地下水的硫和氯同位素组成特征与污染物
利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源
利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源摘要：随着生态环境损害赔偿制度的不断推行以及环境损害鉴定的逐渐广泛化和规范化，土壤和地下水环境损害鉴定的需求日益增多。
污染源解析是土壤和地下水环境损害因果关系判定的重要环节，在土壤和地下水环境损害鉴定实践中，污染源解析的方法与技术并不成熟，为了更好地进行土壤和地下水环境损害鉴定以及更好地辅助生态环境损害赔偿制度的实行，污染源解析方法的研究非常必要。
本文详细介绍了如何利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源，以期为从事土壤和地下水环境损害鉴定的技术人员提供参考。
关键词：污染源解析；稳定同位素；环境损害鉴定；土壤和地下水1、引言环境损害鉴定是指鉴定机构按照规定的程序和方法，综合运用科学技术和专业知识，评估污染环境或破坏生态行为所致环境损害的范围和程度，判定污染环境或破坏生态行为与环境损害间的因果关系，确定生态环境恢复至基线状态并补偿期间损害的恢复措施，量化环境损害数额的过程。
污染源解析是环境损害鉴定因果关系分析中的一个重要环节。
污染源解析通常包括两种，一种是定性地判断主要污染源，称为源识别（source identification），另一种是不仅判断出主要污染源，还要定量计算各污染源对污染的贡献比例，称为源解析（source apportionment）[1]。
环境损害鉴定中涉及的污染源解析侧重于源识别，目的是为识别出并验证造成生态环境损害（相较于环境基线而言）的污染源是什么，以更准确更有说服力地分析生态环境损害与污染环境行为之间的因果关系。
土壤和地下水环境损害是目前比较常见的环境损害类型，也是目前环境损害鉴定体系研究的重点。
土壤和地下水环境损害鉴定涉及的污染源解析通常是针对污染情况已知、潜在污染源已知的情形，主要工作是验证受体端与污染源具有同源性[2]。
在实践中，能够应用于污染源解析的方法有指纹图谱法、同位素技术、多元统计分析方法等，本文针对土壤和地下水环境损害鉴定实际情况，介绍了稳定同位素技术在污染源解析中的应用原理及其适用的情形，为从事土壤和地下水环境损害鉴定的技术人员提供参考。
盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展
盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展盐湖硼、锂、锶、氯同位素地球化学研究进展盐湖是一类独特的地质环境，以其丰富的地球化学元素和同位素组成而著名。
在盐湖研究中，硼、锂、锶和氯等元素同位素研究在现代地球科学中变得越来越重要。
本文将对盐湖硼、锂、锶和氯同位素地球化学研究的进展进行综述。
盐湖硼同位素地球化学研究的进展盐湖中硼同位素是独特的，同时还被广泛用于岩石圈和生物圈的研究。
硼同位素的成分和分布与年代、成因、大气环境和地质环境密切相关。
通过硼同位素研究，可以了解盐湖的成因、演化过程和地球系统的环境变化。
近年来，盐湖硼同位素的研究工作得到了很大的发展，主要有以下几个方面：1. 盐湖硼同位素地球化学的理论研究：针对盐湖硼同位素地球化学的特点，其物理化学性质和化学成分进行系统的探究和分析，为下一步研究提供了理论基础。
2. 盐湖硼同位素应用于环境和气候变化：硼同位素可以间接记录大气二氧化碳浓度、环境变化及过去气候变化的历史。
硼同位素在盐湖研究中的应用也在逐渐扩大，以探究地球系统的环境变化和气候变化过程。
3. 盐湖中硼同位素与盐生生物的研究：盐湖是一种充满活力和独特性的生态系统，硼同位素记录了盐湖中不同生物形态的进化和生态系统的形成及演化过程。
盐湖锂同位素地球化学研究的进展盐湖中的锂同位素是表征盐湖成因、演化和环境变化的重要指标。
锂同位素对环境变化、大气二氧化碳浓度和岩浆过程有很强的响应性，因此在盐湖研究中有着广泛的应用。
近年来，盐湖锂同位素的研究工作主要集中在以下几个方面：1. 盐湖锂同位素的分析方法：随着技术的发展，越来越多的研究者使用了新的分析方法，如热离子化质谱技术、电感耦合等离子体质谱技术等。
2. 盐湖锂同位素的地球化学特征和环境变化：研究表明，盐湖锂同位素组成和形成环境和历史、盐湖深度、微生物作用等因素都有关系。
因此，盐湖锂同位素在探究盐湖成因、演化和环境变化过程中具有重要意义。
盐湖锶同位素地球化学研究的进展盐湖中的锶同位素是记录盐湖成因、演化过程以及与其他构造单元的联系的重要指标。
地下水的物理性质及化学成分
有机质 腐植质
鉴别气味时，一般将水加热至 40℃，这时气味最为显著。低温 时气味不易嗅别
五、地下水的味（味道）
水中含有化学成分 NaCl Na2SO4 MgCl2、MgSO4 铁较多 咸味 涩味 苦味 铁锈味
味道
CO2
水味清凉可口
• 水中含盐分（各种物质，矿化度） • 过低时水淡而无味， • 过多时水不适口。
• 二、地下水的化学性质
包括水的酸碱性、矿化度、硬度、侵蚀性等。 1.地下水的酸碱性:取决于水中H+ 浓度。 pH 值 地下水分类 pH值
强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水 强碱性水 ＜5 5～7 =7 pH=7～9 ＞9
图2-1 水中CO2、HCO3—、CO32—与pH值的关系
从图中可以看出 pH值不同，水中碳酸量也不同。 随pH值增高，水中HCO3- 含量增大，CO2含量减小。 但当pH＞8 时，随pH值增高水中 HCO3- 含量减小， 而CO2 含量却增高。
（三）地下水中的胶体成分
•
地下水中胶体成分虽然很多，但由于许多胶体不稳定， 易生成次生矿物而沉淀（如Aｌ(OH)3胶体易生成水矾 土、叶腊石沉淀），有的胶体溶解度很小（如SiO2）， 故一般胶体在地下水中含量很低。地下水中的胶体成 分主要来源于有关矿床的风化分解。
• （四）地下水中的有机质及细菌成分
• 2）常温带 指地温的年变化幅度＜0.1℃的 地带。 • 一般年常温带的温度略高于当地年平均气 温，在相当于海平面的地区约高0.8℃，在 海拔200～500m的地区约高1～2℃。年常 温带实质上是太阳辐射热与地球内热共同影 响的热平均带。此带地下水的温度表现为周 期性年变化的特点，地下水温度与当地年平 均气温相近，水温变化幅度一般不超过1℃。 • 深度与地表温度的年变化幅度、岩石及土壤 的物理性质、水文地质条件等因素有关。
扬泰靖地区地下水硫同位素组成特征及其意义
Location of groundwater samples in the YangzhouTaizhouJingjiang area
部地区， 是长江各 个 时 期 多 条 古 河 道 的 发 源 地 。 岩 性 上更新统的粗砂砾石 、 中 自上而下为全新统的中细砂 、 更新统的砂砾石和下 更 新 统 的 中 粗 砂， 各时期砂层之 间无稳定的隔水层存在， 组成相对较厚的含水层 。 在口岸以东地区， 第四系地层内形成明显易分的 I、 垂向上构成潜水 、 Ⅱ 和 Ⅲ 承压含水组 。 潜 多层结构， 水含水层的岩性为全 新 统 亚 砂 土 、 粉细砂及亚砂土与 水平方向 粉细砂互层 。 垂向上 表 现 为 上 下 细 中 间 粗， 上由西向东变细变厚渐具微承压特点， 厚度 20 ～ 50m 。 而承压含水层岩性颗粒及厚度变化与各个时期古河道 的河床展布和基底地形密切相关， 在古河床一带， 岩性 为粗砂砾石 。 I 承压 含 水 层 中 古 河 床 中 心 位 于 瓜 州 — 红桥 — 口岸一带； Ⅱ 承 压 含 水 层 中 古 河 床 中 心 位 于 扬 州 — 嘶马 — 黄桥一线； Ⅲ 承 压 含 水 层 中 古 河 道 摆 动 变 化比较大， 整体自西向东岩性由粗变细， 顶板埋深逐渐 增加并呈 1 ～ 2 个层次出现 。
37. 3‰ ， 其唯一负值点（ － 0. 2‰ ） 位于泰兴开发区， 与相
34 邻第 I 承压水点的 δ S 值相近（ － 0. 5‰ ） ， 佐证沿江古
度、 离子色谱和酸碱滴定方法完成测试， 主要采用超声 雾化 － 电感耦合等离子体光谱仪 、 原子荧光光谱仪 、 紫 外 － 可见分光光度计和离子色谱仪 。 硫酸盐的硫同位 素值由中国地质科学院矿产资源研究所完成测试 。 硫 同位素分析方法： 硫酸盐矿物先经碳酸盐 － 氧化锌半 熔法提纯为 BaSO 4 ，再 用 V 2 O 5 氧 化 法 制 备 SO 2 样 品， 质谱仪（ 型号 MAT 251 EM ） 测定， 以 CDT 为标 准，分 析精度 ± 0. 2‰ 。
氯代挥发性有机物VOCs氯同位素及其在地下水污染中的应用研究进展_周爱国
第23卷第4期2008年4月地球科学进展ADVANCES I N EARTH SC I E NCEV o.l23N o.4A pr.,2008文章编号:1001-8166(2008)04-0342-08氯代挥发性有机物(VOCs)氯同位素测试技术及其在地下水污染中的应用研究进展*周爱国,李小倩,刘存富,周建伟,蔡鹤生,余婷婷(中国地质大学环境学院,湖北武汉430074)摘要:在有机氯污染的研究中,氯同位素(37C l)的应用能够在原子水平上识别污染源并研究污染机理,为更加有效地研究地下水的有机污染提供了有利的工具。
综述了8种氯代VOCs氯同位素的测试方法与技术,论述了氯代VOCs氯同位素在识别地下水污染源、监测有机污染物的降解过程、检验防治措施的修复效果、鉴别氯代VOCs的生产厂商、示踪氯代VOC s在土壤和水体中的迁移和混合过程等方面的应用,认为应尽快在国内研制先进的测试流程,开展有机氯同位素分馏机理的研究,加强应用C和C l同位素技术对氯代VOC s污染和检测修复效果的研究。
关键词:氯代挥发性有机物(VOC s);地下水污染;氯同位素;分析技术中图分类号:P595;P641.3文献标志码:A1引言卤代有机化合物(尤其是氯代烃类)广泛应用于不同行业的金属脱油(如仪器制造、曝光、电子、印刷等行业)、干洗、油漆工业、有机合成工业等领域中,从而成为大气、土壤、地表水和地下水中的重要污染物[1,2]。
自20世纪70年代初美国环境保护局首次在水中发现氯的衍生物以来,水中有机物污染及其对人体健康的影响已日益引起人们的关注。
由于氯代有机化合物的毒性和持久性,使其成为美国环境保护局指定的重点研究对象,并成为当今环境领域的热点研究课题。
自20世纪80年代初以来,发达国家的地下水污染研究重点已从无机污染转向有机污染。
20世纪90年代以来,我国开展了水中有机污染物的调查研究和地下水污染研究。
郭永海等[3]研究了河北平原地下水有机物污染及其与防污性能的关系;吴玉成等[4]对地下水中苯的污染进行了研究;王焰新等[5]对武汉地下水污染的敏感性作了分析;陈余道等[6]对山东淄博地下水苯污染进行了研究。
盐湖卤水资源的地球化学特征分析
盐湖卤水资源的地球化学特征分析盐湖卤水是指含有丰富盐类的湖水，是一种重要的天然矿产资源。
其地球化学特征主要包括元素组成、离子分布、同位素组成等方面。
下面将针对这些方面进行分析。
首先，盐湖卤水的元素组成主要包括钠、镁、钾、钙、氯、硫等元素。
其中，钠离子（Na+）是盐湖卤水中的主要离子组成部分，通常占据离子总量的主要比例。
镁离子（Mg2+）和钾离子（K+）也是较为丰富的元素，它们的含量通常相对较高。
钙离子（Ca2+）和硫离子（SO42-）的含量一般较低，但在一些盐湖卤水中也可能富集。
其次，盐湖卤水中的离子分布通常符合一定的规律。
在垂直方向上，随着深度的增加，盐湖卤水中的主要阳离子含量逐渐增加，如钠、镁、钾等离子的浓度逐渐增大。
反之，阴离子如氯离子的含量则随深度的增加而减少。
这是由于随着蒸发作用的进行，盐湖卤水中溶解的盐分浓度逐渐增大。
盐湖卤水的同位素组成也具有一定的地球化学特征。
其中，氢氧同位素（D/H、18O/16O）是研究盐湖卤水水文过程及水源的重要指标。
通过分析盐湖卤水中氢氧同位素的比值，可以判断盐湖卤水的来源，如大气降水、地下水等。
此外，碳同位素（13C/12C）也可用于盐湖卤水的研究，其比值可反映盐湖卤水中有机物的来源及成因。
通过地球化学特征分析，盐湖卤水的成因可以得到初步的解释。
大部分盐湖卤水形成是由于水文循环和蒸发作用导致的。
首先，地下水或大气降水在地表集聚形成湖泊。
随着区域气候的变化，湖水蒸发，盐分逐渐富集，形成盐湖卤水。
有些盐湖卤水的形成还与地质构造有关，如构造断陷区域中的盐湖卤水可能与地下构造构造演化及地下矿化作用有关。
盐湖卤水资源的地球化学特征对于资源开发、环境保护等具有重要的意义。
首先，地球化学特征分析可以帮助了解盐湖卤水的成因，为资源勘探提供理论依据。
其次，通过离子分布和元素组成的分析，可以评估盐湖卤水的矿化程度，判断其潜在经济价值。
此外，地球化学特征的分析还能为盐湖卤水的利用、环境保护等提供科学依据，使得资源利用与环境保护能够达到良好的平衡。
地下水污染同位素源解析技术指南(试行)编制说明
《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》编制说明2022年1月目 录一、任务来源 (1)二、编制必要性 (1)三、国内外应用情况 (2)（一）国外相关技术规范应用情况 (2)（二）国内相关技术规范应用情况 (2)（三） 国外经验对中国的借鉴意义 (3)（四）本指南与国外相关规范的对比 (3)四、编制过程 (4)五、主要技术要点说明 (4)（一）适用条件 (4)（二）工作内容和流程 (5)（三）调查范围确定 (5)（四）布点采样 (6)（五）污染源解析 (7)六、指南实施建议 (7)《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》编制说明一、任务来源为贯彻落实《地下水管理条例》《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》，推进我国地下水污染防治工作，发挥同位素源解析技术在地下水污染调查评估中的作用，加强同位素源解析技术应用的科学性和规范性，由生态环境部土壤生态环境司组织，生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心、生态环境部环境规划院、中国地质大学（武汉）、中国科学院地质与地球物理研究所、吉林大学联合起草编制了《地下水污染同位素源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》（以下简称“指南”）。
二、编制必要性我国地下水污染形势严峻，防治基础薄弱，部分地区地下水污染来源和污染途径不清，难以有效实施相应的污染阻控和修复措施。
地下水污染具有复杂性、隐蔽性、难恢复性等特点。
地下水污染来源多样、污染特征和污染机理复杂，精确识别地下水污染来源是地下水污染防控的重点和难点。
污染物的同位素组成常保留其来源信息，可作为环境污染的“指纹”。
本指南在水文地球化学研究的基础上，结合同位素解析技术，提出地下水污染同位素源解析的可行性方法，将具体适用条件和技术实施形成规范的模式，为地下水资源保护和地下水污染防治提供理论依据和技术指导，并可供地表水体污染源解析参考。
三、国内外应用情况（一）国外相关技术规范应用情况1993年12月，国际原子能机构在会议上发起了利用同位素技术研究地下水污染的提议，并提出了协调研究项目（CRP）。
地下水化学成分的分类及其特征分析PPT课件
按 主 要 阴 离 子 分 按 主 要 pH
按水中溶解主要气体成分分组
类
阳 离 子 变 动 分组
氧 化 水 组 潜 育 硫 化 氢 还 甲烷强还 变质或岩浆 含 氮 热
A
水组 B 原水组 C 原水组 D 碳酸水组 E 水组 F
分 亚 类 范围 Eh 变
（型）
动范围
矿化度
特殊组
分
Ⅰ SiO3 Ⅱ HCO3 Ⅲ HCO3 —SO4 Ⅳ SO4 Ⅴ SO4 —Cl Ⅵ HCO3 —SO4 —Cl Ⅶ HCO3—Cl Ⅷ Cl
作业
• 一水样成分如下(mg/L):（简分析结果）Cl为112.1、SO42-为96.0、HCO3-为244、 Ca2+为78.0、Mg2+为30.0、PH为7.3、T为 15℃、矿化度为560 mg/L。试根据苏卡列 夫分类的顺序命名法对其进行命名。
1.2 苏林分类
根据水中主要阴、阳离子（Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、 Mg2+、Ca2+）彼此化学亲和力的强弱顺序而组成盐类的 原则，划分出四种类型的水。
含还原环境气体（甲烷、硫化氢、二氧化碳，氮等）的水， 主要是油田水，天然气矿床水；
含变质环境气体（主要是二氧化碳）的水，岩浆活动区的碳 酸水（潜育环境或岩浆变质作用）。
3 水文地球化学分类的基本原则
前述水文地球化学分类：按地下水主要离子组分分类
按地下水主要气体成分分类
都有片面性，不能全面地反映地下水化学成分与水文地 球化学环境的关系；化学成分分类与地下水成因类型和 形成过程联系不够。
标型元素（离子、化合物）的迁移决定着表生过程 的地球化学特点。
空气迁移的标型元素和标型化合物主要影响地下水的氧化还 原条件；
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地下水的硫和氯同位素组成特征与污染物
地下水是地球表面以下的水体，是维持生态系统和人类生活所必需的重要资源之一。
然而，随着工业化和人口增加，地下水面临着日益严重的污染问题。
硫和氯同位素的组成特征对于地下水的污染评估和管理具有重要意义。
地下水中的硫同位素主要包括硫-32（32S）和硫-34（34S），而氯同位素则主要有氯-35（35Cl）和氯-37（37Cl）。
地下水中硫和氯同位素的组成特征受到多种因素的影响，包括地质成分、气候条件、水文特征以及人类活动等。
首先，地质成分是影响地下水中硫和氯同位素组成特征的重要因素。
地球地壳中的不同矿物质含有不同的硫同位素组成，地下水与这些矿物质接触后，硫同位素会被溶解并反映在地下水中。
氯同位素则主要受到地质成分中氯化物矿物的影响，地下水与含有氯化物矿物的岩石接触后，氯同位素会被溶解到地下水中。
其次，气候条件也会对地下水中硫和氯同位素的组成特征产生影响。
气候条件影响着地下水的水循环过程，决定了地下水的补给水源和水化学特性。
例如，在气候干燥的地区，地下水的蒸发作用增强，地下水中硫和氯同位素的比值会受到影响。
水文特征也是地下水中硫和氯同位素组成特征的重要因素。
地下水的流动速度和路径决定了与地下水接触的矿物质和溶质的种类和含量。
快速流动的地下水可能会更容易被污染物污染，从而改变硫和氯同位素的比值。
此外，人类活动对地下水中硫和氯同位素的组成特征产生直接和间接的影响。
工业排放、农业施肥和废弃物处理等都会向地下水中引入大量的污染物，包括硫化物和氯化物。
这些污染物会改变地下水中硫和氯同位素的比值，并对地下水的质量产生重大影响。
硫和氯同位素组成特征的变化可以用于评估地下水受到污染的程度和来源。
例如，硫同位素的组成特征可用于区分硫化物源（如酸性矿渣排放）和硫酸盐源（如农业化肥使用），从而确定地下水受到的污染类型。
氯同位素的组成特征则可以用于区分人为源和自然源的氯化物输入，从而确定地下水受到污染的来源。
综上所述，地下水中硫和氯同位素的组成特征受到多种因素的影响，并能提供关于地下水污染的重要信息。
了解地下水中硫和氯同位素的组成特征，有助于对地下水资源的保护和管理，同时也对地下水的污染状况进行评估和治理提供科学依据。
在地下水中，硫同位素的组成特征可以提供关于硫污染物来源和转化过程的重要信息。
硫同位素有助于确定地下水中硫化物和硫酸盐的来源，例如，通过硫同位素分析可以区分农业化肥的使用和酸性矿渣排放等不同的硫化物源。
此外，硫同位素的变化还可以反映硫化物在地下水中的转化过程，例如，硫同位素组成的变化可以指示硫化物的氧化过程和硫酸盐的还原过程。
因此，硫同位素的分析对于评估地下水中硫污染物的来源和迁移转化过程具有重要意义。
与硫同位素相似，地下水中氯同位素的组成特征也可以提供关于氯污染物的来源和迁移过程的线索。
氯同位素的宽度可以用来区分人为源和自然源的氯输入，例如，通过氯同位素分析可以区分污水处理厂的废水和自然地下水中含有的氯化物。
此外，氯同位素的比值还可以提供关于氯化物迁移过程的信息，例如，氯同位素的变化可以指示氯化物的稀释、浓缩和混合过程。
因此，氯同位素的分析对于研究地下水中氯污染物的来源、迁移和处理具有重要意义。
地下水中的硫和氯同位素的组成特征受到污染物的影响。
硫污染物包括硫化物和硫酸盐等，常见的硫污染物源包括工业废水、农业排放和酸性矿渣等。
硫污染物的输入会改变地下水中硫同位素的比值，从而在硫同位素分析中显示出异常的组成特征。
类似地，氯污染物包括氯化物等，常见的氯污染物源包括废水排放、农业面源污染和盐化土地等。
氯污染物的输入会改变地下水中氯同位素的比值，从而在氯同位素分析中显示出异常的组成特征。
因此，硫和氯同位素分析可以用作评估地下水中硫和氯污染物的存在和来源的有力工具。
利用硫和氯同位素的组成特征，可以开展地下水的污染识别、盗窃和源追踪。
通过分析地下水样品中的硫和氯同位素组成，可以确定污染物的来源，并辅助制定相应的管理策略。
例如，如果地下水中的硫和氯同位素组成特征表明来自工业废水的污染物，那么可以采取相应的控制措施，如监管和净化工业废水排放，以减少对地下水的污染。
在地下水的污染物治理中，硫和氯同位素的组成特征还可以用
于追踪盗窃行为。
当一些污染物从地下水系统中被拦截和受控后，可以利用硫和氯同位素的组成特征追踪和识别来自相同源头的其他污染物排放点。
这种追踪和识别技术可以帮助相关部门在地下水系统空间中准确定位盗窃行为，并采取相应的法律措施。
总之，地下水中硫和氯同位素的组成特征对于污染物的来源和转化过程具有重要意义。
通过分析硫和氯同位素的组成特征，我们可以了解和评估地下水中硫和氯污染物的存在和来源。
这些信息对于地下水资源的保护和管理具有重要意义，并为制定相应的污染物治理措施提供了科学依据。
因此，对地下水中硫和氯同位素的组成特征进行研究和分析，对于维护地下水环境的健康和可持续发展具有重要意义。