第二讲 环境同位素测试与分析
环境监测与分析 精品讲义 15节全
13环境监测与分析环境监测与分析的复习重点为：掌握环境监测方法选择的原则、常用监测方法、水和大气常规监测项目、河流和水污染源监测点的设置、样品保存与预处理方法；掌握分析测试误差计算方法和质量控制方法；掌握水和废水重要污染指标（悬浮物、溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮磷酸盐、石油类、挥发酚、重金属等）的监测原理和监测方法；掌握气态和蒸气态污染物质、颗粒物和固定污染源的监测原理与监测方法；掌握固体废弃物样品的采集和制备、固体废弃物有害特性监测与生活垃圾特性分析；熟悉噪声的基本计算，掌握城市区域环境噪声、城市交通噪声、工业企业噪声监测方案的设计和噪声评价。
复习的难点是各污染指标的概念、测定原理与数据处理，复习中要注意覆盖大纲的每个知识点，着重掌握基本概念。
基本原理和基础应用。
1环境监测过程的质量保证要求：重点掌握监测方法选择的原则；常用监测方法；水和大气常规监测项目；河流和水污染源监测点的设置；样品保存与预处理；分析测试误差计算和监测结果表述；质量控制方法；质量控制图的绘制与应用。
难点在误差计算与质量控制图的绘制。
注意的问题是计算公式的运用，学会绘制均数与均数－极差控制图，复习时侧重大纲知识点。
3．1．l 概述（1）环境监测的定义：环境监测是环境科学的一个重要分支学科，环境监测就是通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。
（2）环境监测的过程：现场调查——监测计划设计优化布点——样品采集——运送保存——分析测试——数据处理——综合评价等。
（3）环境监测的目的：准确。
及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。
4）环境监测按监测介质对象分类：可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生2物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测。
放射性监测、热监测。
光监测、卫生（病源体、病毒、寄生虫等）监测等。
3．1．2监测方法的选择1．水和废水监测与分析方法l ）选择分析方法应遵循的原则这些原则包括：灵敏度能满足定量要求；方法成熟、准确；操作简便，易于普及；抗干扰能力好。
环境监测第二讲 PPT课件
三、自动采样
采用自动采样器或连续自动定时采样器采集。如自动分 级采样式采水器，可在一个生产周期内，每隔一定时间 将一定量的水样分别采集在不同的容器中；自动混合采 样式采水器可定日连续地将定量水样或按流量比采集的 水样汇集于一个容器内。
9）如某必测项目连续三年未检出，且在断面附近确无 新增污染源，而现有污染源排放量未增加，每年采 样监测一次。
（四）采样及监测技术的选择
要根据监测对象的性质、含量范围及测定要求等因 素选择适宜的采样、监测方法和技术。
（五）结果表达、质量保证及实施进度计划
对监测中获得的众多数据，应进行科学地 计算和处理，并按照要求的形式在监测报告中表 达出来。质量保证概括了保证水质监测数据正确 可靠的全部活动和措施。质量保证贯穿监测工作 的全过程。实施进度计划是实施监测方案的具体 安排，要切实可行，使各环节工作有序、协调地 进行。
2.3.3地下水样的采集 （Collecting of groundwater sample ）
水井(water well) 利用抽水机设备
对于自来水，也 要先将水龙头完 全打开，放水数 分钟，排出管道 中积存的死水后 再采样
涌水口处直 接采样
2.3.4废水样品的采集
(一)采样方法 一、浅水采样 可用容器直接采集，或用聚乙烯塑料长把勺采集。 二、深层水采样
≤50m 50-100m 100-1000m ＞1500m
一条（中泓垂线） 二条（左、右近岸明显水流处） 三条（左、中、右） 至少要设置5条等距离采样垂线
（2）采样点的设置
（三）采样时间与采样频率的确定
1）饮用水源地、省交界断面中需要重点控制断面，每月至少采样 监测一次，全年采样不少于12次，采样时间根据具体情况选定。 2）较大的水系、河流、湖、库的监测断面，每逢单月采样监测一 次，全年6次。采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两 次。水体污染比较严重时，酌情增加采样监测次数。 3）排污渠：全年采样不少于3次。 4）底泥：每年在枯水期采样一次。 5）背景断面：每年采样一次。在污染可能较重的季节进行。
同位素地球化学复习题
同位素地球化学复习题1.1同位素地球化学的基本任务1)研究自然界同位素的起源、演化和衰亡历史；2)研究同位素在宇宙体、地球和各地质体中的分布分配、不同地质体中的丰度及典型地质过程中活化与迁移、富集与亏损、衰变与增长的规律；阐明同位素组成变异的原因。
据此来探讨地质作用的演化历史及物质来源；3)利用放射性同位素的衰变定律建立一套行之有效的同位素计时方法，测定不同天体事件和地质事件的年龄，并作出合理的解释，为地球和太阳系的演化确定时标。
4 )研究同位素分馏与温度的关系，建立同位素温度计，为地质体的形成与演化研究提供温标。
1.2 同位素地球化学的一些基本概念核素同位素同量异位素稳定同位素放射性同位素重稳定同位素轻稳定同位素2.1 质谱仪的基本结构四个部分：进样系统离子源质量分析器离子接收器2.2 衡量质谱仪的技术标准有哪些质量数范围分辨率灵敏度精密度与准确度2.3 固体质谱分析为什么要进行化学分离具相同质量的原子和分子离子的干扰; 主要元素基体中微量元素的稀释; 低的离子化效率; 不稳定发射。
2.5 同位素稀释法是用于元素含量分析还是用于同位素比值分析？元素含量分析2.6 氢气的制取方法？(有哪些还原剂)U－还原法Zn －还原法Mg －还原法Cr －还原法2.7 氧同位素的制样方法有哪些？1. 大量水样氧同位素制样方法？2. 硅酸盐氧同位素的BrF5法制样原理？3. 碳酸盐样品的磷酸盐制样法(McCrea法)2.8 水中溶解碳的提取与制样McCrea法2.9 硫化物硫同位素直接制样法2.10硫酸盐的硫同位素制样法(直接还原法)把硫酸盐、氧化铜、石英粉按一定比例混合（置于石英管中）在真空条件下加热到1120 ℃左右时，硫酸盐被还原而转变成二氧化硫。
2.11 了解下列质谱仪1. 热电离质谱仪(MAT260，261，262，Triton，GV354)2. 气体质谱仪(MAT251，252，253，Delta Plus，GV Isoprime 等)3. 惰性气体质谱仪，如MM1200、MI1201-IG、GV54004. MC-ICP-MS (LA-MC-ICP-MS)：如Neptune 、Nu Plasma5. SHRIMP ：SHRIMP II离子探针质谱本章重点? 同位素分析结果的表达方式? 稳定同位素（C、H、O、S)的国际标准? 同位素分馏基本理论–热力学分馏–动力学分馏? 分馏系数α及其与δ值之间的关系? 同位素相对富集系数（△）及其加和性? 同位素地质温度计3.1 同位素分析结果的表达方式δ‰=(R样-R标)/R标×1000=(R样/R标-1) ×1000δ‰=(R样-R标)/R标×1000=(R样/R标-1) ×10003.3 分馏系数α及其与δ值之间的关系1. 定义：αA-B= RA/RB2. 1000lnα≈△A-B＝δA－δB3.4 同位素相对富集系数（△）及其加和性? 某同位素在A-B-C三种矿物中有δA>δB>δC，则△A-C= △A-B + △B-C△B-C= △A-C -△A-B△A-B= △A-C - △B-C3.5 同位素地质温度计? 同位素分馏方程1000lnα=A×106/T2+B? 同位素馏分曲线注意：分馏方程中T 为绝对温度(OK)3.5 同位素地质温度计1000lnα石英-水=3.38×106/T2 - 3.401000lnα石英-方解石=0.6×106/T21000lnαPy-Gn=1.03×106/T21000 lnαPy-Sp=0.3×106/T24. 本章重点1. 氢-氧同位素的纬度效应、大陆效应、高度效应、季节效应2. 海水的氢-氧同位素组成是多少？引起海水的δ18O和δD微小变化的原因有哪些？3. 海底火山是怎样影响局部海水同位素组成的？4. 大气降水来源的热泉水的氢氧同位素组成特征？5. 岩浆水、初生水的概念与氢氧同位素组成特征6. 火成岩的氢氧同位素组成特征、演化规律及其与矿物序列的关系？7.影响火成岩氢氧同位素组成特征的因素有哪些？8．Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)是利用碳氧同位素来判别碳酸盐岩的沉积环境的判别方程，临界值是120。
第四章同位素质谱分析
第四节 稳定同位素地质应用
一 稳定同位素分馏概念 • 指在一系统中，某元素的同位素以不同的 比值分配到两种不同物相中的现象。发生 在几种不同的化学反应和物理过程中： P141 • 分馏指数 α= RA/ RB RA：A物中 重/轻 物中 轻 RB：B物中 重/轻 物中 轻 • 同位素组成 δ=（K样品-K标样）/ K标样 α= （ RA/ RB=δA+1000/δB+1000
• 第二节 质谱学 质谱学(mass spectrometrery)
• 一 质谱仪器发展简史
• 质谱仪器是用于测定物质的原子量，分子量及 其丰度以及同位素组成的仪器。按检测离子的方 式，仪器可分为两类，一类是用照相法同时检测 多种离子，称为质谱仪（mass spectrograph）另 一类的用电子学方法检测离子，称为质谱计 （mass spectrometer）。后者广泛应用于精确测 定同位素组成。 • 第一台质谱仪，英国剑桥大学的J.J.Thomson • (1913)设计成功的。
பைடு நூலகம்
二 水圈和大气圈中氢、氧同位素 • δ18O（%0）=[（18O/16O）样-（18O/16O）SMOW/ （ （ ） （ ） （18O/16O）SMOW]*1000 ） • δD（%0）=[（D/H）样-（D/H）SMOW/ （ （ ） （ ） • （D/H）SMOW]*1000 ） （一）水和水蒸气中的H、O同位素 （二）海洋中碳酸盐古温度计 • t℃=16.9-4.2（δC-δW）+0.13（δC-δW）2 ℃ （ （ ） • δ－δ18O W，C分别代表海水和碳酸盐 － • 注意 文石，方解石不同。
• 五 硫同位素 • 丰度 • 标样为铁陨石 （一）陨石和月岩 （二）水圈 1、海水硫酸盐更富 2、海水硫酸盐 3、在内海和海湾 • 红海20.3‰ • 海湾34S偏低 • 我国南海北部湾34S=16.0‰～18.‰ 34S<10‰ • 黑海 4、海水硫酸盐的 34S不断变化
实验二环境样品的采集、处理与分析
基础植物生态学研究方法
通过土壤样品的采集、处理和全磷含量的分析测定，了解生态学和环境科学的研究中，实验样品的采集、处理和分析测定过程中的注意事项，掌握土壤样品的采集、处理和分析的一般流程，领会控制测定精度的措施。
02
实验目的
01
基础植物生态学研究方法
基础植物生态学研究方法
海煞 （北部湾涠洲岛）
浪花飞溅区高山榕同一植株迎风面与北风面枝条比较（海洋三所）
盐敏感植物 枇杷 中等耐盐植物 海刀豆 真盐生植物 榄仁树
厦门南湖公园紫薇盐害诊断
离岸不同距离处表层土壤含盐量
受害植株不同土层土壤含盐量
受害植株
榕树根部土壤含盐量变化及根系生长情况（厦门祥安刘五店）
0
采样应考虑的要点
样品处理和分析
基础植物生态学研究方法
参考资料
中国土壤学会农业化学专业委员会。土壤农业化学常规分析方法。北京：科学出版社。1983 中国科学院南京土壤研究所。土壤理化分析。上海：上海科学技术出版社。1978 南京农学院。土壤农化分析。北京：农业出版社。1980 于天仁，王振权。土壤分析化学。北京：科学出版社。1988
03
美国全球定位系统（GPS）
01
日本区域性导航卫星系统计划
04
俄罗斯GLONASS全球导航卫星系统
02
国内外导航卫星系统
定位（几米或几十米）
海拔（较粗）
速度
行走方向
路线
面积测定
导航
距离累积
基本功能：
美国全球定位系统（GPS）
样品分析质量控制
实验要求 样品采集（采样策略、采样工具、包装、运输） 样品预处理（保存、取样、预处理） 仪器分析或化学分析 仪器精度、检测限等 标准样
HJ 77.2-2008 环境空气和废气 二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法
HJ 中华人民共和国国家环境保护标准HJ 77.2－2008环境空气和废气 二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱－高分辨质谱法Ambient air and waste gas Determination of polychlorinated dibenzo-p-dioxins（PCDDs）and polychlorinated dibenzofurans（PCDFs）Isotope dilution HRGC-HRMS（发布稿）本电子版为发布稿。
请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。
2008-12-31发布2009-04-01实施环 境 保 护 部发布目 次前言 (II)1 适用范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义、符号和缩略语 (1)4 方法原理 (5)5 试剂和材料 (5)6 仪器和设备 (8)7 采样 (11)8 样品提取 (12)9 样品净化 (14)10 仪器分析 (15)11 数据处理 (19)12 报告 (22)13 质量控制和质量保证 (24)14 废物处理 (29)15 注意事项 (29)附录A（规范性附录）二噁英类分析流程图 (30)附录B（资料性附录）二噁英类内标物质使用举例 (31)附录C（资料性附录）标准溶液浓度序列举例 (32)附录D（资料性附录）仪器设定条件举例 (33)附录E（资料性附录）废气中二噁英类测定报告格式举例 (34)附录F（资料性附录）空气中二噁英类测定报告格式举例 (35)前 言为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，保护环境，保障人体健康，规范环境空气和废气中二噁英类的测定方法，制定本标准。
本标准规定了环境空气和废气中二噁英类的同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱测定法。
本标准是对《多氯代二苯并二噁英和多氯代二苯并呋喃的测定同位素稀释高分辨毛细管气相色谱/高分辨质谱法》（HJ/T 77-2001）的修订。
刍议同位素在水文地质中的应用与研究
１１人 工放 射 性 同 位 素 的 应 用 ．
人 工放射性 同位素法 是人 为地将 某些放射性 同位素添加 到某体 系、 环境 中，然 后通过 测定 地质 体中所添 加 的同位 素 的丰度在 各个 方 向上
示 踪研 究 ， 以示踪 大 空间 范 围、 长时 问跨度 的 物质 的运 动 ，反 演或 预测元 素演 化 过程 的 环境 。
国同位 素技水 文地 质上 的应用起 步相对 较 晚。 目前普遍 认 为， 同位 素
水文地质学是介于水 文地 质学和 同位素地球化 学之 间的一 门新兴交叉学 科 ，主要 研 究地 下水 和 地 表水 的环境 同位 素 组成 ，探 讨 其 补给 、径 流 、排泄 、水 体 之 间 的混合 、水体 年龄 等 有实 际 应用 意 义 的水 文地 质 问题 。
１２环 境 同位 素 的 应 用 ．
环境 同位素存 在于 环境 ，该方 法是利用 自然体 系 中本 来就 有 的同 位素 做示踪 剂来研 究水 文地 质学上 的 问题 。分为放 射性 同位素 （ Ｔ、 如
“Ｃ、” Ｔ Ｕ、。 ｈ、”Ｓｒ等 ） 和稳 定 同位素 （ Ｄ、１０、１Ｃ、。Ｓ等）。常 。
在该次 学术研 讨会 中我 国专家 学者 总结了取 得的丰 硕成 果 ： 在雨 水 ①
线、方法 和数学模型 的研 究上 ： 在利用环境 同位素研 究地下水成 因和 ②
补给来源方面 ： ③环境同位素方法在水文地质勘察和环境评价上 ： ④利用 地下水成矿作用 和水 同位素特 征找矿上 ： ⑤在环境 同位素测试技 术装备
踪 剂标记 后 ，被标 记 的地下 水主要 沿着地 下水水流 方 向 ，以一 定 的流
散角被地 下水 带至孑 外含 水层 中而稀释 ，其稀释速 度 与地下 水渗 透流 Ｌ 速有 关 ，而漂移 到含 水层 中的示 踪剂 放射 性晕 反射 回来 作用 于孔 内。 其方 向各不 相同 ，最 强 的方 向相 对应 于地下水 流 出滤 水管 的方 向，而 最弱 的方 向与流入 滤水 管的 方向相对 应 。故根 据对 孔周侧 得 的计 数率 便可 确 定地 下 水流 向。
同位素技术在环境污染监测中的应用案例
同位素技术在环境污染监测中的应用案例近年来，随着环境污染日益加剧，环境污染监测成为一项严峻而重要的工作。
而同位素技术则在环境监测中发挥了重要的作用。
同位素技术是一种现代的分析手段，它利用同位素的特殊物理和化学性质，对物质的运动和代谢进行研究和分析。
在环境污染监测中，同位素技术被广泛应用，可以通过同位素标记技术来追踪分析物质在环境中的转化、迁移和累积，从而实现环境污染监测的目的。
其中，氢氧化物同位素技术被广泛用于研究地下水中的氢氧化物来源和运移，提高了地下水监测的精度。
例如，在中国西北干旱区的玉门市和酒泉市地区，通过同位素标记技术，揭示出自来水在供水过程中与自然地下水混合的情况，有效地控制了对地下水的过度抽取。
同时，在大气环境监测中，氢和氧的同位素也被广泛应用。
例如，美国的研究人员使用氢同位素技术研究最近几十年来全球降雨模式的变化，分析了全球水循环的应对能力，为全球气候变化的研究提供了有力支持。
此外，同位素技术还被用于污染源的鉴别和溯源，以及生态系统稳定性和复杂性的研究。
例如，加拿大亨利·J.S.克里斯滕森等人通过碳同位素技术研究了人类活动对美国波多马克河和德州拉维基峡谷的生态系统的影响，分析了生态系统的稳定性和复杂性，为生态系统管理提供了有力支持。
不仅如此，同位素技术还可以应用于土壤污染和食品安全等领域。
在土壤污染监测中，同位素技术可以追踪污染物的来源和迁移途径，为污染物的治理提供有力的科学依据。
在食品安全领域，同位素技术可以应用于食品中残留物的检测和溯源，为食品安全监管提供有力支持。
综上所述，同位素技术在环境污染监测中的应用范围非常广泛，可以为环境污染治理和生态系统保护提供有力的科学支持。
在未来，同位素技术的应用将更加广泛和深入。