氢氧同位素1
同位素示踪方法在地下水污染溯源中的应用研究
同位素示踪方法在地下水污染溯源中的应用研究地下水作为重要的水资源之一，被广泛应用于供水和灌溉等领域。
然而，由于人类活动和自然原因，地下水污染问题日益严重，给人们的生态环境和健康带来了严重威胁。
因此，地下水污染溯源研究具有重要的科学和应用价值。
其中，同位素示踪方法作为一种有效的技术手段，被广泛应用于地下水污染溯源的研究中。
同位素示踪法是利用元素同位素的特点来追踪和确定地下水中各种污染物的来源和流动路径。
同位素指的是同一个元素的原子个数相同但质量不同的不同原子，例如氢同位素有氢-1、氢-2、氢-3等等。
不同的同位素的比例在不同的物质来源中也不相同，这就成为追踪物质来源的一种指示。
首先，同位素示踪法可以通过分析地下水中污染物的同位素组成，确认污染物的来源。
不同地质环境中地下水的同位素特征有所差异，各种污染源也具有不同的同位素组成。
通过对地下水样品中的同位素进行测定分析，可以确定污染物来自哪个或哪些污染源。
例如，氮同位素在化肥和污水中的同位素组成有所不同，可以通过测定地下水中氮同位素组成的差异来追踪和识别化肥和污水对地下水的污染。
其次，同位素示踪法可以揭示地下水中污染物的迁移和转化过程。
污染物在地下水中的迁移过程中，会发生一系列的生物、物理和化学反应，导致同位素组成的变化。
通过对地下水样品中不同位置及不同时间的同位素进行测定，可以揭示污染物在地下水中的迁移路径和转化过程。
例如，硝酸盐是地下水中常见的污染物之一，硝酸盐在地下水中的转化过程中，氮同位素的比例会发生变化，通过测定地下水中硝酸盐氮同位素比例的变化，可以推断硝酸盐的转化过程和迁移路径。
此外，同位素示踪法还可以评估地下水的补给来源和补给速率。
地下水的补给来源和补给速率对地下水的质量和数量具有重要影响。
通过测定地下水中同位素的组成和比例，配合水文地质调查资料，可以评估地下水的补给来源和补给速率。
例如，氢氧同位素在降水中的比例与地下水中的比例具有明显的相关性，通过测定地下水中氢氧同位素的组成和比例，可以揭示地下水的补给来源和补给速率。
长白山天池水系常量离子和氢氧同位素地球化学示踪
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Байду номын сангаас
２ ０ １ ５ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
长 白山天池水 系常量离子和氢氧 同位素地球化学示踪
李 明 吴珍 汉 杨 智
（ 中国地质科学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ７； 淮河水资源保护科学研究所 ， 蚌埠 ２ ３ ３ ０ ０ １ ）
摘
要
采集天池火 山区的温泉水、 地下水和地表 水， 进 行 了常量离子 和氢氧 同位 素指标 测试 ， 进行 了水体 来源分析 。结果
第ｌ ５卷
第 ６期
２ ０ １ ５年 ２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ５ Ｎｏ ． ６ Ｆ ｅ ｂ ．２ ０１ ５
１ ６ ７ １ — １ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ — ０ ０ １ ６ — ０ ５
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
山地 区新 生 代火 山岩 厚 度 平 均 约 ３ ０ ０ ｍ， 长 白山 天
温 地热 资源 。 中国境 内与天 池火 山活 动有关 的现 代 水 热 流体 释放活 动集 中在 二道 白河上 游长 白聚龙 泉 群、 锦 江大 峡谷 上游 温 泉群 和天 池 火 山 口湖 滨 强 气
体释放 带 。 前 人对 长 白山 天池 火 山水 热活 动 的水 化学 、
关键词
长 白山天池
地球化学示踪
氢氧 同位素
氚含量
水化学
中图法分类号
Ｐ ５ ９ ７ ． １ ；
文献标志码
Ｂ
同位素在矿床学的应用—同位素矿床地球化学
不能直接得到岩浆水的δD、δ18O值， 但通过计算能得到。
不同研究者给出的δD值和δ18O值存在 很大差别。多数认为，把与“正常”岩浆 平衡的水(原始岩浆水)δD变化范围定为40‰~-80‰，δ18O5.5‰~9.5‰是可以接受 的。
(7) 热液水
它可以是岩浆热液、大气降水热液和 变质热液等。现在所说的热液水已不具有 成因意义，它可以是岩浆来源的气液，也 可以是其它类型的水，还可以是两种及其 以上水的混合。
热液水的氢、氧同位素组成是很复杂 的，必须就具体的矿床作具体的分析。
(8) 有机水
自然界中存在一种有机水，有机水的 D/H比值通过脱水作用、脱氢作用、氧化 作用和/或交换作用而直接或间接从有机物 质、沥青、煤、油母岩、石油、天然气等 转化而来。
大气降水的δD与δ18O的关系为：
δD=8δ18O+10 大气降水的氢、氧同位素组成随纬度、 高度、气温等的改变而发生明显的变化。 因为来自大气圈水的冷凝作用基本上是一 个平衡的过程，氢、氧的同位素分馏是呈 比例的。因此大气降水的δ18O和δD之间有 线性关系。不同地区大气降水δ18O与δD方 程式略有差别。
(一) 地质流体自然类型类型
地质流体在成矿作用中都起到重要媒 介作用，从古代的矿床到现代的地热区， 从洋底经岛弧区到大陆内部，都有一系列 成矿作用出现，一些大型、超大型矿床的 形成与流体作用有密切关系。
1 地质流体自然类型 对自然界水的类型的划分有不同的依据和
原则。按水的成因类型可划分为：
海水、大气降水、初生水、同生水和建造水、 岩浆水、变质水、热液水和有机水。
热液矿物同位素组成并不代表热液的 同位素组成。
在 很 情 况 下 ， δ34S 矿 物 ≠ δ34SΣs 、 δ13C 矿 物 ≠δ13CΣc。矿液中fS2和fCO2的逸度限制了 热液矿物的δ34S、δ13C的变化范围。从富 硫、碳的溶液中沉淀的含硫、碳矿物可以 比从贫硫、碳的溶液中沉淀的矿物具较大 范围的δ34S、δ13C值。
太行山两侧地区大气降水氢氧同位素特征研究
ＪＡ Ｃ ｏ（ｎ ， Ｕ Ｘｎｘ ｏ Ｆ Ｎ Ｄ ｎ—ｉｇ Ｚ Ｅ ＧＪ ｎ —ｕ ，Ｌ ｉｇｙｎ Ｇ Ｏ Ｘａ— ｉ Ｚ Ａ ａｇ Ｉ ｕ 一ｏｇ Ｙ ｉ— ａ ， Ａ ｅｇｘｎ ， Ｈ Ｎ ｉ ｇｋｎ Ｉ ｎ—ｕ ， Ｕ ｉ ｆ ， Ｈ Ｏ Ｙ ｎ ｔ ｉ ａ Ｑ ｏｅ
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同位素标准汇总
［注］ ：标准同位素丰度比值取值为 SMOW: D/H = (155.76± 0.10) 10-6 SMOW: 18O/16O = (2005.20± 0.43) 10-6 SMOW: 17O/16O= (373± 0.115) 10-6 PDB: 13C/12C = (11237.2± 90) 10-6 CDT: 34S/32S= (0.045± 93) 10-6 Air-N: 15N/14N = (3676.5± 8.1) 10-6 1、无机碳酸盐碳氧及有机碳同位素标准： 标样代号 NBS-18 NBS-18 NBS-19 NBS-19 NBS-19 IAEA -CO-1 IAEA -CO-1 IAEA -CO-8 IAEA -CO-8 IAEA -CO-9 IAEA -CO-9 LSVEC LSVEC GBW04405 GBW04405 GBW04406 GBW04406 GBW04407(有机) GBW04408(有机) GBW04416 GBW04416 GBW04417 GBW04417 标样代号 NBS-16 NBS-16 NBS-17 NBS-17 IGGCAS-CO2-1 IGGCAS-CO2-1 标样名称 碳酸岩 碳酸岩 大理岩 大理岩 大理岩 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 BaCO3 BaCO3 Li2CO3 Li2CO3 周口店灰岩 周口店灰岩 碳酸钙试剂 碳酸钙试剂 四川天然气碳粉 四川天然气碳粉 河北曲阳大理岩 河北曲阳大理岩 吉林延吉方解石 吉林延吉方解石 标样名称 工业钢瓶气 工业钢瓶气 美国西南气井 美国西南气井 佛山 CO2 气井 佛山 CO2 气井 同位素名称及(δ‰)
Ag2S Ag2S 高纯钢瓶气 SO2 标样名称 大气氮 (NH4)2SO4 (NH4)2SO4 KNO3 大气氮 (NH4)2SO4 (NH4)2SO4 KNO3 标样名称 SUCROSE Polyethylene Polyethylene Oil Oil 标样名称 Caffeine Caffeine Urea Urea Glycine Glycine Collagen Collagen Urea Urea 标样名称 Benzoic acid Benzoic acid
华东南相山铀矿田的氢氧同位素地球化学研究_孙占学
[收稿日期]2000-03-15;[责任编辑]余大良。
华东南相山铀矿田的氢氧同位素地球化学研究孙占学,李学礼,史维浚,周文斌,刘金辉(华东地质学院,临川 344000)[摘 要]矿物及包裹体水的氢氧同位素组成的研究结果表明,相山铀矿田成矿热液的D 18O 与D D 值分别变化于-6.7j ~-7.2j (SMOW)和-44.1j ~-52j ,属大气降水成因流体。
蚀变体系D 18O 的变化情况显示,与岩石作用的流体具低D 18O 的降水特征。
不同水/岩比值条件下的水)岩同位素平衡交换反应的理论计算和综合分析揭示,本矿田的铀成矿热液起源于大气降水与相山主要岩石的相互作用,岩浆水对成矿热液的贡献不大。
[关键词]相山铀矿田 氢氧同位素 地球化学[中图分类号]P619.14 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2001)03-0020-04相山矿田是我国最大的火山岩型热液铀矿田。
区内构造、水热蚀变和矿化作用十分发育,且经历了30多年的勘探与开采,积累了大量宝贵资料,因而引起了国内外地学工作者的极大兴趣。
关于相山矿田的同位素地质特征(Zhou &Li,1989;Sun et al.,1992;陈迪云等,1993)已进行过许多研究,从而大大加深了对该区成矿规律的认识。
但随着矿床的不断开采和大量新资料的积累,有必要对其进行更加深入的探讨。
1 相山矿田地质概况相山矿田位于华东南赣杭构造带西南端江西境内的相山火山盆地中,地处与断陷红盆相邻接的断块隆起上,大地构造位置属华南造山带的北部。
该火盆附近还有玉华山、礼陂等6个火山盆地分布。
相山火山盆地由一大型破火山口组成,东西长约26km,南北宽12km,面积约300km 2(图1),破火山口基底为前寒武系变质岩(片岩、千枚岩、板岩)及晚三叠)早侏罗世碎屑岩(砂岩、砂砾岩、页岩)夹煤层。
盖层为一套晚侏罗世的火山岩系。
火山岩系分成上下二组:下部打鼓顶组(J 3d),由砂砾岩、粉砂岩、熔结凝灰岩、流纹英安岩等组成;上部鹅湖岭组(J 3e),由砂砾岩、粉砂岩、熔结凝灰岩和巨厚层碎斑熔岩组成。
三种方法测试岩溶水样氢氧同位素的对比研究
三种方法测试岩溶水样氢氧同位素的对比研究杨会;王华;吴夏;唐伟;蓝高勇;涂林玲【摘要】通过高温热转换元素一同位素比值质谱法(TC/EA-IRMS)、多用途气体制备仪-同位素比值质谱法(GasbenchⅡ-IRMS)以及激光光谱法对岩溶水样进行对比检测,其结果显示:对于氢同位素,TC/EA-IRMS的精密度达到0.3‰,激光光谱法的精密度达到0.1‰,均优于GasbenchⅡ-IRMS的精密度1.4‰;对于氧同位素,GasbenchⅡ-IRMS的精密度达到0.02‰,激光光谱法的精密度达到0.04‰,优于TC/EA-IRMS的精密度0.16‰.使用激光光谱法测定岩溶水样的氢氧同位素,所需要的样品量少,精密度高,能够满足岩溶区样品的高精度测试要求.【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2018(037)004【总页数】6页(P632-637)【关键词】质谱法;光谱法;氢氧同位素;岩溶水【作者】杨会;王华;吴夏;唐伟;蓝高勇;涂林玲【作者单位】中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004;中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】O657;P642.250 引言随着同位素质谱技术的发展，测定水中稳定同位素技术越来越成为水科学研究的方法之一。
利用水中氢氧同位素技术能够示踪分析“大气降水-地表水-土壤水-地下水”之间的相互关系[1-4]，这在水文学、水文地质学、大气科学、生态学等领域有着广泛的应用。
【国家自然科学基金】_氢氧同位素_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
推荐指数 4 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106
科研热词 推荐指数 流体包裹体 6 氢氧同位素 6 稳定同位素 4 铜矿床 2 氢氧稳定同位素 2 氢氧同位素组成 2 re-os年龄 2 龟山岛 1 黄土丘陵区 1 降水线方程 1 降水线 1 降水-土壤水-地下水转化 1 铀矿床 1 邦布金矿 1 输入水 1 辉石 1 藏南 1 蒸发 1 结构oh 1 稳定性同位素 1 碳氢氧同位素 1 碱泉子金矿床 1 碰撞造山型金矿 1 矿床成因 1 瑞利分馏 1 环境同位素 1 物理化学条件 1 热转换元素分析同位素比质谱法 1 热液流体 1 激光拉曼 1 混合作用 1 液态不混溶 1 海南 1 浅海热液活动 1 沸腾 1 沂南金铜铁矿床 1 污染机理 1 水化学 1 氧同位素(δ 18o) 1 氢同位素(δ d) 1 氢、氧同位素 1 氘过量参数(d值) 1 气候变化 1 榆神府矿区 1 植物水分来源 1 树木年轮 1 松花江 1 新疆 1 新乡市 1 文峪金矿床 1 拉萨河流域 1 成矿物质 1
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13
C：CO22- →CO2 →C →CH4 →CO
34
S： 辉钼矿→黄铁矿→闪锌矿→磁黄铁 矿→黄铜矿→斑铜矿→硫镉矿→铜蓝→方 铅矿→辰砂→辉铜矿→辉锑矿→辉铋矿→ 辉银矿 在一个矿床中不同的矿物的同位素交换是 否达到平衡，上述分配序列是一个判别标 准。使用同位素温度计时，共存的矿物的 同位素组成必须符合上述序列。
第三讲
稳定同位素在矿床学中的 应用
思考题
1、同位素的分馏有哪些形式？ 2、各种同位素平衡条件下，相对重同位素递 减序列。 3、主要的同位素分析标准有哪些？ 4、什么是氧同位素的内部温度计和外部温度 计？应用时应该注意哪些问题？ 5、各种成因水的同位素组成的范围 6、说出集中氧同位素在矿床研究中的应用。
Pb:
CIT标准：18.625，15.475，36.300 GS4标准：16.158，15.406，35.841 NBS： 16.937，15.491，36.721
三、样品的表示方法：
δ18O=[（18O/16O）样品-（18O/16O）smow]/ （18O/16O） smow ×1000 ‰
第一节 概述
一、同位素分馏
不同的同位素组成的分子之间的相对质量差， 会对分子中原子的振荡、化合物的一系列的 物理常数和热力学函数产生一定成的影响， 因此在物质运动过程中会表现出同位素的分 馏现象。 同位素分馏是指在一个系统中，某元素的同 位素以不同的比值分配到两种物质货物相中 的现象。
3、 还原作用
海水硫酸盐与岩石中 Fe3+ 反应（无机作 用）： SO42- + 8Fe2+ + 10H+==H2S + 8Fe3+ + 4H2O
δ34S：20‰ （ 与还原程度有关 ）-5—20 ‰
有机还原的同位素分馏要显著得多。曾 在海相沉积物中发现硫化物比硫酸盐的 δ34S低60‰。
δD=[（D/H）样品-（D/H）smow]/ （D/H）smow ×1000 ‰ δ13C ＝［（ 13C ／ 13C ） 样 品 - （ 13C ／ 13C ） 标 准 ］／ （ 13C／ 13C）标准×1000‰ δ34S ＝ ［ （ 34S ／ 32S ） 样 品 - （ 34S ／ 32S ） 标 准 ］ ／ （ （ 34S／32S）标准×1000‰
PDB
S:
CDT标准（Canyon Diablo Troilite） Canyon Diablo铁陨石中的陨硫铁相的硫同 位素组成： 34S ／ 32S ＝ 0.0450045 ，一般 取δ34SCDT＝0 Sr： 美国国家标准局发布SRM987（纯碳酸锶） 的87Sr／86Sr＝0.71014±0.00020
轻元素的同位素之间的相对质量差比较大， 因此分馏比较明显，如H、O、C、S（Si、 Cl、B）等；而重元素的同位素分馏不显 著，如Pb、U、Th等。 两种物质间的分馏程度以同位素分馏系数 α表示 αA-B=RA/RB RA和RB表示两种物质的同 位素比值
发生同位素交换反应有不同的 类型：
（一）热力学分馏：
2、 氧化作用
不同的同位素化学反应的速度是有差别的。下 式中 A 和 ＊ A 、 P 和 ＊ P 分别表示某元素的轻、重 同位素。 AB+C=P (k1) *AB+C=*P (k2) 动力学分馏系数＝k1/k2 表生条件下，硫化物的氧化作用很快，分馏不 明显，硫化物与氧化的硫酸盐的S同位素组成相 似。 内生的硫酸盐比内生的硫化物的 δ34S 值要高得 多，可以以此区分硫酸盐的成因。
2、 蒸发-凝聚过程交换：
25℃时，平衡条件下水蒸发的分馏系数： α18O=(18O/16O)液体/( 18O/16O)蒸汽=1.0092 αD=(D/H)液体/(D/H)蒸汽=1.074 可见H同位素比O同位素分馏要显著
（二）动力学分馏：
1、 扩散作用: V代表不同同位素组成的分子的扩散速度 , m 代表不同同位素组成的分子的质量数。 如：VC16O/VC18O=1.022
C、O： PDB标准（Pee Dee Belemnite ，美国南 卡罗来纳州白垩系Pee Dee组中的拟箭石 制成的CO2）： δ13C＝0，δ18O＝0
PDB标准(拟箭石)与SMOW标准的转换:
δXPDB=δXSMOW+δSMOW-PDB+10-3 ×δXSMOWδSMOW-
对于碳酸盐样品有: δ18OSMOW=1.0307δ18OPDB+30.37
1、 同位素交换（不发生化学反应，只有同 位素的交换）： 16O (g) + C18O（g）= 16O18O(g) + C16O(g) 2 通式：A0X＋B＊X＝A＊X+B0X
同位素交换平衡条件下，重同位 素递降序列：
D： 白云母→金云母→硬柱石→绿泥石→角闪 石→十字石→黑云母 → 18O： 石英→白云母（硬石膏）→碱性长石、 方解石、文石→白榴石→白云母、霞石→钙长 石（蓝晶石） →蓝闪石（十字石） →硬柱石 →石榴石、普通辉石、闪石→黑云母→橄榄石 （榍石） →绿泥石→钛铁矿（金红石） →磁 铁矿（赤铁矿） →烧绿石
二、标准
O、H： SMOW 标 准 (Standard Water):δ18O＝0，δD＝0
Mean
Ocean
D/HSMOW=1.050D/H NBS-1 18O/16O 18 16 SMOW=1.008 O/ O NBS-1
V-SMOW（国际原子能委员会推荐标准，替代 SMOW）：由蒸馏的海水与少量其他水混合而 成。 δ18O＝0，δD＝0 NBS-1 标准（ Potome 河水的蒸馏水制成）： δD＝-47.1‰，δ18O＝-7.89‰
4、 生物作用：光合作用、细 菌作用等
6CO2+6H2O C6H12O6+6HO2 12CO 的化学键比13CO 的容易断开，更容 2 2 易进入有机质中。 Epstein(1971) 指出，绝大多数的陆生植 物 δ13C 在 -24—-34 ‰ 之间，水生、沙漠、 泥沼的植物在-6—-19 ‰，水藻、地衣在 -12—-23 ‰。