穩定同位素在環境科學研究中的應用

黎秒

摘 要：近年來隨著經濟的不斷發展，環境污染日漸嚴重，已經逐漸開始影響人們的日常生活。因為穩定同位素是擁有特定組成的一種污染源構成要素，而且分析結果不僅精確，還穩定，特點顯著，所以已經被應用到各地區環境污染仲裁、環境污染來源分析當中。從當前穩定同位素在環境科學研究中的應用情況入手，結合近年來的工作經驗，提出如何提升同位素在環境科學研究中的應用質量。

關鍵詞：穩定同位素；環境科學

從質子被發現之后，相關專家學者就開始對穩定同位元素進行了長時間的研究。近年來科學技術有了長足的發展，并且隨著素質普測試技術的不斷完善，穩定同位素研究也有了一定的技術支持。除穩定同位素地球化學問題之外，同位素研究已經成為獨立形式的學科， 可以在醫療領域、農業領域以及其與各個領域中得到廣泛的應用。目前的同位素主要分成穩定同位素和放射同位素兩種形式，是物質同位素當中十分重要的一個構成要素之一。

1 穩定同位素分餾

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條件改變、化學條件改變等，都有可能會導致出現相間分布不均衡的問題，這種產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的表現形式之一，而且和普通同位素有一定的不同點，而且這種質量上的差異主要是體現在原子間結合力上的，不同的同位素化學反應、擴散情況是不同的，這也是產生分餾的主要因素之一。

2 穩定同位素在環境科學研究中的應用方式

2.1 穩定同位素對水污染的作用

穩定同位素技術可以在水污染處理中得到良好的應用，大部分地區都是將穩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，進而對各種已經發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，全面分析被考察對象的富營養化整體產生過程以及產生的歷史，明確不同富營養化的產生條件，為日后工作奠定基礎。

研究表明藻類的不斷繁衍以及人類耕作，是導致海水環境出現富營養化的主要因素。

2.2 穩定同位素對大氣污染的作用

穩定同位素是一種來源解析技術，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用到氣態污染物質確定以及各種大氣顆粒物質污染研究當中。

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

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

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

再通過相關技術實現溶劑的萃取，保證氣相色譜相互分離，并對導入的同位素比質譜進行全面分析。從當前社會發展的情況來看，該技術可以應用到大氣多環芳徑以及相關標準物質的研究中，并且還可以和城區、農村多環芳徑同位素進行全面比較，得出精確的結果。空氣當中存在的多環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進行采樣，并對采樣的結果以及各種元素組成進行分析。

分析對照結果發現，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 穩定同位素在土壤污染中的應用

土壤是主要是污染介質，因為通過抽樣檢驗等處理方式發現，我國大部分地區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 結語

通過對同位素進行分析，從當前穩定同位素在環境科學研究中的應用情況入手，結合近年來的工作經驗，提出如何提升同位素在環境科學研究中的應用質量。希望可以為后續的研究奠定理論與實踐提出，提升工作質量。

參考文獻：

[1] 馮建祥，黃敏參，黃茜，郭婕敏，林光輝.穩定同位素在濱海濕地生態系統研究中的應用現狀與前景[J].生態學雜志，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.鎘同位素技術在環境科學研究中的應用進展[J].生態學雜志，2014，02：525-536.

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

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