水圈中的稳定同位素
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2. 海水
氢、氧同位素
自然界中碳、硫同位素丰度
碳、硫同位素
国际标准和参考标准
V-PDB和PDB (Vienna-Peedee Belemnite)
碳、硫同位素
V-CD和CDT (Vienna-Canyon Diablo Trroilite)
13C/12C = 0.0112372 (Craig, 1957)
32S/34S=22.6436 32S/33S=126.948 A（原子量）=32.0639
(Ding et al., 2001)
自然界中碳同位素的变化
碳、硫同位素
自然界中硫同位素的变化
碳、硫同位素
碳、硫同位素分布规律
碳、硫同位素
碳、硫在自然界中分布的共同点
碳、硫同位素
• 碳和硫的高价态化合物相对于低价态的普遍富集重同位素。
大气降水
全部来源
氢、氧同位素
大陆地表水 （如江河、湖、冰川、地 下水，以及一些沉积盆地 的卤水和地热水）
海洋表面的蒸发
1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
氢、氧同位素
1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
氢、氧同位素
4) 季节效应
冬季相对夏季，大气降水亏损重同位素。 主要是温度效应引起。夏季温度高，海水蒸发及云团形成 （凝聚）过程分流小，造成夏季比冬季相对富集重同位素。
氢、氧同位素平衡分馏
H2O体系：
δ冰 > δ水 > δ蒸气 （O或H的同位素）
CO2-CaCO3-H2O体系：
δ18OCO2 > δ 18OCaCO3 > δ 18OH2O αCO2-H2O = 1.0412 αCO2-CaCO3 = 1.01025
稳定同位素比率质谱法在水产品溯源中的研究进展
稳定同位素比率质谱法在水产品溯源中的研究进展摘要随着近年来水产品标签中的错误信息越来越多以及普通消费者难以根据水产品的外观形态来鉴定其来源等问题的存在，该文讨论了稳定同位素法在水产品溯源中的研究进展。
通过对稳定同位素技术在水产品溯源中应用的文献进行分析，得出结论，在单一的稳定同位素溯源中，产地来源的数量、样品数量、物种类别等因素会影响产地溯源的正确率；同时，单一的稳定同位素溯源在有机养殖和野生水产品的辨别中存在一定困难；特异性化合物同位素分析(compound-specific isotope analysis，CSIA)溯源技术在不同季节的溯源效果受到物种类别的影响；稳定同位素结合其他溯源技术能显著提高水产品产地溯源、生产方式鉴别、种类识别的正确率。
关键词产地溯源；生产方式鉴别；稳定同位素；水产品；食品追溯水产品中富含n-3系列不饱和脂肪酸，每周食用1～2次水产品可降低充血性心力衰竭、冠心病、缺血性中风和心脏猝死的风险[1]。
同时，随着经济的快速发展和人民消费水平、消费能力的急速提高，人们对水产品要求也越来越高，消费者的购买意愿极大程度受水产品的产地和生产条件的影响[2-4]。
消费者普遍认为人工养殖的水产品使用了抗生素和生长促进剂[5]，而野生水产品则更加健康、美味和营养[6]。
为了保证消费者权益，欧盟关于渔业产品第1379/2013号条例规定，水产品标签中应正确标明鱼种、地理来源、养殖方式的信息[7]。
但事实上，由于利益的关系，水产品标签中时常存在很多错误信息来诱导消费。
在FASOLATO等[3]的研究报告中指出，在市场中采集的29份野生鲈鱼中，有22份为人工养殖。
国际海洋保护组织2015年在大西洋进行的一项试验结果表明，超过1/3的受检水产品的标签存在信息错误的问题[8]。
同时，在美国的超市和餐饮消费中的养殖鲑鱼有超过一半被贴上了野生鲑鱼的标签[9]。
由于水产品的生命周期、膳食来源、膳食结构相比较葡萄酒、茶、咖啡等比较复杂，所以，利用传统溯源方法进行水产品溯源具有一定的局限性[10]。
04第四章(氢氧同位素)
1.氢氧同位素概述 2.天然水的氢氧同位素组成及分布特征 3.氢氧稳定同位素的应用
1概 述
1.1 氢、氧同位素的主要地球化学性质
氢和氧是自然界中的两种主要元素，它们 以单质和化合物的形式遍布全球。
冰雪的堆积与融化对海水同位素组成的影响
北极冰的δD值为-160 ‰，δ18O值为-22 ‰ ； 南极雪的δD 值为-440 ‰ ，δ18O为-55 ‰。
当极地有大量冰雪堆积时， 海洋水的同位素组成变重； 若全球冰雪融化，海洋水 的同位素组成变贫。 据计算海水的δ18O将降到 -1‰，δD降到-10‰。
降水线的斜率也是反映分馏程度的一个参数
1965年Craig和Gordon指出，云团的冷凝过程基本上属于平衡过程，没 有明显的动力分馏，分馏系数介于封闭的平衡蒸发和瑞利蒸发之间，因 此，全球降水线的斜率S＝8。
大量的研究证明，海水蒸发形成云团蒸气的过程实际上是一个动力过程， 蒸发速度受水－空气界面的扩散速度控制，而大气中的湿度、风速等因 素都会影响扩散速度。由于氢氧同位素分子有不同的扩散速度，所以得 到的斜率不等于8，而往往在5-6之间。由于受蒸发作用的影响而斜率小 于8。
2.4 地下水
1) 渗入水
不论古代还是现代，由大气降水补给的渗入水的同位素组成与其补给 源的大气降水的同位素组成相近，这是一种普遍的现象。在δD－ δ18O关系图上，数据点都落在世界降水线或地方降水线附近。
利用大气降水的高度效应，可以推测计算地下水补给区的高度和 位置。
穿过起伏较大的大陆边缘加拿大西部山脉降水的δ18O变化
-7.0
-8.0
水圈中的稳定同位素共26页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的圈中的稳定同位素4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
水中TIC、TOC的碳稳定同位素比值分析方法
δ13CVPDB-LSVEC （‰）
0.00 -10.00 -20.00
y = 1.3094x + 4.1966 R2 = 0.9998
-30.00
ห้องสมุดไป่ตู้
-40.00
-50.00 -50.00 -40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00
溶液δ13CVPDB-LSVEC（‰）
用两种已知丰度的，且丰度值相差比较大的标准试剂 配制成的溶液，按不同体积比混合，制成多点不同丰 度的标准溶液，以实际测得的丰度值与计算的理论值 作一条标准曲线。
一、水溶液中有机碳稳定性同位素比值 的测定
试剂A：USGS 40 试剂B：USGS 41
编号
1 2 3 4 5 6
体积比 （VA:VB）（ml）
一、水溶液中有机碳稳定性同位素比 值的测定
• 根据标准曲线测得样品的丰度：
No.
1 2 3 4 5 6 avg. SD 参考值
USGS40 δ13CVPDB-LSVEC (‰)
-26.24 -26.64 -26.17 -26.58 -26.68 -26.27 -26.43
0.23 -26.39±0.04
5/10/2021
方法试验的主要内容： 一、水溶液中有机碳稳定性同位素 比值的测定；
二、水溶液中无机碳稳定性同位素 比值的测定。
5
实验设备与材料：
仪器与试剂：
PreCon-GC-IRMS 烘箱 过硫酸钾 85%磷酸 高纯氦气（99.999%) 去离子水
5/10/2021
预浓缩装置
气相色谱
质谱仪器
实验操作过程：
（2）将顶空瓶放入烘箱加热到100℃，时间为40min， 使有机碳完全氧化成CO2。 （3）冷却至室温后，用气密性注射器抽取顶空瓶上层 气体注入仪器precon进样口，进入质谱仪器测量碳同位 素比值。
同位素技术在水文水资源领域的应用
同位素技术在水文水资源领域的应用摘要：同位素技术已广泛应用于环境科学研究领域。
放射性同位素定年技术在环境污染历史与稳定性同位素示踪有着成熟的理论研究，利用稳定同位素分析污染源的实践取得重大进展。
关键词：同位素技术；水文水资源领域；应用前言同位素技术出现于20世纪40～50年代，随着逐渐发展成熟成为了一种有效的失踪手段。
稳定同位素的研究最早是应用于地质、物理学科等领域，随着技术的不断革新和发展，慢慢地向水文学和植物学等方面渗透，并且得到了较好的应用。
1水资源问题分析众所周知，地下水资源是干旱、半干旱地区工业、农业和生活用水的重要来源。
例如在西班牙，地下水提供了全国总用水量的1／5，并灌溉了全国1／3以上的农田。
我国首都北京市同样处于温带半干旱半湿润地带，水资源天然禀赋不足，全市2／3以上的供水量来自地下水资源。
自20世纪70年代以来，北京因地表水的减少和地下水开采量增加，地下水逐年亏损。
超量开采地下水造成水位下降，形成水位降落漏斗，产生地面沉降、水质污染等问题?。
为缓解紧张的用水形势，保障城市供水，很多地区利用再生水进行农田灌溉。
但目前多数城市工业废水和城市生活污水排放量大幅增加，污水处理设施能力明显不足，再生水灌溉严重威胁到地下水水质安全。
在沿海地区，地下水超采还会引发海水入侵，导致地下水咸化、地下水水质退化等问题。
面临日益严峻的地下水资源短缺及地下水水质恶化等问题，人们迫切的需要在地下水水质状况、污染状况、污染物来源、迁移及归趋、水资源管理等等方面展开深入细致的研究。
水文地球化学特征与同位素特征分析相结合的研究方法，已成为广大研究者用于研究地下水资源管理及污染物来源及迁移转化的重要手段。
2同位素技术的应用原理与分析方法2.1放射性同位素定年原理放射性同位素技术在环境定年中主要是利用其衰减规律。
按照放射性衰变的定律，母体衰减，子体积累，不断记录下时间参数，此即放射性同位素年龄测定的基本原理。
依据此原理，可以给出放射性同位素测年的基本公式：At=A0×e－λt。
稳定性氢氧同位素在水分循环中的应用_石辉
1 天然降水的氢、氧同位素关系— — 雨水线
同位素分馏可用分馏系数定义:
A
T= R A /RB
B
( 1)
式中: R 是分子 A 或者 A 相中重同位素与轻同位素的比值 ; R 是在 B 相中的二者比值 。 对于某一特定的温度 , 如果蒸气和液体处于平衡状态 , 则分馏系数就等于蒸汽压之比。 将天然水的循环可比拟为一个向贮存器凝聚回流的多层蒸馏柱 ,其中海洋相当于贮存器 ,两极的冰原相当 于柱的最高层 。 由于上述 9 种组合水分的蒸气压不同 , 这样从空气团水蒸气中凝聚的水 , 要比蒸气更富集 D和 18 16 O , 这样云中的 H和 O 愈来愈多。当富含水蒸气的空气团从海洋向内陆移动时 , 随着距离海洋的远近不同 , 降 水中的 H和 O 愈来愈多 。 由于自然界中重同位素与轻同位素的比值 (分馏系数 )很小 , 对于水中的氢、 氧同位素组成一般用相对于 SM OW 标准 (标准平均海水 )的千分差表示:
第 17卷第 2 期 2003年 6 月
水土保持学报 Journa l of Soil a nd Wa ter Co nserv a tion
V ol. 17 N o. 2 Jun. , 2003
稳定性氢氧同位素在水分循环中的应用
石 辉 1, 2 , 刘世荣 2 , 赵晓广 3
( 1. 西南师范大 学 资源环境学院 , 重庆 北碚 400715; 2.中国 林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 , 北京 100091; 3. 西安科技大学 地质与环境 工程系 , 西安 710045) 摘要 : 稳定性氢氧同位素 是广泛存在于水中的环境同位素 。 在降水 、 地表水 、 地下水 、 土壤水和植物体内 水转化循 环过程中 , 发生氢氧同位素 的分馏 ,不 同的水有不同的氢 氧同位素值 。利用这种差异 , 可研究水分来 源 、径流 响应 和植物用水 ,本文综述了这 一方面的研究和进展 。 关键词 : 稳定性氢氧同位 素 ; 水分循环 ; 水分来源 ; 径流响应 ; 植物用水 中图分类号 : O 611. 7; TV 213. 4 文献标识码 : A 文章编号 : 10092242( 2003) 020163-04
稳定同位素探针在水环境中的应用研究
稳定同位素探针在水环境中的应用研究水是生命之源，也是人类日常生活和工业发展中必不可少的资源。
水环境质量的保护和管理一直是各国共同关注和探索的问题。
随着科技的进步，越来越多的技术手段被应用到了水环境中的监测和治理中，其中稳定同位素探针就是一种十分有效的技术手段。
本文将探讨稳定同位素探针在水环境中的应用研究。
一、稳定同位素探针的原理及特点稳定同位素探针是一种基于稳定同位素分析技术而开发出来的监测水环境的方法。
稳定同位素是指原子核外层电子云中的质子数相同，但质子和中子数不同的同种元素，如质子数为6和8的碳同位素（12C和13C）以及质子数为1和2的氢同位素（1H和2H，也称为氢和氘）。
这些同位素有其固有的物理和化学性质，它们在自然界中的含量分布和变化过程受一定的物理和化学因素的影响，因此可以用于揭示和分析水环境中的各种生物、物理、化学过程。
稳定同位素探针的分析方法主要是测定水样中稳定同位素的含量和比例，然后通过对其变化规律的分析来揭示水环境中的各种生物、物理、化学过程。
其与传统的分析方法相比有以下特点：1. 代表大量物质信息。
由于稳定同位素广泛存在于自然环境中，因此其可以代表很多物质的性质和变化情况，如水体、沉积物、土壤、空气等。
2. 可以探测微小变化。
稳定同位素变化的幅度很小，但是其变化趋势却能反映出很多微小的环境变化。
因此，稳定同位素探针具有高灵敏度的优点。
3. 具有可重复性好的特点。
在使用稳定同位素探针进行实验时，可以尽可能的减少实验中其他因素的干扰，达到实验数据具有高可重复性、高可比性，从而可以进行更加准确的分析和解读。
4. 分析方法多样化。
稳定同位素探针的多种化分析方法，包括不同的质谱设备和化学分离技术，可以满足不同水环境中的各种监测需求。
二、稳定同位素探针在水环境中的应用稳定同位素探针以其高灵敏度和准确性，已经得到了广泛的应用，其中水环境研究是其一个重要的应用方向。
以下是几个稳定同位素探针在水环境中的应用案例：1. 水稳定同位素分析在识别饮用水来源中的应用。
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国际标准和参考标准
V-PDB和PDB (Vienna-Peedee Belemnite)
碳、硫同位素
V-CD和CDT (Vienna-Canyon Diablo Trroilite)
13C/12C = 0.0112372 (Craig, 1957)
32S/34S=22.6436 32S/33S=126.948 A（原子量）=32.0639
(Ding et al., 2001)
自然界中碳同位素的变化
碳、硫同位素
自然界中硫同位素的变化
碳、硫同位素
碳、硫同位素分布规律
碳、硫同位素
碳、硫在自然界中分布的共同点
碳、硫同位素
• 碳和硫的高价态化合物相对于低价态的普遍富集重同位素。
• 生物参与的同位素动力分馏会造成大的分馏作用。例如，BSR作用产生的硫 化氢、光合作用生成的有机体和发酵作用产生的甲烷都非常亏损重同位素。
水圈地球化学及其环境效应
5.4 水圈中的稳定同位素
中国科学技术大学 环境地球化学概论 节选自<储雪蕾 稳定同位素课件>
自然界中H、O稳定同位素丰度
氢、氧同位素
氢
H(1H)： 99.985%
D(2H)：0.015%
氧
16O：99.762%
17O：0.038% 18O：0.200%
氢、氧同位素
国际标准和参考标准 V-SMOW和SMOW (Vienna-Standard Mean Ocean Water)
• 海水具有基本恒定的硫酸盐和碳酸盐的同位素组成。
碳、硫同位素分布规律
• 海水比淡水（湖、河水）一般富13C的原因： 1） pH值控制： H2CO3 ↔ H+ + HCO3海水呈弱碱性，pH值约为8.5，HCO3-离 子占到~99%；而淡水呈弱酸性，pH在 5~7，H2CO3或H2CO3+ HCO3-为主。 2） 淡水中微生物降解排放的有机碳氧化。
氢、氧同位素自然界Βιβλιοθήκη 同位素分布组成氢、氧同位素
自然界氢同位素分布组成
氢、氧同位素
氢、氧同位素在自然界的分布特征
氢、氧同位素
δO
δD
氢、氧同位素
水的氢、氧同位素
自然界中水主要分布在海洋，占到97.16%； 陆地水（冰川、湖泊、河流等）仅占2.83%，其中冰川水占2.09%； 大气圈和生物圈的水量都微乎其微。
碳、硫同位素
参考: 储雪蕾, 现代地球化学,中科学 地质地球物理研究所
标准平均海洋水，作为世界统一标准。 其同位素组成，在实验测定精度范围内，与大西洋、太平洋和 印度洋开放样区500-2000米深处平均海水样品测定值一致。
氢、氧同位素平衡分馏
H2O体系：
δ冰 > δ水 > δ蒸气 （O或H的同位素）
CO2-CaCO3-H2O体系：
δ18OCO2 > δ 18OCaCO3 > δ 18OH2O αCO2-H2O = 1.0412 αCO2-CaCO3 = 1.01025
水的氢、氧同位素 1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
大气降水
全部来源
氢、氧同位素
大陆地表水 （如江河、湖、冰川、地 下水，以及一些沉积盆地 的卤水和地热水）
海洋表面的蒸发
1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
氢、氧同位素
1. 大气降水（雨水）：Meteoric water
氢、氧同位素
4) 季节效应
冬季相对夏季，大气降水亏损重同位素。 主要是温度效应引起。夏季温度高，海水蒸发及云团形成 （凝聚）过程分流小，造成夏季比冬季相对富集重同位素。
2. 海水
氢、氧同位素
自然界中碳、硫同位素丰度
碳、硫同位素
碳
13C： 98.89%
14C：1.11%
硫
32S：95.02%
33S：0.75% 34S：4.21% 36S：0.02%