亚东—谷露断裂带中北段地热流体碳硫硼同位素特征

亚东—谷露断裂带中北段地热系统深循环过程十分复杂,对该区域地热资源的评估具有较大影响。加深对地热水起源、演化和循环过程的研究,对地热资源的勘探和开发具有较大的意义。地热流体中碳硫硼稳定同位素特征分析是研究地热水来源、地热水循环深度和地热水作用过程的方法之一。对亚东—谷露断裂带中北段地热水进行了系统性采样,测量了碳硫硼同位素。进行了碳硫硼同位素分析,结果显示：稳定同位素特征源于地热流体对围岩和地层的淋滤作用和水-岩相互作用。该地热系统中碳的主要来源为碳酸盐的溶解,与区域上分布的碳酸盐地层有关。谷露和续迈地热田δ³⁴S具有较大的分散性,显示出硫来源的非单一性,δ³⁴S均在大气碳酸盐和蒸发碳酸盐范围内,δ³⁴S同位素的来源为大气降水和热储层中的硫酸盐矿物。谷露地热田具有较低的δ¹¹B值和较低的Cl/B比值,较高的硼含量,且硼含量和硼同位素值相对集中,表明硼主要源于地热流体对围岩的淋滤作用。大气降水和冰雪融水中硼含量极少,主要起到对地热水中硼含量的稀释作用,不改变地热水中的δ¹¹B值。...     

GasBench Ⅱ-IRMS测定微量碳酸盐中碳氧同位素比值方法研究

采用Delta V Advantage 质谱仪与GasBench Ⅱ在线制样装置,分别用12 mL和3.7 mL的样品瓶,对不同质量（5~50 μg）的碳酸盐标准样品（IAEA-CO-1）进行碳氧同位素组成测定。测试结果表明,当取样量小于40 μg,且用12 mL样品瓶进行酸化测试时,δ¹³C和δ¹⁸O测量结果的内部标准偏差一半以上大于0.1‰,不能满足测试要求。当改用3.7 mL样品瓶,样品取样量在15～50 μg时,δ¹³C的内部标准偏差为0.01‰~0.07‰,δ¹⁸O的内部标准偏差为0.01‰~0.08‰,满足测试要求。所以,当样品量较少时,GasBench Ⅱ在线制样装置可以通过改用3.7 mL样品瓶,实现对低至15 μg微量碳酸盐样品的碳氧同位素精确测量。同时,碳酸盐样品的质量与峰面积具有很好的线性关系（R²＞0.993 2）,表明该方法也可用于样品中碳酸盐含量的测定。     

元素分析-同位素质谱测定δ15N和δ34S的信号强度响应特征

自然界中不同类型样品C、N和S元素含量以及C/N和C/S的差异极大,导致元素分析-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联机系统的进样量和检测信号强度的变化范围极大。进样量和信号强度对EA-IRMS测定δ¹⁵N和δ³⁴S的影响将导致样品测量结果具有较大的不确定性。为应对样品中目标元素含量低或样品稀缺等限制,本研究重点关注EA-IRMS测定δ¹⁵N和δ³⁴S的信号强度依赖性特征。结果表明,EA-IRMS在小元素进样量或弱信号强度条件下测定δ¹⁵N和δ³⁴S需要进行空白校正。在1.71～561.93μg N和3.74～100.62μg S的进样条件下,同位素标准物质δ¹⁵N和δ³⁴S的测定误差变化范围分别为0.18‰～0.54‰和0.21‰～0.88‰,测定精度变化范围分别为0.24‰～0.57‰和0.27‰～0.54‰。该联机系统对高C/N和C/S(>200)木材标准物质测定时,其δ¹⁵N平...     

秦山核电基地外围植被中14C水平分布研究

为了解秦山核电基地外围¹⁴C的水平分布与规律,本文采用加速器质谱法（AMS）对秦山核电基地外围6.5 km以内的植物样品（苔藓、松针）与食物样品中的¹⁴C比活度进行测量。测量结果显示：苔藓样品的¹⁴C比活度范围为223.0～265.6 Bq/kg C（本底为223.8 Bq/kg C）,¹⁴C比活度随距排放点距离的增加呈降低的趋势,在距排放源6.5 km处达到了本底水平。与松针相比,苔藓更适合做核设施¹⁴C排放的指示植物。苔藓样品的¹⁴C比活度分布规律表明,¹⁴C气态污染物在大气中的扩散受地形和风向因素的影响。食物样品的¹⁴C比活度比参照样品高8.5～13.0 Bq/kg C（大米样品除外）,给当地公众带来的附加剂量为0.5 μSv /a。     

连续施用不同量污泥堆肥对土壤氮组分及δ15N的影响

为探明连续施用无害化污泥堆肥（以下简称堆肥）对土壤全氮(TN)、不同活性氮组分含量及土壤δ¹⁵N的影响,为堆肥改良和培肥沙质潮土提供理论依据。本研究以河南省小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2013-2016年田间连续定位试验,基于不同土壤活性氮组分分组技术和氮稳定性同位素技术,分析土壤活性氮组分和土壤δ¹⁵N对堆肥施入量的响应特征。结果表明,1） 连续施用堆肥显著增加了土壤碳氮含量,随施入量增加而显著增加,其中施堆肥量达45 t•hm^-2时效果最为显著,较单施化肥（CK）处理分别增加了265.83%和284.31%（P<0.05）。施用堆肥可以提高活性有机氮组分含量,其中颗粒态有机氮（PON）增加了104.57%~280.91%;处理间各活性氮组分含量呈现：颗粒态有机氮（PON）>轻组有机氮（LFON）>水溶性有机氮（DON）>微生物量氮（SMBN）。增加堆肥施入量提高了PON/TN和SMBN/TN分配比例,显著降低了LFON/TN和DON/TN分配比例（P<0.05）,从而降低土壤活性氮组分在全氮中的分配比例,说明高堆肥施用量促进土壤氮素以稳定态有机氮形式储存,有利于土壤氮素的累积。2） 施用堆肥显著降低了土壤δ¹⁵N,通径分析和主成分分析表明,土壤δ¹⁵N与土壤氮含量受堆肥施入量影响显著;相关性分析表明,δ¹⁵N与土壤TN、PON和LFON含量呈显著相关性,表明土壤δ¹⁵N变化特征可指示土壤氮组分受堆肥处理作用的响应。3） 冗余分析表明,土壤pH、土壤水分及土壤肥力水平（IFI）均会对土壤氮组分含量、活性氮组分分配比例及δ¹⁵N产生影响,其中对土壤IFI和土壤pH作用显著（P<0.05）,解释率分别达48.2%和17.5%。综上可知,施用堆肥提高了土壤有机物含量,施用量达45 t•hm^-2时,显著提高了土壤氮储量和活性氮组分含量,对沙质潮土的培肥效果明显,同时,土壤稳定性同位素δ¹⁵N变化特征可作为堆肥对沙质土壤质量提升效果的指示指标。     

韩国金-银矿床硫同位素研究

本文研究了韩国14个金-银矿床硫化物矿物硫同位素比值。尽管这些矿床的δ~(34)S(CDT)显示了—0.2‰～+9.8‰的一个相对较宽的范围,但是90％的δ~(34)S值落在1‰～7‰范围内。单个矿床的硫同位素值的变化范围通常小于3‰。这样小的偏差范围和观察到的硫化物矿物之间的分馏作用表明了它们的沉淀主要来自平衡或近于平衡条件下的H_2S。 连同从以前资料中获得的数据,得出了不同地质环境、形成时代和有用金属组分的矿床之间δ~(34)S值呈有规律的空间变化。位于或邻近Gyeonggi地块Mugug地区的矿床具有相对较高的δ~(34)S值的矿石硫;而在Ryeongnam地块的矿床倾向于具有相对较低的δ~(34)S值的矿石硫,尽管还存在一些例外。很可能这些矿床的矿石硫主要来源于各自区域内占主要的母岩,也是Gyeonggi地块和Ryeongnam地块之间的地球化学特征有些区别的结果。     

溶解硫酸盐硫同位素测试预处理方法优化

为分析水体中硫酸盐硫同位素组成,常将SO2-4转化为固体BaSO4,进行预处理,但是该方法对体积少且低浓度硫酸盐样品(0～20 mg·L-1)存在耗时长、回收率低等问题,对硫同位素测试结果的影响仍不明确.本文通过对不同Ba2+添加量、反应温度、pH和沉淀时间等条件对SO2-4回收率及δ34 SBaSO4测试影响进行研究...     

山西、河南三地土壤样品中239+240Pu、137Cs分析

采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了中国中部地区三地(山西长治、河南濮阳和商丘)钻芯(0～30 cm)土壤样品中的239 240 Pu活度浓度和240Pu/239pu同位素比值,并对239 240 Pu和137Cs在土壤中的深度分布进行了研究.结果表明,三地表层土壤(0～2 cm)中239+ 240pu活度浓度为0.078 ～0.122mBq/g,137Cs为1.56 ～2.91 mBq/g,且浓度整体随深度增加而降低;240Pu/239 Pu原子比的平均值为0.188±0.016(全球沉降平均值为0.180±0.014),137Cs/239240Pu活度比值为34.61 ±5.91(1998年7月,全球沉降平均值为34±4).三地土壤中放射性核素137 Cs、239+240Pu浓度及钚同位素比值均与全球沉降值相当,说明其来源可能属于全球沉降.     

同位素示踪农业应用的研究热点

为深入了解同位素示踪技术的特点和优势,重点总结了近年来在农业科学相关领域的一些应用研究热点。¹⁵N、³²P示踪为揭示作物营养元素有效转化机理,创建养分高效利用技术模式提供重要支持。¹³C、¹⁵N示踪在土壤有机碳循环、温室气体减排研究中,凸显了独特优势。¹⁴C示踪为我国自主创制的新农用化学物质生态环境影响评价,提供重要技术支撑。稳定性同位素比率、δ¹³C等同位素指纹技术,为明确农田污染物的环境行为、解析污染源,提供了重要手段;为国家名特优农产品原产地溯源,提供原创的技术性思路。¹⁰⁹Cd、⁶⁵Zn示踪为揭示土壤重金属镉、锌污染环境行为,提供不可或缺的技术支持。环境核素⁷Be、¹³⁷Cs示踪在生态系统稳定性研究方面,发挥了不可替代的作用。     

土壤和沉积物中痕量Pu的ICP-MS测量方法研究

介绍了一种针对土壤和沉积物样品中Pu核素的ICP-MS测量方法。该方法利用硝酸浸取和两步阴离子交换层析对样品中的Pu进行提纯和除杂,此方法对U的去污因子为1.5×10⁵。在加入了APEX-IR雾化装置和Spiro膜去溶装置后, ICP-MS测量中影响²³⁹Pu和²⁴⁰Pu计数率的²³⁸U多原子离子²³⁸U¹H⁺/²³⁸U和²³⁸U¹H⁺₂/²³⁸U产率分别为3.4×10^-5和7.6×10^-6。将该方法运用在我国环境土壤和沉积物的ICP-MS测量中,可使样品中Pu测量结果的相对误差降低到约千分之一。该方法对²³⁹Pu和²⁴⁰Pu的检测限分别为3.6 fg/mL和 7.3 fg/mL。利用该方法对IAEA-soil-6和NIST-4357两种参考物质进行前处理和ICP-MS测量,结果表明样品中^239+240Pu活度浓度和²⁴⁰Pu/²³⁹Pu同位素原子比与参考值符合,验证了该方法的有效性和准确性。     

改装元素分析—稳定同位素比值质谱联用仪测定固体样品硫同位素

本文对元素分析—稳定同位素比值质谱联用仪(EA-IRM S)进行改装,并利用其测定不同形态硫同位素标准物质和样品.结果表明,在色谱柱后加装SO2气体捕集管,可捕集氧化还原产生的SO2气体,并重复调用作为参考气使用,无需外部引入高纯SO2气体,减小了其对仪器管路腐蚀和实验室环境危害;硫酸钡进样量约400μg时,捕集管中的...     

植物硫同位素与大气环境变化

硫是植物生长必需的营养元素之一,也是一种大气污染物。植物中硫同位素能够提供植物吸收大气硫化物以及硫在植物中新陈代谢的重要信息,在监测陆地生物圈的短期和长期的环境变化中有着十分重要的作用。借助硫同位素的手段可以阐明陆生生态系统发生的环境变化及其历史趋势,植物硫同位素已经成为研究和解析区域环境大气硫污染来源和迁移机制的独特而又有力的工具。     

酸雨的硫源及其硫同位素组成

酸雨已经成为全球环境主要的问题之一,而硫同位素的研究对于探讨酸雨的来源、组成与酸雨的治理具有重要的意义。本文从大气降水中的硫同位素组成、小麦的硫同位素组成和煤的硫同位素组成三方面探讨了酸雨硫同位素研究的重要意义。     

同步辐射中能X射线近边吸收谱方法研究不同施肥制度对土壤中硫形态的影响

土壤中硫是继氮、磷、钾之后的第四位重要的营养元素,它的形态转化对农作物生长等有很大的影响。本文利用同步辐射中能X射线近边吸收谱(XANES)方法研究用于长期定位试验的不同施肥制度的潮土,利用实验谱拟合出土壤中硫的不同价态的百分含量。结果表明,还原态,中间价态和高氧化态的硫在土壤中都存在,但主要以高氧化态的形式存在;不同的施肥制度对土壤全硫的含量也有不同的影响,不同氧化态的硫的比例和含量也都发生了变化。     

天山北坡土壤有机碳δ~(13)C组成随海拔梯度的变化

本文选择天山北坡三工河流域作为研究区,基于碳稳定同位素技术,分析土壤有机碳(SOC)δ~(13)C值随降雨量的变化,研究不同海拔梯度土壤剖面δ~(13)C值随采样深度的变化。结果显示,三工河流域降雨量在300mm以下的采样点,SOCδ~(13)C值随降雨量的增加呈递减趋势(R2=0.97),而降雨量在300mm~500mm的采样点,δ~(13)C值随降雨量变化不明显(R2=0.04);三工河流域纯C3植物采样点土壤剖面δ~(13)C值随采样深度呈现明显的富集效应,即土壤剖面下层δ~(13)C值大于上层,其平均差值为1.01‰,与其他相关区域研究结果一致;而沙质荒漠和土质荒漠采样点剖面下层与上层SOCδ~(13)C平均差值为4.33‰,其变化趋势与纯C3植物采样点相反,且其表层δ~(13)C值接近C4植物来源,底层接近C3植物来源,推断其地上历史植被可能经历了由C3到C4的演替过程。     

Calculations of Thermodynamic Sulfur Isotope Effect

The isotopic reduced partition function ratios (RPFR), (s/s')f, for the ³⁴S/³²S isotopic pair were calculated for 24 sulfur compounds between 10 and 2,000K. Their magnitudes were in the following sequences; at low enough temperatures at which In(s/s')f depends only on the isotopic difference in frequency-sum, SF₆>SO₂F₂>SF₅Cl>SF₅Br>SO₄ ^2->SO₂Cl₂>SO₃>NSF₃>SF₄>SOF₂>SOCl₂>Me₂SO>SOBr₂>SO₂>SPBr₃>SCBr₂>Me₂S>SPCl₃>SCCl₂>SCF₂>SPF₃>CS₂>OCS>H₂S, and at high enough temperatures at which In(s/s')f is proportional to the isotopic difference in the sum of frequencies squared, SO₂F₂>SO₄ ^2->SO₃>SF₆>SO₂Cl₂>SF₅C1>NSF₃>SF₅Br>SOF₂>SO₂>SF₄>Me₂SO>SCCl₂>SOBr₂>H₂S>Me₂S>CS₂>SCF₂>OCS<SCCl₂>SCBr₂>SPF₃>SPCl₃>SPBr₃ where Me--CH₃. Correlation of the RPFR with molecular structure and molecular forces was discussed.

The equilibrium constants K for the ³⁴S/³²S isotope exchange reactions of all the possible pairs of 19 sulfur compounds selected out of the above 24 were calculated and their temperature dependences were investigated. Two types of temperature dependences were observed; one being smooth monotonic and the other having single cross-over with no pre-inflection.     

基于稳定同位素比率差异的西湖龙井茶产地溯源分析

通过测定不同产区扁形茶稳定同位素比率,借助化学计量学工具探索建立西湖龙井茶产地区分模型。从山东、四川、浙江、贵州等扁形茶主产区代表性取样,采用稳定同位素质谱测定样品中碳、氢、氧、氮、锶、铅、镉稳定同位素比率,对其进行方差分析,采用逐步线性判别（FLDA）、决策树C5.0和神经网络方法构建模型进行产地区分。结果表明,不同产地扁形茶中稳定同位素比率表现出产地差异。δD、δ¹⁸O受陆地效应和高程效应影响较大,并且二者有较好的正相关关系,⁸⁸Sr/⁸⁶Sr比值随地区纬度增加而增大,在不同产地扁形茶间差异尤为显著。FLDA和BP-ANN模型对外部样本的预测能力相对较差,分别为76%和84%;决策树算法模型回代验证准确率为91.35%,对外部样本的预测准确度达到92%。结果表明,在西湖龙井茶产地判别中,采用基于稳定同位素比率的决策树算法模型可取得较好的效果。     

Multidimensional Statistical Analysis of the Concentration of Heavy Metals and Radionuclides in Moss and Soil in Southern Urals

Moss (Hylocomium splendens and Pleurozium schreberi) and soil samples collected in 1997–2001 are used to study the atmospheric fallout of heavy metals and radionucildes in the Southern Urals. Epithermal neutron activation analysis is used to determine the concentrations of 38 and 33 elements in soil and moss samples, respectively. Atomic-absorption spectrometry is used to determine Cu, Cd, and Pb in mosses. The specific activity of ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs is measured in soil samples. Multidimensional statistical analysis of the data obtained is used to establish and characterize various sources of contamination in the region investigated.     

硼硅酸盐废物玻璃中硫形态的拉曼光谱

为提高硫在玻璃中的包容量,需了解硫结合进硼硅酸盐玻璃中的结构,本研究利用拉曼光谱来定性分析硼硅酸盐玻璃中硫的结构。拉曼光谱分析结果表明,在硼硅酸盐玻璃中,硫以硫酸盐的形式存在,SO₄四面体周围最近的原子是Na⁺、Ca²⁺或其它阳离子,阳离子类型取决于形成玻璃的网络调节剂类型,硫酸盐存在于玻璃网络空穴中,在硫酸根和玻璃网络间没有键合。研究提出了提高硫包容量的方法,即适当降低网络形成剂的浓度,使网络结构松散,增大空穴量,从而提高硫酸盐的溶解量。