环境同位素硫同位素的应用

中国地质大学研究生课程论文封面硫稳定同位素的应用课程名称：环境同位素教师姓名：研究生姓名：研究生学号：研究生专业：所在院系：类别：B.硕士日期：2014年12月24日评语对课程论文的评语：平时成绩：课程论文成绩：总成绩：评阅人签名：注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。摘要硫酸盐存在于大多数天然环境中，例如地下岩层、土壤、湖泊、河水、海水、地下水以及大气圈中。在海水中(SO42-)是第二个最丰富的阴离子，并且在全球生物地球化学循环中发挥着关键的作用。大气圈中的硫化合物，特别是硫酸盐气溶胶是全球气候变化中的基本成分。硫酸盐的硫同位素组成可以提供不同的自然环境中有关它的起源、迁移过程和转化的线索。应用硫酸盐的硫同位素（34S）并结合环境同位素中的其他同位素（如氧同位素17O和18O等等）可探讨地表环境和水环境中（尤其是干旱地区）硫酸盐的起源（大气来源、基岩和风化来源、人类活动起源、风尘搬运、古火山活动或海盐起源等）。目前，硫同位素作示踪剂在化学、地球化学、地质学、农业科学和环境科学研究中都有广泛的应用，硫同位素越来越多地被应用到人类生产生活的各个方面。在自然界中，硫分布广泛，硫可以呈气态、液态和固态等多种形式存在于地球的各圈层中。自然界的硫元素有5种同位素，即32S、33S、34S、35S、36S，除35S是放射性成因同位素外，其余四种都是稳定同位素其中，35S是大气40Ar受宇宙射线轰击而蜕变产生的。硫元素的四种稳定同位素(32S、33S、34S、36S)的相对丰度为95.02％、0.75％、4.21％、0.02％。由于33S和36S的丰度低，因此硫同位素研究中主要考虑分布最广泛、丰度较大的34S和32S这两种同位素的组成变化。本文主要介绍硫同位素在地球化学，地质学，环境科学中的应用。关键词：硫同位素应用；硫同位素分馏；稳定同位素应用；目录摘要第一章绪论.............................................................................................................................1§1.1研究目的及意义.......................................................................................................11.1.1研究目的及意义..............................................................................................1§1.2研究现状...................................................................................................................11.2.1国外研究现状..................................................................................................11.2.2国内研究现状..................................................................................................1第二章硫同位素概况...............................................................................................................3§2.1基本概况...................................................................................................................32.1.1硫同位素组成..................................................................................................32.1.2硫同位素分布特征..........................................................................................3§2.2硫同位素分馏...........................................................................................................52.2.1硫同位素分馏..................................................................................................52.2.2硫同位素分馏分类..........................................................................................5第三章硫同位素的应用...........................................................................................................7§3.1硫同位素在地球化学中的应用...............................................................................73.1.1硫同位素在地球化学中的应用......................................................................7§3.2硫同位素在地质学中的应用...................................................................................73.2.1硫同位素在水文地质中的应用......................................................................73.2.2硫同位素在沉积学中的应用..........................................................................83.2.3硫同位素在矿床学中的应用..........................................................................83.2.4硫同位素地质温度计......................................................................................9§3.3硫同位素在环境科学中的应用.............................................................................103.3.1大气自然过程的硫来源分析........................................................................103.3.2硫稳定同位素在森林生态系统中的应用....................................................103.3.3硫稳定同位素在水域生态系统中的应用....................................................113.3.4硫稳定同位素在我国酸雨研究中的应用....................................................11第四章结论与建议...............................................................................................................12§4.1结论与建议............................................................................................................124.1.1结论...............................................................................................................124.1.2建议...............................................................................................................12参考文献.................................................................................................................................131第一章绪论§1.1研究目的及意义1.1.1研究目的及意义硫酸盐存在于大多数天然环境中，例如地下岩层、土壤、湖泊、河水、海水、地下水以及大气圈中。在海水中(SO42-)是第二个最丰富的阴离子，并且在全球生物地球化学循环中发挥着关键的作用。大气圈中的硫化合物，特别是硫酸盐气溶胶是全球气候变化中的基本成分。硫酸盐的硫同位素组成可以提供不同的自然环境中有关它的起源、迁移过程和转化的线索。应用硫酸盐的硫同位素（34S）并结合环境同位素中的其他同位素（如氧同位素17O和18O等等）可探讨地表环境和水环境中（尤其是干旱地区）硫酸盐的起源（大气来源、基岩和风化来源、人类活动起源、风尘搬运、古火山活动或海盐起源等）。目前，硫同位素作示踪剂在化学、地球化学、地质学、农业科学和环境科学研究中都有广泛的应用，硫同位素越来越多地被应用到人类生产生活的各个方面。§1.2研究现状1.2.1国外研究现状国外对硫同位素的研究起步比较早，目前，硫同位素在国外已被广泛应用于地球化学，环境科学，水文地质，地质矿产等领域中。Thode(1949)和Szabo(1950)首先提出硫同位素在地质矿产中的应用；硫同位素地球化学在含硫矿物矿床中的应用已经有很长的历史，最早的标志性文章是由Kulp(1956)和Jensen(1959)发表的。Thode(1951)最早对细菌还原硫同位素分馏作了研究。0hmoto(1979)对海水中硫酸盐还原成硫化物过程中硫同位素组成分布做了研究，表明不同的还原方式对硫同位的组成产生一定的影响。在上世纪四十年代末期，硫同位素开始应用到地质工作，第一批研究成果在苏联发表。硫同位素在国外的研究远远超过国内的研究。1.2.2国内研究现状1990年和1998年我国科学家两次参加硫同位素参考物质国际对比测量，对IAEA硫同位素参考物质IAEA-S-1、IAEA-S-2、IAEA-S-3、IAEA-SO-5、IAEA-SO-6的δ33S、δ34S值进行了测定。同时对中国的硫同位素参考物质GBW-04414、GBW-04415的δ33S、δ34S值