稳定同位素示踪土壤中重金属环境行为的研究进展

随随着以多接收器电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）为代表的高精度质谱分析技术的革命性突破,稳定同位素的研究取得了跨越式发展。重金属稳定同位素成为了示踪土壤环境介质中重金属地球化学循环的有效工具,在识别污染来源、解析关键过程、跟踪环境行为等方面展现出极大的应用潜力。从同位素基本概念出发,系统介绍了利用重金属稳定同位素示踪土壤环境重金属污染的来源与归趋、土壤-植物体系重金属元素的迁移转化以及金属纳米颗粒的环境过程等方面的研究进展,并进一步总结了氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸、络合反应、生物作用等影响重金属稳定同位素分馏的相关机制,最后针对当前应用和研究现状,提出了拓展稳定同位素示踪重金属环境行为的潜在研究方向和研究内容,对土壤重金属污染防治及修复具有重要的指导意义。     

应用137Cs技术调查河漫滩沉积物的研究进展

人工同位素137Cs可以作为环境示踪因子研究河漫滩沉积物.综述了应用137Cs技术调查河漫滩沉积物的沉积率、确定沉积物来源和研究与沉积物相结合的污染物质的研究进展.     

Pu同位素在土壤侵蚀示踪中的应用

137Cs示踪技术目前在土壤侵蚀研究中应用最为广泛,但是随着环境中137Cs的衰变,寻找可以替代的放射性核素具有十分重要的意义。人造放射性核素Pu同位素与137Cs来源相同,但半衰期更长,且更容易被土壤中的细颗粒物质吸附。特别是随着测量技术的发展,电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)以及加速器质谱技术(AMS)等的应用,使得Pu同位素的测量较137Cs更高效、灵敏。因而Pu同位素成为可以替代137Cs进行土壤侵蚀示踪的理想元素。本文从Pu的来源及分布、Pu在土壤中的吸附和固定、Pu同位素的测量方法三个方面分析Pu同位素示踪土壤侵蚀的基础,并对Pu同位素示踪土壤侵蚀的基本原理和应用现状加以简述,探讨了今后Pu同位素在土壤侵蚀示踪应用中的主要研究方向。     

磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环中的应用

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研究进展和未来发展方向。详细介绍了磷酸盐氧同位素的技术原理、样品处理和测定方法;阐述了无机磷和有机磷的氧同位素特征及时空分布特征;从评估土壤磷微生物利用状况和示踪土壤磷循环两个方面探讨了磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环研究中的应用前景,分析了磷来源、环境条件、生物活动和样品前处理过程对土壤磷酸盐氧同位素特征的影响,最后展望了该技术未来的研究方向。以期为磷酸盐氧同位素技术在土壤学和环境科学领域的发展和应用提供新的视角和科学指导。     

宇宙线散落核素7Be在山区表土层中的分布特征及侵蚀示踪原理

宇宙线散落核素⁷Be具稳定的物质来源和53.3天的半衰期,提供了示踪环境微粒季节性迁移的必要条件;其在土粒中主要存在于Fe-Mn氧化物及有机质结合相,适应于季节性微粒迁移示踪;它在表土层中的垂直分布特征提供了示踪微粒季节性迁移的充分条件。⁷Be在表土层中的累计值、表观比活度、最大渗透深度及相对侵蚀(或堆积)速率是土粒迁移的示踪参数。     

近十年来我国土壤重金属污染源解析方法比较

根据土壤实际情况选择适当的源解析方法，对于判明土壤重金属污染物来源、有针对性地进行治理具有重要意义。重点归纳近十年国内场地土壤重金属污染源解析的研究进展，按不同土地利用类型、不同重金属对常用的污染源解析方法进行汇总，在阐述各种源解析方法优势和局限的基础上，重点就主成分分析法（PCA）、正定矩阵因子分解法（PMF）、绝对因子得分－多元线性回归法（APCS-MLR）、单一与多参数同位素示踪法的应用特点进行了比较。在明确场地土壤重金属污染源解析研究面临的挑战的同时，指出联合应用多种源解析方法、多参数同位素示踪法是未来土壤重金属污染源解析研究的发展趋势。     

应用同位素示踪土壤侵蚀研究的进展

 介绍不同类型的同位素的来源,对几种常用的同位素示踪土壤侵蚀的应用做了比较详细的总结。在过去几十年里,人为放射性核素137Cs在土壤侵蚀示踪研究中应用最广泛。同位素210Pb来自于自然界,它在土壤侵蚀中应用的准确度,有待于进一步探讨。宇宙射线产生的放射性核素中,主要介绍7Be在土壤侵蚀研究中的应用。对稳定性稀土元素和几种核素复合示踪土壤侵蚀与泥沙来源研究的国内外研究进展,进行了总结和评价。对应用同位素示踪土壤侵蚀的发展方向,提出了一些看法。     

稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物原位鉴定的应用

新近发展起来的稳定性同位素探针技术（SIP）与分子生物学方法结合,能够定向发掘复杂环境中参与特定生态过程的微生物资源,是土壤功能微生物原位鉴定的有效手段,具有广阔的应用前景。其原理是环境样品中的功能微生物代谢同化同位素标记的底物,通过对其生物标志物（即DNA、RNA、PLFA等）进行提取、分离、鉴定和比对分析,以此获取介导土壤物质转化和循环过程的功能微生物的直接信息。本文在分别介绍SIP技术在土壤功能微生物原位鉴定过程中的各种前处理方法、生物标志物选择及后续鉴定方法的基础上,综述了SIP技术在研究驱动土壤有机污染物生物降解、碳氮循环等过程的功能微生物原位鉴定的应用进展,展望了SIP技术在土壤微生物基因组学方面的应用前景。     

稀土元素示踪法在土壤侵蚀与泥沙来源研究中的应用

[目的]掌握稀土元素(REE)示踪土壤侵蚀和泥沙来源的方法,明确其不确定性来源,对正确运用该方法获得可靠的侵蚀速率和泥沙源地贡献结果具有重要意义。[方法]基于前人运用REE示踪土壤侵蚀速率和泥沙来源的研究成果,总结了REE示踪土壤侵蚀的基本技术路线及其在水蚀、风蚀和泥沙来源研究中的应用,探讨了REE示踪土壤侵蚀和泥沙来源研究中的不足。[结果]分析认为REE虽是理想的示踪剂,但REE示踪法仍存在影响示踪土壤侵蚀和泥沙来源准确性的关键方面需要改进,包括REE与土壤结合方式与机理、长期监测或复杂环境下随淋溶、径流的迁移以及植被吸收利用等。在未来研究中应重点关注大量释放REE对土壤、植物、环境健康的影响以及REE示踪法与复合指纹识别法的结合运用等。[结论]研究结果为提高REE示踪土壤侵蚀结果的准确性,运用该方法开展其他侵蚀类型研究,与复合指纹识别法结合辨别大区域的泥沙来源奠定基础。     

同位素稀释技术在土壤微量元素地球化学活性分析中的应用

土壤中微量元素的地球化学活性是评价土壤质量以及环境风险的重要指标。现有的分析方法虽多,但因技术限制难以适用于所有类型的土壤,致使标准不统一,对科研工作提供的参考性不足。同位素稀释技术(isotopic dilution technique)对固/液交换过程造成的扰动极小,近年来被越来越多的研究人员认为是量化土壤微量元素地球化学活性最有效、最合理的方法之一。与电感耦合等离子质谱仪联用,该技术通过引入E值(E-value)来分析再分配过程中微量元素的同位素可交换量,从而量化土壤中微量元素的活性含量,所得结果不但能分析微量元素的生物可利用性,还可以为土壤环境质量评价提供更丰富的信息。本文重点介绍了同位素稀释法应用于微量元素地球化学活性分析的原理、方法的建立及其研究现状。     

The use of natural strontium isotopes as tracers in environmental studies

Naturally occurring isotopes of elements like strontium have proved to be good tools for tracing the past and for monitoring of processes in the present. The spread and variation in⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios make Sr isotopes a powerful tool when it comes to detecting trends in the soil-vegetation system. There is also a great potential in combining different parameters like soil, water, biological material and isotopes for detecting environmental changes over short as well as long time periods. Sampling of the past is a difficult task but biological material, in combination with inorganic material, proves advantageous as environmental archives. There is also the possibility of using museum collections as environmental historic archives. This paper discusses the potential of using the natural⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio as a tracer for environmental studies. The results presented point to an ongoing impoverishment of the environment and show that the temporal trend in Sr isotope composition for different media is similar despite material and location of test area.     

基于光电传感技术的薄层水流流速测量系统构建与试验

为减小染色法测量坡面水流流速的误差,提高染色法测量准确度,根据染色示踪剂在水中扩散引起颜色发生变化的特性,结合漫反射型模拟量光电颜色传感器和数据采集卡采集信号,通过小波变换对信号进行去噪,研发一种基于光电传感技术的薄层水流流速测量系统。以流量法为参照,确定该系统传感器最优数据采集距离为0.6～0.8 m;传感器数据采集距离为0.7 m时,该系统测量数据最小相对误差仅为0.48%,变异系数15%。相比染色法,该系统与流量法拟合的决定系数在0.90以上,大于染色法的决定系数0.75。表明薄层水流流速测量系统优于染色法,可以用坡面薄层水流试验研究中。     

铅同位素比率分析技术在食品污染源解析中的应用

铅是一种有毒有害重金属,可通过膳食、呼吸等途径进入人体,并蓄积达到有害水平.由于食用农产品产地环境不断受到铅的污染,使得"从农田到餐桌"食品供应链在最初环节存在较大的风险,因此土壤、大气等环境介质成为食品铅污染的可能来源.为准确找到污染源并及时切断污染途径,降低危害发生的概率,追溯食品中铅污染物的来源显得尤为重要.铅同...     

信号分子N-酰基高丝氨酸内酯分析方法研究进展

细菌能自发产生、释放特定的信号分子,并感知其浓度变化,调节微生物的群体行为,这一调控系统称为群体感应。革兰氏阴性菌的群体感应一般由N-酰基高丝氨酸内酯(Acylhomoserine lactones,AHLs)这类信号分子介导。在简要总结AHLs分子及其衍生物结构的基础上,结合近年来国内外研究进展,对AHLs的提取、鉴定和检测等分析测试方法进行了综述,旨在为建立土壤中AHLs的检测方法以及深入研究AHLs信号分子在土壤中的环境行为奠定基础。     

基于热传递过程的薄层水流流速测量方法及装置

基于薄层水流中的热传递过程，提出测量水流流速的示踪方法，并设计对应的测量系统。在室内试验坡面上，设计不同试验工况(坡度为5°,10°,20°,流量为2,5,8 L/min),以盐示踪法为对照，研究热示踪测量薄层水流流速的可行性及其影响因素。结果表明，测量系统能准确地测得热示踪剂的运移过程；热与盐2种示踪剂测得流速范围为0.408～1.522 m/s,线性拟合斜率为1.006,R²为0.993,表明两者具有显著的线性关系，热示踪法具有较高的可靠性；由于物理属性差异，部分水力工况下示踪剂的释放方式对盐和热的测量结果影响显著，表明此时2种示踪剂测量流速的代表性不同；可采用盐与热联合示踪的方法，取二者测量结果的均值作为薄层水流的平均流速，以提高测量结果的代表性。研究结果可为复杂下垫面、盐渍化和禁用化学成分等特殊坡面上薄层水流流速的准确测量提供新方法和理论参考。薄层水流流速的准确测量对地表水文和土壤侵蚀领域的研究具有重要意义。     

侵蚀泥沙坡面沉积研究初报

利用元素示踪法的优点,对坡面侵蚀土体的颗粒在坡面上的运移、沉积状况进行了研究。通过对野外全坡面径流小区的试验、观测数据的分析,讨论了侵蚀泥沙在坡面沉积的分布特征及其影响因素,探讨了沉积对利用示踪法研究土壤侵蚀空间分布的影响程度。研究结果表明稀土元素示踪方法在坡面、沟道侵蚀泥沙的沉积研究中可望有广泛的应用前景。     

基于同位素示踪技术的糙米加湿后精米吸水率的试验研究

该研究以糙米为原料，应用同位素示踪技术研究糙米加湿调质各工艺参数对精米吸水率的影响规律。在糙米加湿调质中用氚水(H₂³O)为同位素示踪剂对所加水分标记，通过放射性测量(cpm值)确定样品吸水率；采用二次旋转正交组合试验方法设计试验，用Reda软件包处理试验数据，得出了各试验参数对精米吸水率影响关系的回归方程，分析了各试验因素对精米吸水率的影响规律，试验结论可以为掌控糙米加湿调质后精米含水率提供理论依据。     

监测土壤流失的标线法及其测定犁耕运移土壤的尝试

介绍了监测土壤流失和堆积的一种新方法——标线法和在贵州普定喀斯特坡地开展试验研究测定犁耕侵蚀的结果。坡度3°、坡长24.2 m的石灰土旱坡地10次犁耕的试验结果表明:坡顶犁耕侵蚀速率0.67 cm/a,和实际情况相符;顺坡犁耕通量52.6 kg/(m.a),和其他研究者用小石子或137Cs、210Pbex核素示踪法测得的值基本一致。标线法具有简便易行、价值低廉和标线隐蔽性强、不易被发现破坏的特点,所测结果是可靠的。此法解决了侵蚀针或标桩法可能干扰径流和风流场的问题,且不妨碍犁耕,可广泛应用于流水侵蚀、风蚀和犁耕侵蚀的长期监测。标线法测得的是土壤点侵蚀和堆积量值,非常适用于侵蚀随坡长变化的研究。