第二章地下水同位素组成特征
地下水样品中硼同位素组成的测定
地下水样品中硼同位素组成的测定地下水样品中硼同位素组成的测定地下水是地球表面以下的水，它包括地下水文的好几种形式，如湖泊、河流、湿地和冰川融水。
地下水的硼同位素组成是评估地下水来源和流动过程的有效方法。
本文将深入探讨地下水样品中硼同位素组成的测定方法，并探讨其在地质学和水文学领域的重要性。
1. 硼同位素和地下水地下水中的硼同位素组成对了解地下水来源和化学特性至关重要。
硼有两种稳定同位素，分别是硼-10和硼-11，它们在地球上存在的比例相对稳定。
不同地区的地下水中硼同位素组成存在差异，这种差异可以用于追踪地下水来源和流动过程。
2. 测定方法硼同位素的测定方法主要包括质谱法和电感耦合等离子体质谱法。
质谱法适用于硼同位素含量大于0.1ppm的样品，而电感耦合等离子体质谱法则适用于硼同位素含量低于0.1ppm的样品。
这些方法的发展使得对地下水样品中硼同位素组成的测定变得更加精准和便捷。
3. 地下水研究应用地下水样品中硼同位素组成的测定在地质学和水文学领域有着广泛的应用。
通过测定地下水中硼同位素组成的变化，可以确定地下水的再循环混合程度，从而揭示地下水的流动路径和混合过程。
硼同位素还可以帮助研究者了解地下水中硼的来源及其对环境的影响。
4. 个人观点和总结从信号元素、微量元素中挖掘地下水运移规律的研究对于大家来说都是一个很新的方向，未来地下水中硼同位素组成的测定方法将继续发展，其应用将会进一步扩大。
通过深入研究地下水样品中硼同位素组成的测定方法及应用，我们可以更好地保护和管理地下水资源。
在本文中，我们对地下水样品中硼同位素组成的测定进行了全面的评估，并探讨了其在地质学和水文学领域的重要性。
希望本文能够帮助读者更深入地了解地下水中硼同位素组成的测定方法及其应用，从而提升对地下水资源的保护和管理意识。
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地下水是人类生活和生产活动中非常重要的水资源之一。
地下水资源的可持续利用对于地球环境和人类社会的发展具有重要意义。
某铀成矿带地下水中同位素组成特征与铀矿找矿标志探讨
（ 工 业 北 京 地 质 研 究 院 ，北 京 １０ ２ ） 核 ０ ０ ９
［ 要 】鄂 尔 多 斯 盆 地 北 部 某 铀 成 矿 带 是 近 １ 年 发 现 的 大 型 可 地 浸 砂 岩 型 铀 成 矿 带 ，诸 多 生 产 和 摘 ０ 研 究 部 门对 其 成 矿地 质 条 件 、成 矿 环 境 、控 矿 因素 与 成 矿远 景 进 行 了研 究 ，取 得 了 可 喜 的 找 矿 成 果 。 由 于此 类 矿 床 属 盲 矿 ，其 找矿 和矿 体 定 位 预 测 有 较 大 的难 度 。 为进 一 步 扩 大 找 矿 成 果 ，试 图通 过 同 位 素水 文 学 的 应 用 ，探 索铀 成 矿 环 境 和盲 矿 找 矿 的水 文 地 球 化 学 及 同位 素 水 文 地 球 化 学 标 志 。 ［ 键 词 】 同位 素 水 文 地 质 ；锶 同 位 素 ；铀 同 位 素 关 ［ 中图分 类号 】Ｐ ４ ３ ５ ７ ６ ９ ４ ［ 献标 识码 】Ａ ［ ６ １ ；Ｐ ９ ；Ｐ １． 文 １ 文章编 号 】１ ７— ６ ６２ ０ ）１０ １－ ５ ６ ２ｏ ３ （０ ７０ － ０ ２０
Ｉｏ ｏ ｉ ｏ ｐｏ ｉｉ ｎ ｆｇ ｏ ｓ ｔ ｐｃｃ ｍ ｓｔｏ ｏ ｒ ｕｎｄｗａ ｅ ｔ ｒａｎｄ ｐ ｏ ｐｅ ｔｎｇ ｉ ｃ ｔ ｓ ｒ ｓ ｃ ｉ ｎｄｉａ ｏｒ ｏ ａ ｉ ｍ ｅ ａ ｌ ｇ ｎｉ ｌ ｆａ ｕｒ ｎ ｕ ｍ ｔ ｌｏ ｅ ｃ ｂｅｔ
维普资讯 月
世 界 核 地 质 科 学
Ｗ ｏ ｉ Ｎｕｃｅ ｒ ｒｄ ｌ ａ Ｇｅ ｓ ｉｎ ｅ ｏ ｃｅ ｃ
Ｖｏ ． ４． ． １２ Ｎｏ １ Ｍａ ．０ ｒ ２ ０７
某铀成 矿带地 下水 中同位素组成特征 与铀 矿 找矿 标 志探 讨
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‰ 。
中国北方平原盆地地下水氢氧同位素组成特征
２０ ０ ７年 ７月
地 下 水
Ｇｒ ｕ ｄ ｗａ ｅ ｏ ｎ ｔｒ
Ｊ １．０ ７ ｕ． ２０
Ｖｏ ． ９ ＮＯ． １２ ４
第２ ９卷
第 ４期
中 国北 方平 原 盆 地地 下 水 氢 氧 同位 素组 成 特 征
黄 冠 星 ， 继 朝 孙
ＨＵＡＮＧ ａ Ｇｕ ｎ—ｘ ｎｇ，ＳＵＮ —ｃ ｏ ｉ Ｊｉ ｈａ
（ｎ ｔｔ ｔ ｆＨｙ ｒ ｇ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｏｏ ｙ，Ｓ ｉａ ｈ ａ ｇ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｏ ｏ ｉａ ｃ— Ｉ ｓｉ ｅ ｏ ｄ ｏ ｅ ｌｇ ｎ ｖｒ ｍｅ ｔｌＧｅ ｌｇ ｕ ｏ ｈ ｊ ｚ ｕ ｎ ｎ ｔｔ ｔ ｆＧｅ ｌｇｃ ｌＳ ｉ ｉ
ｅ ｃｓ ｎ ｅ ，Ｃｈ ｎ ５ ０ １ ｉａ ０ ０ ６ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｓ ｓ ｅ ｔｃｄａ ａｃ ｌｅ ｔｏｎ ａ ｄ ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｏ ｄ ｏｇ ｎ ａ ｄ ｏ ｇ ｎ ｉ ｏ ｏｐ ｓｆ ｏ ｓ ｄ ｏ ｙ ｔ ｍａ ｉ ｔ ｏ ｌｃ ｉ ｎ ｒ ｐ ｒ ｔｏ ｆｈｙ ｒ ｅ ｎ ｘｙ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｍ ｐｒ ｃ ｐ ｔ ｔｏｎ ｎｄ ｅ ｉ ｉａ ｉ ａ ｇｒ ｏｕｎ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｄ ｔ ｒ ｎ ｏｒｈｅ ｎ Ｃｈｉ ａ ａ ｉ ｓ ｎ ｐ ａ ｎ ｎ ｂ ｓ ｎ ａ ｄ ｌ ｉ ｓ， ｉ ｃ ｕｄ ｎ Ｈｅ ｉ ｌ ｉ ｎ ｌ ｉｇ ｂｅ ｐ ａ ｎ， Ｔａｙｕ ｎ ｉ ａ ｂ ｓ ｎ，Ｅｅ ｄ ｓ ｓ ｎ ａｎ Ｙｉ ｃ ａ ｌ ｉ ａｉ ｒ ｕｏ ｉｂａ ｉ ｄ ｎ ｈｕ ｎ ｐ ａ ｎ，ａ ｃ ｒ ｎ Ｏ ｓ ｍｉａ ｉｙ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｏｆｉ ｏ ｏ ｅ ｆ ｒ ｉ ｎ — ｃ ｏ ｄｉ ｇ ｔ ｉ ｌｒｔ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｔ ｐ ｏ ｍ ｎｇ ａ ｄ ｅ
地下水的物理性质及化学成分
一、地下水的温度 二、地下水的颜色 三、地下水的透明度
四、地下水的嗅（气味）
五、地下水的味（味道）
六、地下水的比重
发挥人的感觉器官，相对应：眼睛看一看（二，三），鼻子闻一闻（四），嘴巴 尝一尝（五），触觉体会一下温度（一，六）等。
一、地下水的温度
• 水温变化范围可达100℃以上。在寒带和多年积雪地带，浅层的地下
3.重碳酸根离子（HCO3-）
• HCO3-分布广，含量不高，一般＜1g/L。HCO3-是低盐量地下 水的主要成分。 • 来源:碳酸盐类如石灰岩、白云岩或泥灰岩的溶解： •
•
CaCO
3
+ H2O + CO
2 2
→Ca2+ +2HCO3→Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3-
CaMg（CO3）2 +2H2O +2CO
（一）地下水中的主要离子成分 7
第 二 节
地 下 水 的 化 学 成 分
一、地下水的化学成 分
60多种
（二）地下水中的主要气体成分
（三）地下水中的胶体成分 （四）地下水中的有机质及细菌成分
1.地下水的酸碱性 ph 二、地下水的化学性质 2.地下水的总矿化度 M 3.地下水的硬度 4.地下水的侵蚀性
六、地下水的比重
• 地下水的比重近于1：取决于水中所含盐分的多少。 当水中溶解了较多的盐分时，比重可达1.2～1.3。 • 地下水的导电性及放射性： • 导电性取决于含电解质的数量与性质（即各种离 子的含量与离子价），离子含量越多，离子价越 高，则水的导电性就越强。 • 放射性取决于其中放射性物质的含量，地下水不 同程度上或多或少地都具有放射性，但其含量一 般极微，循环于放射性矿床的地下水其放射性相 应增强。
地下水组分特征教学课件
某地区地下水污染治理案例
总结词
该案例介绍了某地区地下水污染的来源和治理措施。
详细描述
某地区地下水污染主要来源于工业废水和生活污水的排放。为了治理该地区的地下水污染，采取了一系列措施， 包括源头控制、污水治理和生态修复等。经过多年的治理，该地区地下水质量得到明显改善，恢复了生态平衡。
某地区地下水保护实践案例
含有硫酸根离子（SO4^2-）和重碳酸根离 子（HCO3-）。这种水味道苦涩，不宜直 接饮用。
氯化物盐水型
淡水型
含有氯离子（Cl-）和钠离子（Na+）。这 种水味道咸苦，不宜直接饮用。
含有较低浓度的溶解固体，主要是重碳酸 根离子（HCO3-）和氯离子（Cl-）。这种 水是良好的饮用水源。
03
地下水组分特征分析
地下水的主要离子
阳离子
主要有钙离子（Ca^2+）、镁离子（Mg^2+）、钠离子（Na+）等。这些离 子主要来源于地壳岩石的风化和溶解。
阴离子
主要有重碳酸根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO4^2-）、氯离子（Cl-）等 。这些离子主要来源于岩石的溶解和大气降水的化学反应。
地下水的硬度分类
01
02
提高公众意识
加强地下水保护宣传教育，提 高公众对地下水资源的认识和
保护意识。
05
案例分析
某地区地下水组分特征分析
总结词
该案例介绍了某地区地下水的化学组分特征，包括主要离子、溶解性总固体和 pH值等。
详细描述
通过对某地区地下水进行长期监测和分析，发现该地区地下水的主要离子为 Ca2+、Mg2+、HCO3-等，溶解性总固体较高，pH值呈中性。这些组分特征反 映了该地区地下水的自然形成过程和地质环境。
02第二章 地下水资源调查
第二章地下水资源调查第一节地下水资源调查的目的、任务及工作步骤一、地下水资源调查的目的与任务地下水资源调查又称水文地质调查，其目的是查明天然及人为条件下地下水的形成、赋存和运移特征，地下水水量、水质的变化规律，为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供所需的资料。
虽然地下水资源调查的任务，视不同的用途和不同的精度要求而定，但都应查明地下水系统的结构、边界、水动力系统及水化学系统的特征，具体需查明下面3个基本问题：1）地下水的赋存条件。
查明含水介质的特征及埋藏分布情况。
2）地下水的补给、径流、排泄条件。
查明地下水的运动特征及水质、水量变化规律。
3）地下水的水文地球化学特征。
不仅要查明地下水的化学成分，还要查明地下水化学成分的形成条件。
地下水资源调查是一项复杂而重要的工作，其复杂性是由地下水自身特征所确定的。
地下水赋存、运动在地下岩石的空隙中，既受地质环境制约又受水循环系统控制，影响因素复杂多变，因此地下水资源调查需要采用种类繁多的调查方法，除采用地质调查方法之外，还要应用各种调查水资源的方法，调查工作十分复杂。
地下水资源调查又是一项基础性工作，其成果为国民经济发展规划及工程项目设计提供科学依据，为社会经济可持续发展及生态和环境保护服务，是一项极为重要的工作。
这就要求地下水资源调查人员既要掌握地下水的基本理论并具有较高水平的专业知识，又要熟练掌握地下水资源调查的基本方法，还要熟悉一些非专业的技术在地下水资源调查中的应用方法。
二、地下水资源调查工作的步骤地下水资源调查工作一般分三步进行，即准备工作、野外工作和室内资料整理工作。
（一）准备工作准备工作包括组织准备、技术准备及物资后勤管理工作准备，而其核心是技术准备工作中调查设计书的编写。
1．地下水资源调查设计书的定义设计书是调查工作的依据和总体调度方案，是完成地下水资源调查工作的关键环节，在编写设计书之前应充分收集、整理、研究前人资料，如水文、气象、地理、地貌、地质及水文地质等资料，根据现有资料，确定调查区的研究程度，对调查区水文地质条件和存在问题有初步认识。
地下水的硫和氯同位素组成特征与污染物
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。
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对于氢氧稳定同位素来说，蒸发和凝结是引起同 位素分馏的重要作用。一般来说，由于蒸发和凝 结所造成的同位素分馏，结果往往是，气相富集 较轻的同位素，而液相和固相富集较重的同位素。
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水与岩石同位素交换反应造成的分馏：
水资源与环境学院
岩石的δ18O值比水大，因此岩石与水发生同位素 交换的结果往往是，水富含18O，即水中δ18O增大。 这一现象常称为“氧-18漂移”。
1993 2.5
106
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三、千分偏差值(δ，‰)
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指样品的同位素比值(R样)相对于标准样品同位素比值(R标) 的千分偏差，即：
δ(‰)= R样 R标 1000 R标
δ值能直接反映出样品同位素组成相对于标准样品的变化方 向和程度。若δ>0，表明样品较标准样品富含重同位素； 若δ<0，表明样品较标准样品贫化重同位素；δ=0则表明样 品的重同位素含量与标准样品相同。
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2.2 大气降水的氢氧稳定同位素组成
一、大气降水线（GMWL）
1961年Craig通过对全球降水样品同位素资料 的分析指出，雨水的δ2H和δ18O值之间存在着线 性关系，并得出了如下的相关关系式：
D 8 18O 10
被称为Craig公式 .
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例如：δ 18O = +10 ‰，表示样品中的18O 比标准样多10 ‰。
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四、氢、氧同位素标准
水资源与环境学院
氢、氧同位素国际标准样品是“标准平均海水” （SMOW，standard mean ocean water），
D
(158 2) 10 6
H SMOW
18O 16O
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2.1 基本概念
水资源与环境学院
一、同位素丰度
指某一元素的各种同位素在该元素中所占的百分含量，即 用百分值表示的某一元素各种同位素的原子数和该元素原 子总数之比。
例如：自然界中18O的平均同位素丰度是0.205%，它 表示在十万个氧原子中有205个18O原子；
又如：海水的氧同位素丰度为： 16O = 99.763%, 17O = 0.0375%，18O = 0.1995%。
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第二章 地下水同位素组成特征
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地下水中的同位素：
包括水自身的氢、氧同位素，以及水中溶质的 同位素。
氢：1H、2H、3H； 氧：16O、17O 、18O 稳定同位素：12C和13C、32S和34S、28Si和30Si、86Sr 和88Sr、54Fe和56Fe等； 放射性同位素 ：14C、36Cl、238U、234U、131I等
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二、同位素比值 (R) 指物质（样品）中某元素的重同位素与常见轻同 位素含量(或丰度)之比，即：
R X* X
式中X*和X分别表示重同位素和常见轻同位素含量。
例如：海水氢、氧同位素的R值为：
RD
2H H
海水
Байду номын сангаас
158
2106
R18O
18 O 16 O 海水
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Plot of 34S of dissolved sulfate vs. chloride concentration in groundwater
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Plot of isotope fractionation between dissolved sulfate and total reduced sulfur vs. chloride concentration in groundwater
SMOW
(1993.4 2.5) 106
实际上并不存在供实验室使用的SMOW标准，而是使用美 国标准局配置的1号蒸馏水（NBS－1），它与SMOW标 准之间的关系为：
D 1.050 D
H SMOW
H NSB1
18O 16O
SMOW
1.008
18O 16O
NSB
1
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同位素分馏系数的通常表示方法：
A
RA R标 R标
1000
B
RB R标 R标
1000
RA
( A
1000
1)
R标
RB
( B
1000
1)
R标
AB
RA RB
AB
A B
1000 1 1000 1
A B
1000 1000
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七、氢氧稳定同位素分馏
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δ2H
δ18O
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硫同位素分馏：
一般在硫化氢氧化为硫或硫酸盐的过程中、海水 结晶出石膏的过程、石膏溶解的过程中，都没有 明显的硫同位素分馏。而在生物还原硫酸盐的过 程中，可以产生比较明显的分馏，而且这一过程 进行的越缓慢，分馏越明显。其分馏的结果是产 生的硫化氢中富集轻的同位素，而在硫酸盐中富 集重的同位素。
AB
RA RB
1 8O水 汽
（1
8O/1
6O）水
（1 8 O /1 6O）汽
式中，RA为A物质的同位素比值，RB为B物质的同位素比值。 αA－B>1，说明A物质比B物质富含重同位素；αA－B<1，则说 明B物质比A物质富含重同位素；αA－B=1，说明A、B物质 中的重同位素含量相同。
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H2O水←→ H2O汽
同位素分馏的结果使得重同位素相对富集于一种
物质或物相中，而轻同位素则在另一种物质或物 相中富集。
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同位素Rayleigh分馏
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六、同位素分馏系数
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通常用同位素分馏系数(α)来表示同一体系中两种物质(物相) 之间同位素分馏的程度，其定义式为：
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国际原子能机构（IAEA）推荐的氢氧同位素标准，采用海洋 蒸馏水，称为”维也纳标准平均海水”（VSMOW）。
D
(155 .76 0.05) 106
H VSMOW
18O 16O
VSMOW
(2005.2 0.45) 106
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水资源与环境学院
五、同位素分馏 同位素以不同比例分配于两种物质或物相中的现 象称为同位素的分馏。