：硫同位素在金矿区硫酸盐污染的来源和特征方面有很好的指示作用,是评价矿山开采对地下水污染的有效工具。