穩(wěn)定同位素在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用

黎秒

摘 要：近年來隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境污染日漸嚴重，已經(jīng)逐漸開始影響人們的日常生活。因為穩(wěn)定同位素是擁有特定組成的一種污染源構(gòu)成要素，而且分析結(jié)果不僅精確，還穩(wěn)定，特點顯著，所以已經(jīng)被應(yīng)用到各地區(qū)環(huán)境污染仲裁、環(huán)境污染來源分析當中。從當前穩(wěn)定同位素在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用情況入手，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗，提出如何提升同位素在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)定同位素；環(huán)境科學

從質(zhì)子被發(fā)現(xiàn)之后，相關(guān)專家學者就開始對穩(wěn)定同位元素進行了長時間的研究。近年來科學技術(shù)有了長足的發(fā)展，并且隨著素質(zhì)普測試技術(shù)的不斷完善，穩(wěn)定同位素研究也有了一定的技術(shù)支持。除穩(wěn)定同位素地球化學問題之外，同位素研究已經(jīng)成為獨立形式的學科， 可以在醫(yī)療領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及其與各個領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。目前的同位素主要分成穩(wěn)定同位素和放射同位素兩種形式，是物質(zhì)同位素當中十分重要的一個構(gòu)成要素之一。

1 穩(wěn)定同位素分餾

因為同位素分子之間是有一定物理特征以及化學特征的，所以不同形式的地質(zhì)條件改變、化學條件改變等，都有可能會導致出現(xiàn)相間分布不均衡的問題，這種產(chǎn)生了不均勻情況就是目前科學家在著力研究的同位素分餾課題，而且這種同位素分餾對當前社會發(fā)展的影響是比較大的。

因為同位素分餾屬于常見同位素效應(yīng)的表現(xiàn)形式之一，而且和普通同位素有一定的不同點，而且這種質(zhì)量上的差異主要是體現(xiàn)在原子間結(jié)合力上的，不同的同位素化學反應(yīng)、擴散情況是不同的，這也是產(chǎn)生分餾的主要因素之一。

2 穩(wěn)定同位素在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用方式

2.1 穩(wěn)定同位素對水污染的作用

穩(wěn)定同位素技術(shù)可以在水污染處理中得到良好的應(yīng)用，大部分地區(qū)都是將穩(wěn)定同位素作為示蹤劑來看待，對污染水體中的污染源進行分析，進而對各種已經(jīng)發(fā)生的污染事件進行仲裁。

部分專家學者認為，課題項目的研究工作人員，可以通過對湖泊碳酸鹽以及其與各種形式的污染，利用同位素當示蹤劑等物質(zhì)，全面分析被考察對象的富營養(yǎng)化整體產(chǎn)生過程以及產(chǎn)生的歷史，明確不同富營養(yǎng)化的產(chǎn)生條件，為日后工作奠定基礎(chǔ)。

研究表明藻類的不斷繁衍以及人類耕作，是導致海水環(huán)境出現(xiàn)富營養(yǎng)化的主要因素。

2.2 穩(wěn)定同位素對大氣污染的作用

穩(wěn)定同位素是一種來源解析技術(shù)，同時也是一種安全有效的示蹤手段，所以近年來被人們廣泛的應(yīng)用到氣態(tài)污染物質(zhì)確定以及各種大氣顆粒物質(zhì)污染研究當中。

通過穩(wěn)定同位素的應(yīng)用，讓碳、鉛等穩(wěn)定同位素更好的表現(xiàn)在日常工作中，并對介質(zhì)多環(huán)芳徑穩(wěn)定穩(wěn)定同位素燃燒之后出現(xiàn)的各種鉛塵。通過多年來的不斷研究，相關(guān)專家揭示了燃煤元多環(huán)芳徑同位素比值問題，因為多環(huán)芳徑的形成過程從本質(zhì)上來看是一種環(huán)增大的過程，所以和傳統(tǒng)工作模式下相對比較溫和的轉(zhuǎn)變過程，比如低溫碳化工作過程來比較，芳香產(chǎn)物已經(jīng)被烷基取代。

利用多環(huán)芳徑以及穩(wěn)定同位素信號燈形式，和煤同位素信號進行比較發(fā)現(xiàn)，二者之間的信號是十分相似的。溫度的不斷提升會導致環(huán)濃縮程度逐漸增加，而多環(huán)芳徑會降低。

為了從根本上闡明如何將這些區(qū)分方式利用到煤燃燒多環(huán)芳徑來源分析中，相關(guān)專家學者可以先對低溫碳化植物土壤以及各地區(qū)的植被樣品進行分析。不對含有碳氣的溶膠多環(huán)芳徑混合物碳同位素進行分析，首先找出包含15換多環(huán)芳徑的一些氣溶膠的樣品，并通過高流量采樣技術(shù)的形式將這些樣品放置到濾膜中。

再通過相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)溶劑的萃取，保證氣相色譜相互分離，并對導入的同位素比質(zhì)譜進行全面分析。從當前社會發(fā)展的情況來看，該技術(shù)可以應(yīng)用到大氣多環(huán)芳徑以及相關(guān)標準物質(zhì)的研究中，并且還可以和城區(qū)、農(nóng)村多環(huán)芳徑同位素進行全面比較，得出精確的結(jié)果。空氣當中存在的多環(huán)芳徑同位素組成變化比測量存在許多不確定因素，這些不確定因素會提升測定的難度。

國外專家學者通過使用穩(wěn)定硫同位素比值的方式對降雪當中存在的可溶性硫進行分析，通過采樣的形式，對不同海拔高度地區(qū)進行采樣，并對采樣的結(jié)果以及各種元素組成進行分析。

分析對照結(jié)果發(fā)現(xiàn)，降雪當中存在的硫主要成分包含了生物性的排放以及海鹽氣溶膠等。生物性的排放物以及海洋溶膠、陸生塵貢獻比較小，主要硫來自于人類。

2.3 穩(wěn)定同位素在土壤污染中的應(yīng)用

土壤是主要是污染介質(zhì)，因為通過抽樣檢驗等處理方式發(fā)現(xiàn)，我國大部分地區(qū)的土壤當中都是有重金屬的，并且重金屬的污染程度也比較高。

所以從整體上來看，土壤污染物種類多、污染形勢也比較復雜多樣，所以對土壤進行探究的難度比較大。鉛與碳等同位素作為目前主要的示蹤手段，在研究土壤污染中可以起到良好的效果。

3 結(jié)語

通過對同位素進行分析，從當前穩(wěn)定同位素在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用情況入手，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗，提出如何提升同位素在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用質(zhì)量。希望可以為后續(xù)的研究奠定理論與實踐提出，提升工作質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 馮建祥，黃敏參，黃茜，郭婕敏，林光輝.穩(wěn)定同位素在濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J].生態(tài)學雜志，2013，04：1065-1074.

[2] 魏榮菲，郭慶軍，楊俊興，朱光旭，張晗芝.Marc PETERS，王春雨，萬鷹昕.鎘同位素技術(shù)在環(huán)境科學研究中的應(yīng)用進展[J].生態(tài)學雜志，2014，02：525-536.

[3] 冀春雷，徐慶，靳翔，劉世榮.樹木年輪碳氫氧穩(wěn)定同位素在全球氣候變化研究中的應(yīng)用[J].林業(yè)科學，2010，07：129-135.

[4] 李榮富，羅躍輝，曾洪玉，阮曉紅，劉叢強.穩(wěn)定同位素技術(shù)在環(huán)境水體氮的生物地球化學循環(huán)研究中的應(yīng)用[J].南京大學學報（自然科學），2016，01：16-26.