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用分析

董儒

摘 要：在我國經濟快速發展過程，農業的發展給我國提供了重要的支撐，但在農業發展過程中對于土壤的過度利用造成了嚴重的重金屬污染。為了保證人類生存環境的健康，加強土壤和沉積物重金屬污染的研究就成為現階段的重要目標。本文通過敘述了鉛鋅鎘同位素在進行土壤和沉積物重金屬污染溯源過程中的示蹤機理，歸納總結了鉛鋅鎘同位素在相關示蹤過程中的應用，并對應用進行了展望，為加強土壤和沉積物重金屬污染的治理提供了一定的指導意義。

關鍵詞：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，人類長期的食用含有重金屬的食物時就會給人體造成嚴重的危害如過量的食用Pb則會造成神經系統的損傷、骨骼及免疫系統的損傷等，過量的食用Cd則會造成肺癌、腎功能不全等疾病，過量的食用As則會造成各種血管疾病、皮膚癌等疾病。因此，重金屬污染給人體造成嚴重的傷害，危害人體的健康，這就需要加強對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用范圍較為廣泛，現階段的同位素溯源采用單一的鉛同位素時已經不能滿足示蹤的要求，多種同位素的應用在現代化的研究中才能實現土壤和沉積物重金屬污染的精確監測，鉛鋅鎘同位素在重金屬污染溯源的研究中可以相互進行補充，從而提高監測的準確度，為土壤和沉積物重金屬污染的防治提供了科學的依據。

1.鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染示蹤機理研究

1.1鉛同位素在土壤和沉積物重金屬溯源機理

在自然界中鉛同位素一般不會隨著物理化學的變化而發生變化，其同位素之間的分子質量相差較小，鉛同位素在土壤和沉積物重金屬污染物溯源的過程中不會受到源地區的初始環境的影響，不會因為環境的變化而產生分餾。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，通過對比相關的同位素數據圖形進行詳細的分析和描述，來進行土壤和沉積物重金屬污染的來源和遷移途徑的研究。

在以往的鉛同位素的測定方法中熱電離質譜和電感耦合等離子體質譜應用的范圍較多，相比而言熱電離質譜和電感耦合等離子體質譜在土壤和沉積物重金屬污染的示蹤過程中均可以滿足檢測精度較低的鉛同位素測量要求，但在使用過程中電感耦合等離子體質譜相對比于熱電離質譜而言具有檢測限制低，范圍廣等優點，在鉛同位素比值測定過程中具有較大的優勢，在近幾年來作為環境監測的常用方法。

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、成礦等活動中廣泛的進行了參與，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和冷凝過程外不會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量提供了可靠性，可以充分的彌補傳統的同位素測量的不足。

2. 鉛鋅鎘同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源中的應用

2.1鉛同位素在土壤和沉積物重金屬污染溯源中的應用

在土壤和沉積物重金屬污染的溯源研究中，鉛同位素與相關溯源區的組成具有一定的關聯性，使得鉛同位素得到了廣泛的應用。在相關的研究中，相關的研究人員對阿維薩諾地區進行了鉛同位素的比例監測重金屬的污染，監測結果表明該地區的人類日?；顒邮窃斐赏寥篮椭亟饘傥廴镜闹饕绊懸蛩?，同時應用鉛同位素對該地區的地下水和溪水進行了相關的研究，使得這一結論得到證實;同時在對馬里查河流域的土壤和重金屬溯源研究過程中，Bird等利用鉛同位素證實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過渡的對各種金屬礦產資源的開采造成的并建立的相關的分析模型分析了人為源所占的比例;另外，在我國的鉛同位素對土壤和沉積物重金屬的示蹤研究過程中，Peng等人分析了湖南湘江流域地區的主要污染源為自然源和人為源，并通過相應的模型計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用

在土壤和沉積物重金屬的污染溯源研究過程中，單純的采用鉛同位素進行示蹤已經滿足不了現代化的監測需要，因此，各種同位素的應用研究隨之而生，其中尤以鋅鎘同位素的研究居多。在對鋅同位素的應用研究過程中，John 等人把δ66Zn值范圍進行了擴展，把一些不在常用范圍之內的δ66Zn值歸納總結到了常見的δ66Zn值范圍內，使得在土壤和重金屬污染物的溯源過程中增加了相應的鋅源檢測范圍，同時Sonke等發現了鋅在精煉過程中通常會在殘渣中進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程中，在環境污染的檢測過程中可以檢測到鎘的同位素，對于鎘的氣態化所產生的同位素需要進行進一步的研究，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用，彌補單一的鉛同位素的研究過程中的缺陷，為我國土壤和沉積物重金屬污染物的監測提供一定的技術保障。

3.對現階段同位素溯源研究應用展望

為了給人類創造一個健康的生態環境，土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究就需要各個國家共同努力。在土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究過程中存在著許許多多的困難，單純依靠一個國家的努力是遠遠不夠的，因此在土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究過程中，加強各個國家之間的合作，加強多同位素聯合應用的研究，解決單一同位素示蹤過程中的模糊問題，提高監測的可靠性是現代化溯源研究中的關鍵問題，因此，加強鉛鋅鎘等同位素在土壤和沉積物重金屬污染研究中的聯合應用，對監測的精度和準確性存在著重要的研究意義，在此，對于后期的研究工作進行展望。

（1）多同位素的聯合在土壤和沉積物的重金屬污染物的溯源研究中應用較單一同位素的監測精度和可靠性較高，可以解決單一同位素研究過程中檢測結果模糊，結果粗略的問題，從而提高對于土壤和沉積物重金屬污染的監測，因此，多元的同位素示蹤研究應從特殊污染源及污染機制開始。

（2）為了更加準確的判斷出土壤和沉積物重金屬污染的來源，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，在今后的研究中對于過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鍵的作用。

4.結論

綜上所述，對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用前景，對于多元同位素的示蹤研究仍需要相關的研究人員進一步的完善，加強鉛鋅鎘同位素在相關技術上研究，彌補單一同位素示蹤過程中所造成的檢測數據不準確，數據模糊性較高等缺點，為滿足現代環境的監測需求提供相應的技術支持。

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