用环境同位素方法研究北京地区地下水及工业污染时空变化规律

本文利用环境同位素氚、碳-14示踪原理,研究了40年来北京地下水及水中工业污染物时空变化规律。推算出北京地区大气降水中氚的背景值,建立了适用于冲洪积扇地下水年龄计算的氚质点混合衰变数学模型。运用核爆~(14)C示踪近代水年龄获得成功,探明了污染水团运动轨迹,为水文地质和环境保护提供了新的技术方法。     

同位素在饮马河流域示踪地下水的应用

本文阐述了环境同位素在地下水研究中的作用和饮马河流域水文地质概况。运用稳定同位素D和~(18)O千分偏差值分析了地下水成因、地表水与地下水的补排关系。采用放射性同位素~3H、~(14)C和地下水动力学等方法计算了地下水年龄。通过分析和讨论,对地下水成因和地下水循环周期有了新认识。因此利用环境同位素示踪地下水,对选择供水水源地具有重要意义。     

渤海湾西岸QX02孔Ⅱ海的识别及OSL年龄

以渤海湾沿海低地的QX02孔为研究对象,进行了沉积岩石学分析和底栖有孔虫统计,结合加速器质谱~(14)C测年和光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年,探讨了该孔记录的第Ⅱ海相层埋深和形成时代。第Ⅱ海相层厚度11.4m,记录相对海面高度-26.83~-15.43m。AMS~(14)C年龄表明,Ⅱ海形成于MIS 3早期、甚至更早。OSL年代学研究显示,Ⅱ海样品等效剂量离散度较高,并且主要集中在2个区间,计算得到新、老2个年龄阶段。基于OSL测年原理的常规判断,认为较老的83.5~62.6ka阶段系受曝光不充分组分的影响,通常采用较年轻的51.9~39.9ka阶段为QX02孔的Ⅱ海沉积年龄。但是,较老的一组年龄从新的视角,暗示了可能的原始沉积过程及相应的海侵发生时间,因而具有重要的年代学和沉积学意义。     

我国科学家在海洋最深处生物体内发现人类核爆~(14)C信号——揭示最遥远海洋生态系统与人类活动之间的密切关系

<正>美国《Geophysical Research Letter》杂志2019年4月8日发表了中国学者领衔的~(14)C示踪海沟物质来源研究的最新进展。在马里亚纳海沟(海洋最深处)的钩虾体内发现人类核爆~(14)C信号,揭示了马里亚纳海沟并非预想中的"遥不可及",各种人为污染物(如放射性物质、持久有机污染物和微塑料等)可以通过食物链快速侵入海洋最深处,     

西沙珊瑚砂屑灰岩的ESR年龄测定

本文报道了13个西沙群岛珊瑚样品的ESR年龄测定结果,并通过与~(14)C年龄的对比,对数据的可靠性及误差来源进行了初步的探讨。结果表明目前的实验误差在±30％范围,在此范围内ESR年龄与~(14)C年龄基本上符合,它表明珊瑚样品是十分适合于ESR年龄测定的材料。ESR方法为研究第四纪珊瑚礁的发育历史,海岸地貌演化及新构造运动提供了一种新的有用的年代学手段。     

~7Be法估算土壤侵蚀速率若干问题的探讨

~7Be是由宇宙射线撞击同温层和对流层大气中氮、氧原子核而生成的天然放射性核素。由于连续沉降、半衰期短(53.3天)以及在土层中分布深度浅(约2 cm)等特点,~7Be在示踪单次暴雨或短期强降雨等短时间尺度的侵蚀产沙空间分布研究中具有独特优势。随着气候变化加剧和暴雨等极端天气增多,~7Be法应用前景广阔。然而该技术目前处于探索阶段,一些重要基础假设尚未得到有效验证,限制了其在土壤侵蚀研究中的广泛应用。简要回顾了利用~7Be法定量土壤侵蚀速率空间分布的历史和现状,介绍了其示踪原理和计算模型及其最新进展;重点评述了~7Be法估算土壤侵蚀速率的关键基础假设及其不确定性,以及植被截留、侵蚀分选等对~7Be法评价土壤侵蚀速率的影响;并对未来研究趋势进行了展望,包括基础假设的验证及不确定性分析、植被影响的定量评价、示踪时空尺度的扩展以及新模型的开发等方面。     

“中国糖碳标准”的标定

一、前言 ~(14)C在大气上层以某一恒定速度不断产生,同时又按自身的放射性蜕变速度(T_(1/2)=5730年)蜕变。~(14)C的产生和蜕变,几十万年以来处于自然平衡,自然交换碳的~(14)C具有平衡浓度。~(14)C年代就是根据标本目前的~(14)C比度同其原始的平衡比度比较而定的。然而,标本原始~(14)C平衡比度无法直接测定,但它对应于1850年以前树木含的~(14)C浓度。因此,~(14)C年代测定工作需要定一个统一的“现代碳标准”。     

加速器质谱14C分析石墨制备技术研究进展

加速器质谱(AMS)是进行~(14)C同位素分析的主要技术手段,而高精度低本底加速器质谱~(14)C分析主要受样品制备技术限制,因此探讨如何提高石墨制备的稳定性和控制碳污染降低本底将有助于产出高质量~(14)C分析数据,突破~(14)C测年上限(约5.0万年),进一步拓宽~(14)C年代学和同位素示踪的应用范畴。本文详细阐述了催化还原法(H_2/Fe法、Zn/Fe法和Zn-TiH_2/Fe法)制备石墨样品的真空装置和主要工作原理,指出了微量样品石墨制备过程中同位素分馏、石墨产率、束流强度以及精密度与样品量之间存在严重的依赖关系及其抑制方法。着重探讨了石墨制备技术实验条件(还原剂、催化剂、温度等)的优化选择及其与石墨产率、同位素分馏、束流性能之间的内在联系,总结分析了碳污染来源并探寻合适的碳污染控制技术。目前的研究表明最佳实验条件为:H_2/Fe法宜采用还原剂H_2/CO_2(体积比2～2.5),催化剂为源自氢还原单质铁粉(-325目球粒,Fe/C=2～5),温度500～550℃;Zn/Fe法宜采用还原剂Zn/C(质量比50～80),催化剂为源自氢还原单质铁粉(-325目球粒,Fe/C=2～5),Zn反应管温度400～450℃,Fe反应管温度500～550℃。碳污染来源于制备过程中的各个方面,除采用高温除碳的方式外还可采用适当的数学模型加以校正,但还需要更多详细的实验工作来加强现有认识,以期更好地消除碳污染对测试结果的影响。对测年目标组分不稳定的样品(如地下水中的溶解无机碳)应避免样品直接暴露于大气,以减少野外采样过程中现代大气CO_2对测量结果的影响。     

中国北方雨水的稳定氯同位素组成特征初探

<正>相对于其它轻稳定同位素(H、O、C)而言,自然界中稳定氯同位素的分馏并不明显,地球上的大气圈、水圈和岩石圈的氯同位素组成(以δ37Cl表示)的变化范围约为30‰(-14‰~+16‰),主要集中在-2‰~+2‰。近年来,随着稳定氯同位素分离和测试方法的不断提高,使其得以广泛应用于对蒸发盐、地下水体的演化,海水入侵,矿床形成过程中的成矿流体作用,氯代有机溶剂的分馏机理,人工合成与自然降解的有机物示踪,以及雨水中氯的来源示踪等方面的研究(Kaufmann,et al.,1984,1993;Xiao,et al.,1997;Eastoe,     

河北平原第四系地下水^36Cl年龄研究

本文报道了河北平原第四系地下水~(36)Cl研究的样品采集、制备,加速器质谱计(AMS)测定及地下水~(36)Cl年龄的计算原理和结果。     

放射性~(14)C年代法在冰川冻土研究中的应用

放射性~(14)C的天然存在是由W.F.利贝发现的,1948年正式用于年代测定。此后~(14)C年代法发展很快。由于它能用来测定五六万年以来含碳样品的年龄,而这正是第四纪晚更新世和全新世时期,因此能在地球化学、第四纪地质学、古地理、古气候、考古学以及冰川冻土研究等方面得到应用。早在五十年代国外就对冰川冰进行了~(14)C年代测定。对冰川沉积物的测定更为普遍。近几年来对冰雪和地下水的测定技术也有了发展。冻土研究中测定冻土~(14)C年龄同样也是可行的。在第八、九、十、十一次国际碳十四会议上,冰的~(14)C年龄测定技术及应用方面的论文占有相当比重。我所近几年来已经用~(14)C年代法为冰期划分及冻土年代等方面研究提供了一些数据。     

甲基二苯并噻吩的吸附性及油藏充注途径示踪机理之Connolly分子表面计算证明

"地色层效应"是石油运移方向和充注途径示踪的理论基础,其中液-液色谱效应是可能的主要地色层效应之一。输导层中的石油相当于液态流动相,岩石矿物吸附水和束缚水相当于液态固定相。由于石油中不同结构的甲基二苯并噻吩异构体分子与输导层介质吸附作用的差异,异构体化合物的相对含量呈现出规律性的变化,从而可用来示踪石油运移的方向。本文采用Connolly分子表面算法,以半径为1.5?的水分子作为探针,使其分别在目标分子1-甲基二苯并噻吩(1-MDBT)和4-MDBT表面滚动,计算出相应化合物的分子表面积和体积。计算结果表明,1-MDBT分子的表面积为200.21?~2,体积为184.28?~3;4-MDBT分子的表面积为204.32?~2,体积为186.34?~3。与1-MDBT相比,4-MDBT的分子表面积和体积都较大,其与水分子接触的面积也较大。在地层中,石油与水介质之间的接触关系,与实验模拟计算中目标分子与水分子探针的接触类似。与1-MDBT相比,石油中表面积较大的4-MDBT更易于被吸附水和束缚水吸附。此外,4-MDBT的极性略强于1-MDBT,也进一步证明4-MDBT的吸附性更强。因此,随着运移距离的增加,4-MDBT/1-MDBT参数逐渐减小,Connolly分子表面计算结果进一步证明了甲基二苯并噻吩产生"地色层效应"的化学机理。     

地表水与地下水相互作用的温度示踪与模拟研究进展

刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获取成本低且温度适宜密集与连续监测,可对地表水与地下水相互作用过程进行精细刻画;在进行地表水与地下水相互作用的水-热耦合模拟时,温度数据可用于进一步校正模型,降低模型的不确定性,以提高交换量的计算精度。监测河水温度和河床沉积物内的水温,运用温度示踪方法研究河水与地下水的相互作用过程,并将水流及热运移数值模型相耦合,利用多源数据进行模型校正,可精细刻画地表水与地下水的交换量、相互作用带内的水流途径、流速及其变化趋势和控制因素,为地表水与地下水相互作用研究提供新的模型与方法。     

稳定碳同位素在天然气地质中的应用

了解石油、天然气及生油气源岩的同位素组成及其变化,是研究油气生成环境、演化、运移和圈闭条件的重要手段。天然气中,甲烷和乙烷的碳同位素(~(13)C、~(12)C)、二氧化碳的碳同位素(~(13)C、~(12)C)、甲烷的氢同位素(D、H)、氮气的氮同位素(~(15)N,~(14)N)、硫化氢的硫同位素(~(34)S、~(32)S),稀有气体氩的同位素(~(40)Ar、~(36)Ar)等,在油气地质研究中都不同程度得到运用,其中碳同位素应用较广。自然界的稳定碳同位素有两种,即~(12)C和~(13)C。~(12)C的平均丰度为98.893％,质量12:0     

松辽高平原地下水年龄：公主岭附近同位素水文地质剖面研究

本文运用稳定同位素δD、δ~(13)O阐述了公主岭一带地下水成因,并根据水文地质条件和稳定同位素混合模型,采用放射性同位素~3H、~(14)C计算出地下水在含水层中平均滞留年龄。通过分析,对天然状态下和长期开采条件下地下水循环周期也提出了新认识。因此,公主岭一带地下水同位素年龄的研究,对山前高平原各城镇开辟供水水源地具有重要的生产实践意义。     

北京十三陵中、新元古代层序地层格架中碳、氧同位素分布规律

北京十三陵中、新元古界沉积厚度巨大(4278 m),笔者通过对关键界面的识别和沉积体系域配套的原则,在其内识别出19个层序。在此基础上对高于庄组的4个层序、杨庄组的1个层序、雾迷山组的2个层序和铁岭组的1个层序的层序界面和层序内部碳、氧同位素进行了系统测定,得出如下认识:北京十三陵中、新元古界δ~(13)C值为-2.6‰～0.81‰,δ~(18)O值为-8.8‰～-2.8‰。在层序界面上、下,一般表现为δ~(13)C值由负异常向正异常方向迁移,δ~(18)O值由正异常向负异常方向迁移。δ~(13)C演化机理是:每层序底部均为一次新的海平面上升期沉积,在此期间,藻类生长速度较快,沉积速率高,有机质与外界接触时间短暂,使有机质在尚未被氧化前就被迅速埋藏。因此,有机碳埋藏速率较高,造成一个相对较高的δ~(13)C值;层序顶部反映了海平面的下降和地表暴露事件的发生,在此期间藻类生长速度减慢,甚至停滞,并且由于海平面下降,水体变浅,有机     

第四次全国~(14)C学术会议在苏州举行

1988年11月5日至9日中国第四纪研究委员会~(14)C年代学组在苏州召开了第四次全国~(14)C学术讨论会。参加会议的有50多个单位近90名代表。会议收到论文共55篇。根据论文内容和质量来看,我国~(14)C测年水平比过去有很大提高。     

铀系年代学中的若干问题

铀系方法是用自然界中较短半衰期核素测定地质年龄的一种方法,原理上可以测到百万年以内,实际上最适应定年范围是40万年以内。它在新地质年代学中部分地填补了~(14)C和K-Ar法定年范围之间的空白。铀系年代学从三十年代中期应用过剩~(226)Ra测定喀拉海铁锰结核的生长速度到现在已有     

安徽巢县二叠系地层的C/S比值及其指相意义

<正> 巢湖地区二叠系出露良好,接触关系清楚,构造简单。本文用有机地球化学指标C/S比值法来研究二叠系沉积相,进一步探讨C/S比值法的指相意义。 一、C/S比值法的原理 近年来,Leventhal(1983)、Berner和 Raiswall(1984)提出用C/S比值法做为区别海相和陆相地层的环境指标。原理是:海水中溶解硫酸盐浓度高,SO_4~(2-)的浓度平均达28mol/L。相反,淡水(即湖泊、河流、沼泽)中溶解硫酸盐浓度低,平均不到海水中硫     

系列14C样品贝叶斯法日历年龄校正研究进展

系列14C样品贝叶斯法日历年龄校正研究已成为当前14C年代学中一个热点,系统综述了时序已知、时序间隔已知和时序间隔近似已知系列14C样品日历年龄校正研究的历史、原理、计算方法及其在树轮、泥炭、地层等领域上应用进展,对影响系列样品贝叶斯分析获得14C日历年龄区间的主要因素以及未来发展方向作了归纳.大量事例研究结果表明系列样品贝叶斯分析的实质在于贝叶斯方法从统计的角度灵活地把地层信息以概率方式加入到14C日历年龄校正过程中,获得比单个14C年代校正精度更高的日历年龄.