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稳定同位素如何用于追踪污染源和环境变化?

已有 780 次阅读 2023-8-10 20:11 |个人分类:地球科学|系统分类:科研笔记

     保护环境免受污染是全球性的挑战,这需要国际范围内的关注和合作,以保护我们的空气、水资源和土地资源。我们的空气、水以及土地中的天然和合成物质都有一个指纹,一种独特的化学特征,使它们能够被识别并从彼此区分出来。在这些污染物质中,让这种区分成为可能的是稳定同位素,我们将其称之为同位素指纹。为了可视化这种指纹,科学家们使用同位素比质谱法(Isotope Ratio Mass Spectrometry,简称IRMS)。天然样品材料中的同位素指纹是特定于区域或过程的,这意味着可以基于地理区域(空气中的颗粒物)、植物来源(有机物来源和运动)以及矿化过程(物质在自然界中的分解)来区分样品。这些过程可以常规性地使用碳、氮、硫、氧和氢同位素指纹来追踪,从而提供了源头识别和追踪环境变化的可能性,时间跨度从现在开始延伸到近期和深古时代。

   随着工业化和城市化的不断发展,人类活动不可避免地引入了各种污染物质,这些污染物质对环境造成了极大的影响。然而,通过分析污染物质中的稳定同位素,科学家们可以追踪污染物质的来源和分布,从而更好地理解环境变化的过程。

   稳定同位素分析的原理在于不同元素的同位素比例在自然界中是稳定的,并且在特定的地理环境和生物过程中会表现出特定的变化。举例来说,碳同位素在不同植物群落中的比例会有所不同,这使得科学家们能够通过分析土壤或植物样本中的碳同位素来推断植物的生长地点和类型。同样,氢同位素在降水中的比例随着气候和地理位置的变化而变化,因此可以通过分析水样本中的氢同位素来揭示水的来源和运动路径。

 此外,稳定同位素分析还可以用于追踪环境中污染物质的生物地球化学循环。例如,氮同位素在农业和废水排放中的应用使得科学家们能够追踪肥料和污水对水体的影响,从而帮助制定更有效的环境保护政策。

   稳定同位素分析为科学家们提供了一种有力的工具,用于追踪污染源和环境变化。通过深入研究污染物质中的同位素指纹,我们可以更好地了解污染物质的来源、分布和影响,从而为环境保护和可持续发展提供更有效的支持。这种方法不仅有助于指导政策制定,还有助于推动全球范围内的环境合作,共同应对日益严重的环境挑战。

参考资料:

https://www.thermofisher.com/ch/en/home/industrial/mass-spectrometry/isotope-ratio-mass-spectrometry-irms/gas-isotope-ratio-mass-spectrometry-irms.html





https://m.sciencenet.cn/blog-3549522-1398566.html

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1 许培扬

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