稳定同位素在环境科学研究中的应用

黎秒

摘 要：近年来随着经济的不断发展，环境污染日渐严重，已经逐渐开始影响人们的日常生活。因为稳定同位素是拥有特定组成的一种污染源构成要素，而且分析结果不仅精确，还稳定，特点显著，所以已经被应用到各地区环境污染仲裁、环境污染来源分析当中。从当前稳定同位素在环境科学研究中的应用情况入手，结合近年来的工作经验，提出如何提升同位素在环境科学研究中的应用质量。

关键词：稳定同位素；环境科学

从质子被发现之后，相关专家学者就开始对稳定同位元素进行了长时间的研究。近年来科学技术有了长足的发展，并且随着素质普测试技术的不断完善，稳定同位素研究也有了一定的技术支持。除稳定同位素地球化学问题之外，同位素研究已经成为独立形式的学科， 可以在医疗领域、农业领域以及其与各个领域中得到广泛的应用。目前的同位素主要分成稳定同位素和放射同位素两种形式，是物质同位素当中十分重要的一个构成要素之一。

1 稳定同位素分馏

因为同位素分子之间是有一定物理特征以及化学特征的，所以不同形式的地质条件改变、化学条件改变等，都有可能会导致出现相间分布不均衡的问题，这种产生了不均匀情况就是目前科学家在着力研究的同位素分餾课题，而且这种同位素分馏对当前社会发展的影响是比较大的。

因为同位素分馏属于常见同位素效应的表现形式之一，而且和普通同位素有一定的不同点，而且这种质量上的差异主要是体现在原子间结合力上的，不同的同位素化学反应、扩散情况是不同的，这也是产生分馏的主要因素之一。

2 稳定同位素在环境科学研究中的应用方式

2.1 稳定同位素对水污染的作用

稳定同位素技术可以在水污染处理中得到良好的应用，大部分地区都是将稳定同位素作为示踪剂来看待，对污染水体中的污染源进行分析，进而对各种已经发生的污染事件进行仲裁。

部分专家学者认为，课题项目的研究工作人员，可以通过对湖泊碳酸盐以及其与各种形式的污染，利用同位素当示踪剂等物质，全面分析被考察对象的富营养化整体产生过程以及产生的历史，明确不同富营养化的产生条件，为日后工作奠定基础。

研究表明藻类的不断繁衍以及人类耕作，是导致海水环境出现富营养化的主要因素。

2.2 稳定同位素对大气污染的作用

稳定同位素是一种来源解析技术，同时也是一种安全有效的示踪手段，所以近年来被人们广泛的应用到气态污染物质确定以及各种大气颗粒物质污染研究当中。

通过稳定同位素的应用，让碳、铅等稳定同位素更好的表现在日常工作中，并对介质多环芳径稳定稳定同位素燃烧之后出现的各种铅尘。通过多年来的不断研究，相关专家揭示了燃煤元多环芳径同位素比值问题，因为多环芳径的形成过程从本质上来看是一种环增大的过程，所以和传统工作模式下相对比较温和的转变过程，比如低温碳化工作过程来比较，芳香产物已经被烷基取代。

利用多环芳径以及稳定同位素信号灯形式，和煤同位素信号进行比较发现，二者之间的信号是十分相似的。温度的不断提升会导致环浓缩程度逐渐增加，而多环芳径会降低。

为了从根本上阐明如何将这些区分方式利用到煤燃烧多环芳径来源分析中，相关专家学者可以先对低温碳化植物土壤以及各地区的植被样品进行分析。不对含有碳气的溶胶多环芳径混合物碳同位素进行分析，首先找出包含15换多环芳径的一些气溶胶的样品，并通过高流量采样技术的形式将这些样品放置到滤膜中。

再通过相关技术实现溶剂的萃取，保证气相色谱相互分离，并对导入的同位素比质谱进行全面分析。从当前社会发展的情况来看，该技术可以应用到大气多环芳径以及相关标准物质的研究中，并且还可以和城区、农村多环芳径同位素进行全面比较，得出精确的结果。空气当中存在的多环芳径同位素组成变化比测量存在许多不确定因素，这些不确定因素会提升测定的难度。

国外专家学者通过使用稳定硫同位素比值的方式对降雪当中存在的可溶性硫进行分析，通过采样的形式，对不同海拔高度地区进行采样，并对采样的结果以及各种元素组成进行分析。

分析对照结果发现，降雪当中存在的硫主要成分包含了生物性的排放以及海盐气溶胶等。生物性的排放物以及海洋溶胶、陆生尘贡献比较小，主要硫来自于人类。

2.3 稳定同位素在土壤污染中的应用

土壤是主要是污染介质，因为通过抽样检验等处理方式发现，我国大部分地区的土壤当中都是有重金属的，并且重金属的污染程度也比较高。

所以从整体上来看，土壤污染物种类多、污染形势也比较复杂多样，所以对土壤进行探究的难度比较大。铅与碳等同位素作为目前主要的示踪手段，在研究土壤污染中可以起到良好的效果。

3 结语

通过对同位素进行分析，从当前稳定同位素在环境科学研究中的应用情况入手，结合近年来的工作经验，提出如何提升同位素在环境科学研究中的应用质量。希望可以为后续的研究奠定理论与实践提出，提升工作质量。

参考文献：

[1] 冯建祥，黄敏参，黄茜，郭婕敏，林光辉.稳定同位素在滨海湿地生态系统研究中的应用现状与前景[J].生态学杂志，2013，04：1065-1074.

[2] 魏荣菲，郭庆军，杨俊兴，朱光旭，张晗芝.Marc PETERS，王春雨，万鹰昕.镉同位素技术在环境科学研究中的应用进展[J].生态学杂志，2014，02：525-536.

[3] 冀春雷，徐庆，靳翔，刘世荣.树木年轮碳氢氧稳定同位素在全球气候变化研究中的应用[J].林业科学，2010，07：129-135.

[4] 李荣富，罗跃辉，曾洪玉，阮晓红，刘丛强.稳定同位素技术在环境水体氮的生物地球化学循环研究中的应用[J].南京大学学报（自然科学），2016，01：16-26.