环境同位素

摘要： 实验室是高校和科研机构教学、科学研究的重要依托,实验室建设及运行的效果将直接影响教学和科研成果的质量。目前大多数实验室在建设伊始集合优势力量,组建优势团队并吸收大量资金及资源,购置专业仪器设备与构建实验平台,但往往存在实验室生命周期短或不能达到预期定位等诸多问题。为使国家资金及资源发挥最有效的作用并达成实验室建设的目标,需要高度重视实验室的运行管理。澳大利亚联邦科工组织环境同位素实验室是世界一流的同位素检测和分析机构,至今已有近40多年的历史,实现了自我更新,形成良性生态。根据该实验室的发展、壮大及运行维护历史,总结其成功经验,结合我国目前大型实验室建设和发展中的一些不足,提出实验室建设和发展的建议,希望对我国实验室建设及管理提供借鉴。

摘要： 水资源短缺的鄂尔多斯盆地内地下水遭受硝酸盐(NO_(3)^(-))污染等问题日益突出,识别盆地不同地下水流系统的NO_(3)^(-)分布规律及其成因,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地北部湖泊集中区白垩系地下水系统为研究对象,基于水化学和聚类-主成分分析划分地下水流系统级次,在此基础上对比分析不同级次地下水流系统中NO_(3)^(-)分布特征,综合水化学和环境同位素分析识别多级次地下水流系统中NO_(3)^(-)来源及其潜在过程。研究表明:研究区ρ(NO_(3)^(-))超出地下水质量标准(GB/T 14848-2017)Ⅲ类水标准的地下水样品集中在局部-中间地下水流系统,其超标率达到28%;区域地下水流系统中ρ(NO_(3)^(-))均值约为1 mg/L。研究区不同级次地下水流系统中ρ(NO_(3)^(-))分布特征主要与人类活动影响程度有关,而地下水蒸发富集和反硝化衰减作用对ρ(NO_(3)^(-))的影响可以忽略。其中,局部-中间地下水流系统受到人类活动产生的污染影响显著,其NO_(3)^(-)污染主要来源于无机铵肥和粪便污水等;区域地下水流系统可能尚未受到人类活动污染,其NO_(3)^(-)来源于天然有机氮矿化。

摘要： 岩溶水文特征是岩溶区生态环境可持续发展的关键驱动力。文章利用环境同位素示踪剂反馈的水动力过程,解译毛村地下河流域的水流特征。其流域内水体δD和δ^(18)O范围均位于大气降水δD和δ^(18)O的范围内,大气降水是流域主要的补给来源;基于δ^(13)C_(DIC)利用质量守恒定律计算岩溶水体中DIC来源于碳酸盐岩溶解的平均值为52.13‰,可揭示相关的水—碳酸盐岩相互作用历程;流域内岩溶水点^(222)Rn和EC值对大气降水的响应特征表明降水的蓄积作用可驱动深层岩溶裂隙水运移,且具有较强的稀释作用;基于^(222)Rn的衰变特征,计算6月份地下河管道有效水流速度为2427.49 m·d^(−1);西南岩溶地下河水流与地表水流相似,且对降水响应敏感。综合毛村地下河流域的水文地质条件及其水文点SI、^(222)Rn、δ^(13)C_(DIC)和δ^(18)O间的相关关系,环境同位素可更好地示踪岩溶裂隙水流特征,揭示岩溶含水系统的空间结构特征及水流路径。水化学环境天然示踪剂可提供有关岩溶含水系统的重要信息,对水动力学方法具有重要的补充作用。

摘要： 本文研究生态保护目标选定合适生态需水估算方法的过程中,主要通过环境同位素技术对区域生态需水特征的河道内外水力补给关系与水来源进行了研究,进而确定出最佳的生态水评估方法,在对相关研究进行分析时,采取室内遥感分析与野外现场勘察方法,并在水文循环分析的生态需水量计算流程图和方法基础上。最终计算出洮河流域河道内外的生态需水量。根据相关结果得出,洮河河道径流给补方式受大气降水影响,以大气降水给地下水单向补给河道水为主,而河道内外生态保护目标包括以下几点,分别是保护鱼类生长繁殖期的最低生存环境、保护天然降水满足草地林地生态需水量需求以及保护植被面积不锐减的问题。

摘要： 重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ(18)^O的分布特征,并对5组水文钻探井地下水样品进行分析.潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰,平均值为-80.34‰;δ(18)^O为-15.85‰~-10.66‰,平均值为-12.08‰.浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰,平均值为-84.79‰;δ(18)^O为-16.01‰~-10.52‰,平均值为-12.30‰.泉水δD为-102.06‰~-71.63‰,平均值为-84.10‰;δ(18)^O为-14.21‰~-9.70‰,平均值为-12.24‰.地表水δD为-90.53‰~-60.99‰,平均值为-72.58‰;δ(18)^O在-13.20‰~-9.54‰,平均值为-11.21‰.地下水δ(13)^C为-9.4‰~-5.6‰,平均值为-8.3‰,极差为3.8‰.结果表明:地下水与地表水均起源于当地大气降水.潜水与浅层承压水水力联系较强,潜水与浅层承压水属于同一含水系统.与浅层承压水相比,深层承压水年龄较大,在20 ka左右,属于沉积埋藏水.深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱.潜水与浅层承压水的δ(13)^C值较为接近,且接近大气CO_(2)的δ(13)^C值-7‰.研究区地下水中碳的主要来源为大气CO_(2).

摘要： 地下水是孔雀河流域农业灌溉的主要水源之一,其对本地区经济发展的支撑作用日益增强.为实现孔雀河流域水资源合理开发和生态保护,采用环境同位素和水化学方法,研究了孔雀河流域地下水与地表水关系.结果表明:地下水的主要补给来源为河水.含水层成因类型和现代河道分布共同控制着孔雀河流域地下咸淡水的空间分布格局;氢氧稳定同位素对不同水体的相互转化指示作用较强,但难以区别更新世与全新世的地下水;3H和14C放射性同位素组分对地下水循环演化及更新能力的指示作用较好,14C年龄变化特征可以很好指示承压水的运移方向和速率;13C可作为初步判断地下水类型或年龄的参考指示剂;大量渠系引水灌溉使得潜水接受地表水入渗补给能力增强,更新能力显著提高,但承压水目前的开采利用仍以消耗更新能力差的老水为主.当地应优化调整地下水开发格局,减少流域中游河套内农灌区承压水开采量,加大流域下游微咸水分布区潜水开采利用,降低潜水位,减轻土壤盐渍化,促进水土资源开发的良性循环.

摘要： 本文以水文地球化学理论为指导,基于研究区水文地质条件及矿山水害研究基础,构建了不同充水含水层水化学和氢、氧同位素基础特征值,结合不同煤层埋深煤矿含隔水层组合特征和导水裂隙带发育高度,综合识别了浅埋、中深埋和深埋多个煤矿的矿井水来源.研究结果显示,受水岩作用和水动力条件等因素影响,煤层上覆不同充水含水层地下水水化学类型和氢、氧同位素值差异明显;随着煤层埋深的增大,矿井水的矿化度呈显著增加趋势,氢、氧同位素整体呈减小趋势;在此基础上,综合采用水化学和环境同位素的方法对研究区不同煤层埋深煤矿的矿井涌水进行识别,认为浅埋煤矿矿井水为第四系松散含水层地下水和侏罗系砂岩含水层地下水的混合水,深埋和中深埋煤矿矿井水主要为侏罗系砂岩含水层地下水.

摘要： 绥阳汇善谷温泉是贵州省内碳酸盐岩分布区十分少有的锶-偏硅酸复合型天然温矿泉水.通过对研究区水文地质条件、温矿泉水的水文地球化学及环境同位素特征分析,认为汇善谷复合型温矿泉水的形成受水-岩作用和构造作用控制.温矿泉水中δ87 Sr/86 Sr同位素值0.7091～0.7092,指示锶元素来源于碳酸盐岩-蒸发盐岩建造中的含锶矿物,未见幔源锶供给.δD-18 O、δ34 SO2-4同位素表明,该温泉矿泉水在区域内接受大气降水后沿构造面向地下深部渗透循环增温,形成较高温度的地热水,并在CO2参与下与娄山关组天青石(SrSO4)和蒸发岩(CaSO4)及类质同象于石膏、文石、方解石等矿物发生水-岩作用形成富Sr-SO42-·HCO3--Ca·Mg型水.H2 SiO3形成在热储深度2172.8～2811.2m,热储温度68.9～85.4°C的地质条件下石英矿物的水解和地热水沿断裂对流循环过程中溶滤先期形成的硅化碳酸盐岩、石英脉矿物,使SiO2不断迁移、富集并结合水体中H+形成H2 SiO3型温矿泉水.

摘要： 分析伊犁河谷西部平原区地质条件与水文地质条件,结合2017、2018年研究区内采集的220组地表水及地下水样品的水化学、D、18O、3H及CFCs等指标测试结果,以伊犁河南北岸2个典型剖面为重点,分析了区域地下水环境同位素和水化学的空间分布特征.伊犁河谷西部平原区地下水主要接受山区降水补给,地形地貌和含水层岩性变化是控制区内地下水循环最主要的影响因素,区内地下水循环表现为多级次的循环演化特点,以伊犁河为界,伊犁河谷西部平原区南北两侧地下水水流系统可划分为局部、中间和区域等3个级次的地下水流系统.不同级次的地下水水流系统在循环范围和深度上存在一定差异.

摘要： 地热水的化学、环境同位素组成,记录了地热水补给来源、循环条件、水岩反应等很多基础信息,对这些信息认识的正确与否决定了地热资源开发的成败.沂沐断裂带临沂段地热资源十分丰富,近年来各地勘单位在区内开展了多个地热勘查项目,但对地热水特征性研究有限.本文在分析研究区地质和地热背景条件的基础上,研究了地热水的主要化学成分、环境同位素特征.区内不同位置水化学类型多样,矿化度差异较大,但主要受大气降水补给.地热水富含对人体有益的F、Sr、Li、偏硅酸,具有较高的医疗价值.3H、14C特征表明地热水滞留时间比较长,在3500a以上.地热温标计算的温度与出水口温度差异较大,表明开采过程中有大量浅层冷水混合.

摘要： 中国水资源短缺、水污染严重、洪涝灾害等水问题突出,水循环是解决水问题的基础,准确认识自然水循环与社会水循环过程,实现良性水循环是解决水问题唯一出路.水循环过程的认识需要水循环的综合观测,由于水问题的复杂性,需要充分利用现代技术,多元信息、多尺度耦合,建立中国水循环综合观测体系.基于中国生态系统研究网络(CERN)及水循环研究网络,在国内系统建立了中国环境同位素网络(China-Isotope:China Isotope Research Network in Waters),该网络包括中国大气降水同位素网络(CHNIP)、大江大河同位素网络(CHNIR)及重点流域水循环研究等.

摘要： 环境同位素示踪技术是近几年新发展起来的一项新技术.采用环境同位素作为天然示踪剂可以标识矿井水分布、运移和补给规律,为矿井水害的防治提供直接依据,为分析矿区地下水补给来源、各含水层之间的联系、地下水年龄及地下水混合比例等方面起了重要作用.实例表明,采用该技术具有快捷、准确以及易于推广应用等特点.

摘要： 再生水灌区水源包括再生水、地表水、地下水等,准确、客观的表征再生水灌区各水源之间的相互转换关系是开展多水源联合调度保障灌区用水安全和提高水资源利用率的关键.本研究采用环境同位素和水化学成分作为平原灌区水循环研究的示踪剂,揭示了灌区水循环特征.结果表明,灌区地表水和地下水之间存在强烈的水力联系,整个灌区的补给排泄关系主要是地表水补给地下水,人工抽取河道再生水灌溉农田产生深层渗漏,补给地下水是导致灌区地下水电导率明显波动变化的主要原因,同位素分析结果显示灌区再生水、地表水和地下水均呈现出强烈的蒸发浓缩作用,地表再生水对地下水的补给从北到南逐渐减弱.

摘要： 通过对关中盆地地下热水2H、180、13C、14C、34S分布特征的研究，阐述了关中盆地腹部与其周边地区地下热水环境同位素异同的现象及其水文地质意义，论证了关中盆地地下热水的补给循环及其赋存环境特征。研究区结果表明关中盆地地下热水中环境同位索δ180、δD、δ13C、δ14C、δ34S的分布除δD外均呈现中部富集，周边贫化趋势，指示关中盆地腹部成阳及西安城区1500m以下地下热水赋存环境相对封闭；地下热水滞留时间较长，以碳酸盐矿物溶觯为主的水岩反应强烈，地热储层中碳酸盐溶解对地热水中的HCO3-、δ180、δ13C有明显贡献，δD在盆地中部的贫化指示地下热水补给时的温度偏低，根据补给高程计算，西安、咸阳城区热水可能分别为秦岭和北山末次冰期雪水补给。

摘要： 根据福建省地热水样品水化学测试结果,本文对全省地热流体化学特征进行分析.福建省地热水多属碳酸氢钠型、重碳酸硫酸钠型、氯化钠钙型、硫酸碳酸氢钠型等四种水化学类型.绝大多数地热流体偏硅酸、氟等元素显著高于常温地下水.环境同位素研究结果表明,从内陆到沿海δ18O值呈逐渐增大的趋势,大气降雨是福建省地下热水主要的补给来源.福建省地热水源的补给高程分布于165.5～1551.8 m之间,丘陵地形造成各地海拔差异大,因此各地区的补给高程差异较明显.

摘要： 本文对长江三角洲扬-泰-靖地区第四系松散层地下水中环境同位素(D、18O、34S)的分布特征进行了分析,旨在揭示大气降水、长江水、潜水及承压水之间的水力联系,辨别地下水中硫酸盐的来源及其污染状况.研究结果表明潜水含水层接受大气降水及长江水的补给,硫酸盐主要为农业污染来源或与海源硫酸盐的混合.承压含水层主要接受大气降水的补给,与潜水含水层及长江之间的水力联系较差,硫酸盐来源不同.在研究区顶部和沿江地段的浅层孔隙承压水中,硫酸盐来源于硫化物的氧化;在东部的深层孔隙承压水中,硫酸盐主要来源于硫酸盐岩的溶解或海源硫酸盐的滞留,基本未受到潜水或地表水中硫酸盐的污染.

摘要： 顶板水是最直接困扰煤矿的水患.随着开采方式向现代化转变和开采强度的增加,煤层顶板岩体破坏强度也在增加,煤矿受顶板水害的威胁程度也随之加大.因此,深入研究顶板水害防治的勘查技术十分重要.因此以平朔三号井工矿为例,系统地介绍顶板水害勘查的主要内容和综合勘查方法;重点论述了遥感水文地质测绘、地球物理勘探、水化学及环境同位素等先进的勘查方法在煤矿床水文地质中的应用,以及"三图-双预测法"先进的顶板水害评价方法的应用.

摘要： 黄河流域的径流量以及人海水量大幅减少,断流现象日益严重;由于缺乏系统的水循环要素观测,气候变化和黄河流域梯田、淤地坝等人类活动对水循环机理的具体影响尚缺乏科学的评估依据,黄土高原地区地下水的补给来源问题也存在争议。为此,研究选取人类活动强烈的黄土高原丘陵沟壑区岔巴沟流域为对象,选取岔巴沟流域和曹坪西沟实验小流域,开展包括气象、水文等在内的水循环要素观测,进行坡面上的人工降雨实验,并对大气降水、地表水、地下水进行了定期、瞬时相结合的系统采样。结合不同水体的氢氧环境同位素组分和水化学信息,水循环观测实验将为详细研究岔巴沟流域现有条件下的水循环机理提供可靠的数据支撑,进而为丘陵沟壑区的生态与环境恢复问题提供科学建议。本文主要就水循环观测与实验的布设进行阐述,并简要介绍其中的部分成果。

摘要： 氢和氧的稳定同位素作为水起源的标记业已成为水文地质学和环境地质学的重要工具,被用来定量评价自然界的许多水文地质学和环境地质学过程.但是,难点是标记的确定,14C作为时钟可用于测定地下水年龄.然而,放射性碳是一个难于掌握的工具.困难是确定补给水到达潜水面时14C的初始放射性。

摘要： 本发明实现一种在放射性同位素制造上所用的具备充分的耐久性、耐热性且放射性活化程度能降低的放射性同位素制造用靶板。放射性同位素制造用靶板(10)中，对靶(1)进行支撑的支撑基板(2)具有石墨膜，石墨膜在膜面方向上的热导率为1200W/(m·K)以上，石墨膜的厚度为0.05μm以上且100μm以下。

摘要： 本发明提供了从水中分离O‑17同位素的方法及其浓缩O‑17同位素的方法。从水中分离17O的方法包括：将含17O的水与甲醛混合以制备甲醛水溶液；加热甲醛水溶液，生成含有水蒸气和甲醛蒸气的蒸汽混合物；光解离蒸汽混合物，获得含有去除17O的水、残留的甲醛和含有氢气及富含17O的一氧化碳的气体混合物。一种富含17O的水生产方法包括：在从水中分离17O之后，向气体混合物中加入氢气以引发催化甲烷化反应，通过甲烷化合成甲烷(CH4)和富含17O的水(H217O)。

摘要： 本发明涉及碳同位素分离方法及利用其的碳同位素浓缩方法,更具体地，涉及包括如下步骤的碳同位素分离方法及碳同位素浓缩方法,包括：将甲醛气体冷却至190K至250K的温度的冷却步骤；将冷却的甲醛气体光解以获得包括包含碳同位素的一氧化碳和氢气的混合气体以及残留甲醛的步骤。

摘要： 本发明公开了一种用于录井现场测量碳同位素的气相色谱—同位素分析联用装置，包括气相色谱仪、同位素分析仪，在气相色谱仪的鉴定器的排出口与同位素分析仪的进样口之间设置有控制流速的蠕动泵和控制温湿度的电子冷凝器，蠕动泵收集鉴定器中烃类气体燃烧生成的二氧化碳气体并控制流速，通过电子冷凝器控制温湿度后送达同位素分析仪进行碳同位素测量；气相色谱仪的预色谱柱、主色谱柱采用填充柱，色谱柱口径Φ3mm，预色谱柱柱长2.5m，主色谱柱柱长5m，色谱柱内填充60‑80目13X分子筛。本发明能够实现录井现场实时连续测量钻井液中轻烃含量及其所含甲烷、乙烷、丙烷碳同位素含量。满足同位素分析对单一气体间分离度以及温湿度的技术条件。

摘要： 本发明公开了一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法。该方法基于大型离子探针的高空间分辨率以及多接收杯做检测器的特征，实现了超高分辨率下(10％MRP＞10000)，使用多接收器跳峰同时测试水含量、氧同位素和氢同位素，在一次采集过程中，就完成了所有的离子的采集。本发明以两个磷灰石样品(Kovdor，Durango)和三个玻璃样品(LBS7H，LBS5H，LBS6H‑)作为分析对象示例，实现了基于大型离子探针的水含量、氧同位素和氢同位素同时分析，在保证分析精度的前提下，明显的缩短分析机时，提高了分析效率。

摘要： 提供了一种碳同位素分析设备1A，包括：二氧化碳同位素发生器40；设置有燃烧单元和二氧化碳同位素净化单元，所述燃烧单元从碳同位素生成包含二氧化碳同位素的气体；光谱仪10，包括具有一对反射镜的光学谐振器12a和12b和确定从光学谐振器12a和12b透射的光的强度的光电检测器15；和光发生器20A，包括：单个光源23；第一光纤21，传输来自光源的第一光；第二光纤22，产生波长比所述第一光更长的第二光，所述第二光纤从所述第一光纤21分光，并在下游与所述第一光纤21耦合；在所述第一光纤上的第一放大器25；在所述第二光纤22上的第二放大器26，所述第二放大器26的频带与所述第一放大器25的频带不同；以及非线性光学晶体24。

摘要： 本发明公开了一种氧同位素分离系统，包括一个纯化单元和三个分离单元，该三个分离单元分别为第一分离单元、第二分离单元和第三分离单元；纯化单元是由至少一个纯化装置组成；纯化单元的出料口与第一分离单元的进料口连接；第一分离单元、第二分离单元和第三分离单元均具有轻组分出料端和重组分出料端；第一分离单元的重组分出料端与第二分离单元的进料口连接，第二分离单元的重组分出料端与第三分离单元的进料口连接。本发明还公开了一种利用氧同位素分离系统生产氧同位素水的方法。该系统对氧同位素的分离效率较高，可以同时生产低氧十七水、高氧十七水和高氧十八水，并且所获得的氧同位素水的纯度较高。

摘要： 本申请实施例提供了一种氢同位素气体分析样品室及氢同位素气体测量装置。样品室包括：外壳，所述外壳的一侧形成开口；出射窗，密封地设置于所述开口处，以与所述外壳共同形成密封腔，其中，所述出射窗由允许X射线穿透的材料制成；进气管路，与所述密封腔连通，用于向所述密封腔内引入氢同位素气体；以及韧致辐射靶片，由能够与氢同位素气体中的β射线形成X射线的材料制成，所述韧致辐射靶片在所述密封腔内面对所述出射窗且与所述出射窗间隔设置。本申请实施例通过将韧致辐射靶片与出射窗分离设置，能够提高β射线形成X射线的转换效率，并且还有利于X射线经由出射窗出射以提高探头探测的X射线计数率，从而提高探测能力。

摘要： 本发明的实施例提供了一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置，包括：分离床和纯化器；其中，分离床被设置成从混合气体中吸收氢同位素气体，并将吸收的氢同位素气体释放至纯化器，分离床释放的氢同位素气体中含有由混合气体中除氢同位素气体之外的其他气体形成的杂质；纯化器被设置成接收分离床释放的氢同位素气体以及杂质，纯化器被设置成允许氢同位素气体通过但不允许杂质通过；分离床还被设置成接收未通过纯化器的氢同位素气体和杂质。

摘要： 本发明公开一种赤铁矿铁同位素组成标准样品的批量制备方法和赤铁矿铁同位素组成标准样品的用途。所述赤铁矿铁同位素组成标准样品的批量制备方法包括：提供赤铁矿粉末；向所述赤铁矿粉末中加入黏结剂混磨均匀，模压制成坯体；对所述多个坯体同时进行致密化处理，降温后得所述赤铁矿铁同位素组成标准样品。本发明旨在批量制备出一种铁同位素均一、易储存、适合长期使用的赤铁矿铁同位素组成标准样品。