董儒

摘 要：在我国经济快速发展过程，农业的发展给我国提供了重要的支撑，但在农业发展过程中对于土壤的过度利用造成了严重的重金属污染。为了保证人类生存环境的健康，加强土壤和沉积物重金属污染的研究就成为现阶段的重要目标。本文通过叙述了铅锌镉同位素在进行土壤和沉积物重金属污染溯源过程中的示踪机理，归纳总结了铅锌镉同位素在相关示踪过程中的应用，并对应用进行了展望，为加强土壤和沉积物重金属污染的治理提供了一定的指导意义。

关键词：同位素;重金属污染;示踪;土壤;沉积物

沉积物重金属污染的主要污染载体是土壤，受污染的土壤可以不断的向空气、水或者沉积物中释放重金属，人类长期的食用含有重金属的食物时就会给人体造成严重的危害如过量的食用Pb则会造成神经系统的损伤、骨骼及免疫系统的损伤等，过量的食用Cd则会造成肺癌、肾功能不全等疾病，过量的食用As则会造成各种血管疾病、皮肤癌等疾病。因此，重金属污染给人体造成严重的伤害，危害人体的健康，这就需要加强对于土壤和沉积物重金属的污染溯源研究。

土壤和沉积物的重金属污染在研究过程中常用的方法为同位素溯源的方法，其中铅锌镉同位素应用范围较为广泛，现阶段的同位素溯源采用单一的铅同位素时已经不能满足示踪的要求，多种同位素的应用在现代化的研究中才能实现土壤和沉积物重金属污染的精确监测，铅锌镉同位素在重金属污染溯源的研究中可以相互进行补充，从而提高监测的准确度，为土壤和沉积物重金属污染的防治提供了科学的依据。

1.铅锌镉同位素在土壤和沉积物重金属污染示踪机理研究

1.1铅同位素在土壤和沉积物重金属溯源机理

在自然界中铅同位素一般不会随着物理化学的变化而发生变化，其同位素之间的分子质量相差較小，铅同位素在土壤和沉积物重金属污染物溯源的过程中不会受到源地区的初始环境的影响，不会因为环境的变化而产生分馏。因此，铅同位素在土壤和沉积物重金属的溯源研究中起到重要的作用，通常采用的同位素为206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb 和206Pb/207Pb，通过对比相关的同位素数据图形进行详细的分析和描述，来进行土壤和沉积物重金属污染的来源和迁移途径的研究。

在以往的铅同位素的测定方法中热电离质谱和电感耦合等离子体质谱应用的范围较多，相比而言热电离质谱和电感耦合等离子体质谱在土壤和沉积物重金属污染的示踪过程中均可以满足检测精度较低的铅同位素测量要求，但在使用过程中电感耦合等离子体质谱相对比于热电离质谱而言具有检测限制低，范围广等优点，在铅同位素比值测定过程中具有较大的优势，在近几年来作为环境监测的常用方法。

1.2锌镉同位素在土壤和沉积物重金属污染示踪机理

在自然界中，锌广泛分布在岩石、矿物、和各种生物体中，在日常的成岩作用、成矿等活动中广泛的进行了参与，而镉在自然界中通常以Cd2+形式存在，在自然界中除了迁移蒸发和冷凝过程外不会造成镉同位素的分馏，因此锌和镉同位素为土壤和沉积物重金属的精确测量提供了可靠性，可以充分的弥补传统的同位素测量的不足。

2. 铅锌镉同位素在土壤和沉积物重金属污染溯源中的应用

2.1铅同位素在土壤和沉积物重金属污染溯源中的应用

在土壤和沉积物重金属污染的溯源研究中，铅同位素与相关溯源区的组成具有一定的关联性，使得铅同位素得到了广泛的应用。在相关的研究中，相关的研究人员对阿维萨诺地区进行了铅同位素的比例监测重金属的污染，监测结果表明该地区的人类日常活动是造成土壤和重金属污染的主要影响因素，同时应用铅同位素对该地区的地下水和溪水进行了相关的研究，使得这一结论得到证实;同时在对马里查河流域的土壤和重金属溯源研究过程中，Bird等利用铅同位素证实了马里查河流域的土壤和沉积物重金属污染是由于该地区过渡的对各种金属矿产资源的开采造成的并建立的相关的分析模型分析了人为源所占的比例;另外，在我国的铅同位素对土壤和沉积物重金属的示踪研究过程中，Peng等人分析了湖南湘江流域地区的主要污染源为自然源和人为源，并通过相应的模型计算了人为源在土壤和重金属污染中所占的比例。

2.2锌镉同位素在土壤和沉积物重金属污染溯源中的应用

在土壤和沉积物重金属的污染溯源研究过程中，单纯的采用铅同位素进行示踪已经满足不了现代化的监测需要，因此，各种同位素的应用研究随之而生，其中尤以锌镉同位素的研究居多。在对锌同位素的应用研究过程中，John 等人把δ66Zn值范围进行了扩展，把一些不在常用范围之内的δ66Zn值归纳总结到了常见的δ66Zn值范围内，使得在土壤和重金属污染物的溯源过程中增加了相应的锌源检测范围，同时Sonke等发现了锌在精炼过程中通常会在残渣中进行重锌同位素的富集，增加了污染物的范围，而在镉同位素的研究过程中，在环境污染的检测过程中可以检测到镉的同位素，对于镉的气态化所产生的同位素需要进行进一步的研究，使得锌镉同位素在土壤和沉积物重金属的污染溯源研究中得到了广泛应用，弥补单一的铅同位素的研究过程中的缺陷，为我国土壤和沉积物重金属污染物的监测提供一定的技术保障。

3.对现阶段同位素溯源研究应用展望

为了给人类创造一个健康的生态环境，土壤和沉积物的重金属污染物的溯源研究就需要各个国家共同努力。在土壤和沉积物的重金属污染物的溯源研究过程中存在着许许多多的困难，单纯依靠一个国家的努力是远远不够的，因此在土壤和沉积物的重金属污染物的溯源研究过程中，加强各个国家之间的合作，加强多同位素联合应用的研究，解决单一同位素示踪过程中的模糊问题，提高监测的可靠性是现代化溯源研究中的关键问题，因此，加强铅锌镉等同位素在土壤和沉积物重金属污染研究中的联合应用，对监测的精度和准确性存在着重要的研究意义，在此，对于后期的研究工作进行展望。

（1）多同位素的联合在土壤和沉积物的重金属污染物的溯源研究中应用较单一同位素的监测精度和可靠性较高，可以解决单一同位素研究过程中检测结果模糊，结果粗略的问题，从而提高对于土壤和沉积物重金属污染的监测，因此，多元的同位素示踪研究应从特殊污染源及污染机制开始。

（2）为了更加准确的判断出土壤和沉积物重金属污染的来源，就需要从同位素的各种组成成分中分析出重金属的污染历史，在今后的研究中对于过渡金属的同位素研究将在土壤和沉积物重金属的污染溯源研究中起到关键的作用。

4.结论

综上所述，对于土壤和沉积物重金属污染溯源的研究仍然存在着巨大的潜力和广阔的应用前景，对于多元同位素的示踪研究仍需要相关的研究人员进一步的完善，加强铅锌镉同位素在相关技术上研究，弥补单一同位素示踪过程中所造成的检测数据不准确，数据模糊性较高等缺点，为满足现代环境的监测需求提供相应的技术支持。

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