同位素入門知識PPT課件.ppt

基于同位素的氮源污染識別文獻匯報 夏云2018 1 31 2019 11 3 具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的一組核素稱為同位素 自然界同位素成分會發(fā)生變化 主要原因是同位素分餾造成 不可逆 輕穩(wěn)定同位素的相對質(zhì)量差較大 在自然作用過程中由于這種質(zhì)量差異引起的同位素相對豐度的變異 稱為同位素分餾 質(zhì)量不同的同位素分子具有不同的分子振動頻率和化學(xué)鍵強度 輕同位素形成的鍵比重同位素的鍵更易破裂 因此輕同位素的反應(yīng)速率高 易在生成物中聚集 2 2019 11 3 同位素分餾的通用表達法 Expression 選定某一個樣品的R值做標準 其它樣品的R值與該標準對照 便可知道這些樣品的同位素比標準富集或貧化的程度 通常 這種相對富集或相對貧化的程度用 表示 R樣 R標 R標 1000 0 樣品比標準更富集 0 比標準更貧化 0 與標準具相同同位素比值 3 2019 11 3 一些國際通用標準 InternationalStandard SMOW standardmeanoceanwaterH O同位素標準PDB PeedeeBelemnite 南卡羅林納州白堊系 C O同位素CDT CanyonDiablotroilite 亞利桑納州迪亞布羅峽谷鐵隕石中的隕硫鐵 S同位素氮同位素一般用大氣氮 AIR 作為標準 氧同位素采用維也納標準海水 VSMOW 作為標準 4 2019 11 3 根據(jù)測得數(shù)據(jù)分析判斷 1 來源初診2 遷移轉(zhuǎn)化過程判斷3 全面考慮影響因素 建立模型準確計算 1 選取或建立模型2 根據(jù)定性結(jié)果對模型進行校準3 得出結(jié)果 同位素源識別 5 2019 11 3 氮來源 水生生物 懸浮或溶解的含氮有機物 動物腐殖質(zhì)等 有機農(nóng)藥等 大氣沉降 化學(xué)肥料 土壤有機質(zhì)硝化 牲畜糞便 生活污水 溶解或懸浮的含氮礦物質(zhì) 硝酸鹽 亞硝酸鹽等 氮 有機氮 無機氮 6 2020 1 8 這些生化反應(yīng)均會導(dǎo)致氮同位素發(fā)生分餾作用 因此不同來源的硝酸鹽 15N值會有所差異 7 2019 11 3 8 2020 1 8 基于氮氧雙同位素法的硝酸鹽來源與遷移轉(zhuǎn)化識別 9 2019 11 3 氨化過程 硝化過程 反硝化過程引起的分餾分別是 1 12 29 40 5 其中反硝化作用的影響最大 由于生物體降解 土壤有機氮礦化 地下水運動等過程需要持續(xù)較長的時間 使得滯留氮庫向河流的輸移過程可能需要幾個月到幾十年 10 2020 1 8 質(zhì)量平衡混合模型 只能用于確定潛在污染源不超過3種的情況 未考慮分餾作用 應(yīng)用范圍有限 11 2020 1 8 SIAR混合模型 該模型的優(yōu)點在于能評價多種污染源的貢獻比例 且模型考慮了同位素分餾效應(yīng)的影響 但其缺點是污染源很小的同位素組成變化就會導(dǎo)致模型結(jié)果有很大的波動 通過定義k個來源n個混合物的j個同位素 來估算混合物中各來源貢獻比例的概率 分布混合模型如圖 12 2020 1 8 IsoSource模型 IsoSource模型以質(zhì)量平衡混合模型為基礎(chǔ) 在該模型中 在一定增量范圍內(nèi) 使用標準線型混合模型來模擬每一種可能污染比例 和為1 模型在混合計算中滿足同位素質(zhì)量守恒 通過測試的同位素值信息來確定混合物各部分的比例范圍 因而同樣可以用來估算各種硝酸鹽來源對河流硝酸鹽污染的貢獻率 計算出的每個解代表了一個資源百分比的組合 在軟件中設(shè)置好模型的增量參數(shù) increment 和容差參數(shù) tolerance 模型利用迭代方法計算出水樣中不同污染來源所占貢獻率的概率分布圖 并給出所有來源計算結(jié)果的平均值 不同來源所有可能的百分比組合則按下式計算 13 2020 1 8 SWAT模型 14 2020 1 8 15 2020 1 8 如何利用最少指標得到最準確的數(shù)據(jù) 有沒有更好的替代指標使得工作量小且結(jié)果準確 用不用測當(dāng)?shù)卦次廴就凰胤秶?滯留作用會影響同位素值 使得計算得到的同位素值存在誤差 分餾作用的程度怎樣判斷 全面深入分析氮源在遷移轉(zhuǎn)化過程中對同位素值的影響因素 建立模型定量分析氮的分餾作用對同位素源識別具有重要意義 精確性的保證 從采樣點的設(shè)置 樣品預(yù)處理到最終的模型計算都會對結(jié)果產(chǎn)生影響 如何有效提取和純化樣品 避免同位素制備過程中的同位素污染及分餾 綜合考