鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源研究中的應(yīng)用分析

董儒

摘 要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程，農(nóng)業(yè)的發(fā)展給我國(guó)提供了重要的支撐，但在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)于土壤的過(guò)度利用造成了嚴(yán)重的重金屬污染。為了保證人類生存環(huán)境的健康，加強(qiáng)土壤和沉積物重金屬污染的研究就成為現(xiàn)階段的重要目標(biāo)。本文通過(guò)敘述了鉛鋅鎘同位素在進(jìn)行土壤和沉積物重金屬污染溯源過(guò)程中的示蹤機(jī)理，歸納總結(jié)了鉛鋅鎘同位素在相關(guān)示蹤過(guò)程中的應(yīng)用，并對(duì)應(yīng)用進(jìn)行了展望，為加強(qiáng)土壤和沉積物重金屬污染的治理提供了一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：同位素;重金屬污染;示蹤;土壤;沉積物

沉積物重金屬污染的主要污染載體是土壤，受污染的土壤可以不斷的向空氣、水或者沉積物中釋放重金屬，人類長(zhǎng)期的食用含有重金屬的食物時(shí)就會(huì)給人體造成嚴(yán)重的危害如過(guò)量的食用Pb則會(huì)造成神經(jīng)系統(tǒng)的損傷、骨骼及免疫系統(tǒng)的損傷等，過(guò)量的食用Cd則會(huì)造成肺癌、腎功能不全等疾病，過(guò)量的食用As則會(huì)造成各種血管疾病、皮膚癌等疾病。因此，重金屬污染給人體造成嚴(yán)重的傷害，危害人體的健康，這就需要加強(qiáng)對(duì)于土壤和沉積物重金屬的污染溯源研究。

土壤和沉積物的重金屬污染在研究過(guò)程中常用的方法為同位素溯源的方法，其中鉛鋅鎘同位素應(yīng)用范圍較為廣泛，現(xiàn)階段的同位素溯源采用單一的鉛同位素時(shí)已經(jīng)不能滿足示蹤的要求，多種同位素的應(yīng)用在現(xiàn)代化的研究中才能實(shí)現(xiàn)土壤和沉積物重金屬污染的精確監(jiān)測(cè)，鉛鋅鎘同位素在重金屬污染溯源的研究中可以相互進(jìn)行補(bǔ)充，從而提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，為土壤和沉積物重金屬污染的防治提供了科學(xué)的依據(jù)。

1.鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染示蹤機(jī)理研究

1.1鉛同位素在土壤和沉積物重金屬溯源機(jī)理

在自然界中鉛同位素一般不會(huì)隨著物理化學(xué)的變化而發(fā)生變化，其同位素之間的分子質(zhì)量相差較小，鉛同位素在土壤和沉積物重金屬污染物溯源的過(guò)程中不會(huì)受到源地區(qū)的初始環(huán)境的影響，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的變化而產(chǎn)生分餾。因此，鉛同位素在土壤和沉積物重金屬的溯源研究中起到重要的作用，通常采用的同位素為206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb 和206Pb/207Pb，通過(guò)對(duì)比相關(guān)的同位素?cái)?shù)據(jù)圖形進(jìn)行詳細(xì)的分析和描述，來(lái)進(jìn)行土壤和沉積物重金屬污染的來(lái)源和遷移途徑的研究。

在以往的鉛同位素的測(cè)定方法中熱電離質(zhì)譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜應(yīng)用的范圍較多，相比而言熱電離質(zhì)譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜在土壤和沉積物重金屬污染的示蹤過(guò)程中均可以滿足檢測(cè)精度較低的鉛同位素測(cè)量要求，但在使用過(guò)程中電感耦合等離子體質(zhì)譜相對(duì)比于熱電離質(zhì)譜而言具有檢測(cè)限制低，范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在鉛同位素比值測(cè)定過(guò)程中具有較大的優(yōu)勢(shì)，在近幾年來(lái)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的常用方法。

1.2鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染示蹤機(jī)理

在自然界中，鋅廣泛分布在巖石、礦物、和各種生物體中，在日常的成巖作用、成礦等活動(dòng)中廣泛的進(jìn)行了參與，而鎘在自然界中通常以Cd2+形式存在，在自然界中除了遷移蒸發(fā)和冷凝過(guò)程外不會(huì)造成鎘同位素的分餾，因此鋅和鎘同位素為土壤和沉積物重金屬的精確測(cè)量提供了可靠性，可以充分的彌補(bǔ)傳統(tǒng)的同位素測(cè)量的不足。

2. 鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源中的應(yīng)用

2.1鉛同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源中的應(yīng)用

在土壤和沉積物重金屬污染的溯源研究中，鉛同位素與相關(guān)溯源區(qū)的組成具有一定的關(guān)聯(lián)性，使得鉛同位素得到了廣泛的應(yīng)用。在相關(guān)的研究中，相關(guān)的研究人員對(duì)阿維薩諾地區(qū)進(jìn)行了鉛同位素的比例監(jiān)測(cè)重金屬的污染，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明該地區(qū)的人類日?；顒?dòng)是造成土壤和重金屬污染的主要影響因素，同時(shí)應(yīng)用鉛同位素對(duì)該地區(qū)的地下水和溪水進(jìn)行了相關(guān)的研究，使得這一結(jié)論得到證實(shí);同時(shí)在對(duì)馬里查河流域的土壤和重金屬溯源研究過(guò)程中，Bird等利用鉛同位素證實(shí)了馬里查河流域的土壤和沉積物重金屬污染是由于該地區(qū)過(guò)渡的對(duì)各種金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)采造成的并建立的相關(guān)的分析模型分析了人為源所占的比例;另外，在我國(guó)的鉛同位素對(duì)土壤和沉積物重金屬的示蹤研究過(guò)程中，Peng等人分析了湖南湘江流域地區(qū)的主要污染源為自然源和人為源，并通過(guò)相應(yīng)的模型計(jì)算了人為源在土壤和重金屬污染中所占的比例。

2.2鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源中的應(yīng)用

在土壤和沉積物重金屬的污染溯源研究過(guò)程中，單純的采用鉛同位素進(jìn)行示蹤已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)需要，因此，各種同位素的應(yīng)用研究隨之而生，其中尤以鋅鎘同位素的研究居多。在對(duì)鋅同位素的應(yīng)用研究過(guò)程中，John 等人把δ66Zn值范圍進(jìn)行了擴(kuò)展，把一些不在常用范圍之內(nèi)的δ66Zn值歸納總結(jié)到了常見(jiàn)的δ66Zn值范圍內(nèi)，使得在土壤和重金屬污染物的溯源過(guò)程中增加了相應(yīng)的鋅源檢測(cè)范圍，同時(shí)Sonke等發(fā)現(xiàn)了鋅在精煉過(guò)程中通常會(huì)在殘?jiān)羞M(jìn)行重鋅同位素的富集，增加了污染物的范圍，而在鎘同位素的研究過(guò)程中，在環(huán)境污染的檢測(cè)過(guò)程中可以檢測(cè)到鎘的同位素，對(duì)于鎘的氣態(tài)化所產(chǎn)生的同位素需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使得鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬的污染溯源研究中得到了廣泛應(yīng)用，彌補(bǔ)單一的鉛同位素的研究過(guò)程中的缺陷，為我國(guó)土壤和沉積物重金屬污染物的監(jiān)測(cè)提供一定的技術(shù)保障。

3.對(duì)現(xiàn)階段同位素溯源研究應(yīng)用展望

為了給人類創(chuàng)造一個(gè)健康的生態(tài)環(huán)境，土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究就需要各個(gè)國(guó)家共同努力。在土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究過(guò)程中存在著許許多多的困難，單純依靠一個(gè)國(guó)家的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此在土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究過(guò)程中，加強(qiáng)各個(gè)國(guó)家之間的合作，加強(qiáng)多同位素聯(lián)合應(yīng)用的研究，解決單一同位素示蹤過(guò)程中的模糊問(wèn)題，提高監(jiān)測(cè)的可靠性是現(xiàn)代化溯源研究中的關(guān)鍵問(wèn)題，因此，加強(qiáng)鉛鋅鎘等同位素在土壤和沉積物重金屬污染研究中的聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)監(jiān)測(cè)的精度和準(zhǔn)確性存在著重要的研究意義，在此，對(duì)于后期的研究工作進(jìn)行展望。

（1）多同位素的聯(lián)合在土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究中應(yīng)用較單一同位素的監(jiān)測(cè)精度和可靠性較高，可以解決單一同位素研究過(guò)程中檢測(cè)結(jié)果模糊，結(jié)果粗略的問(wèn)題，從而提高對(duì)于土壤和沉積物重金屬污染的監(jiān)測(cè)，因此，多元的同位素示蹤研究應(yīng)從特殊污染源及污染機(jī)制開(kāi)始。

（2）為了更加準(zhǔn)確的判斷出土壤和沉積物重金屬污染的來(lái)源，就需要從同位素的各種組成成分中分析出重金屬的污染歷史，在今后的研究中對(duì)于過(guò)渡金屬的同位素研究將在土壤和沉積物重金屬的污染溯源研究中起到關(guān)鍵的作用。

4.結(jié)論

綜上所述，對(duì)于土壤和沉積物重金屬污染溯源的研究仍然存在著巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于多元同位素的示蹤研究仍需要相關(guān)的研究人員進(jìn)一步的完善，加強(qiáng)鉛鋅鎘同位素在相關(guān)技術(shù)上研究，彌補(bǔ)單一同位素示蹤過(guò)程中所造成的檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)模糊性較高等缺點(diǎn)，為滿足現(xiàn)代環(huán)境的監(jiān)測(cè)需求提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

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