大气颗粒物重金属源汇特性及Cd-V同位素体系示踪

Heavy metals anomaly in the Yangtze River basin is a very serious ecological environmental problem in China. It’s a pressing task to chase and evaluate the pollution sources. Panzhihua is an ideal place to carry out this research with a special environment of natural and anthropogenic combination. So the research has a novelty. The project will start with the study of environmental geochemical behavior of heavy metals, to reveal their spatial variation and verify natural input of atmospheric heavy metals in the mining area. By the method of isotope geochemistry, high accuracy isotopic determination technology will be applied to compare isotopic ratios between atmospheric particles and end members. Using the multiple method of Cd-V non-traditional stable isotopic tracing, we aim to study the forming mechanism of heavy metals anomaly, sources, distribution, fluxes and transport, to reveal the overlying of natural and anthropogenic heavy metals under the background of large-scale mining activities, and then to describe cadmium cycling in atmosphere. The results will be useful to distinguish and evaluate quantitatively anthropogenic heavy metals inputs to atmosphere, and provide a new tracing method for pollution sources. More importantly, the results will extend the application of isotopic system.

长江全流域的重金属异常是我国面临的重大环境问题。系统研究重金属异常源追踪与定量评估方法、查明污染源，任务十分紧迫。攀枝花地区具备独特的自然、人工交互环境，是对这一科学问题进行深入研究的理想场所。研究具典型意义。本项目拟从微量重金属环境地球化学研究入手，查明典型矿区大气重金属时空变异规律，确定其自然背景输入；采用高精度同位素测试技术，对比研究大气颗粒物及端元物质的同位素组成特征；应用同位素地球化学方法原理，通过Cd-V非传统同位素示踪体系的联用，研究重金属异常的形成原因、物质来源、释放通量及迁移规律，揭示大型矿业活动区大气重金属自然源和人为源的叠加情况，精细刻画其在地表端元储存库中的自然循环规律。研究成果具有普遍适用性，可定量区分及评价人为活动释放污染物对大气环境质量的相对贡献和影响，为有效辨识环境污染源提供新的示踪手段，并有望进一步拓展同位素体系的应用领域。

本项目在综合研究攀枝花区域地质背景的基础上，从大气环境地球化学研究入手，查明了攀枝花大气颗粒物中重金属的分布特征，揭示了大气系统中镉、钒的空间变异规律，判别了重金属元素的异常的形成和空间关系。通过稳定同位素地球化学研究，采用先进的同位素测试技术，获得了大气颗粒物中Cd、V同位素的高精度数据。将大气颗粒物以及端元组分的Cd、V同位素组成进行对比研究，对典型矿区大气系统中主要重金属的污染来源进行了精准示踪，并定量区分和评价了人为来源重金属对矿区大气污染的贡献。研究成果进一步拓展了非传统同位素在表生环境中的应用，并为区域大气系统中重金属污染治理提供了有力的科技支撑。依托本项目培养博、硕士研究生4名。项目实施期间，课题组引进1名博士。研究成果获四川省科技进步二等奖1项。发表论文10篇，其中中文核心3篇，SCI论文7篇。获授权发明专利4项，软件著作权1项。参加国内外学术会议交流研究成果10余人次，并做口头报告5次。与中国科技大学，中国地质大学（武汉）、日本熊本县立大学等国内外研究机构建立了长期稳定的科研合作关系。