水环境中污染物同位素溯源的进展分析

水环境中污染物同位素溯源的进展分析

尤永辉

众旺达（宁夏）技术咨询有限公司　　 宁夏　 中卫　　 755000

摘要：在当前流域水污染治理中面临着的难题之一是辨识水环境中污染物的来源，如为弄清某污水厂因超标污水排入导致的出水水质不稳定或超标，需查明污水来源，常规的方法往往难以达到目的，为了解决这一问题，就需要利用同位素示踪技术追踪并解决污染物的来源，使得在解决污染问题时能够实施具有针对性的具体方案。本文主要综述了同位素溯源技术在水环境污染物源解析中的实际应用情况，以供实践参考。

关键词：水环境；污染物；同位素溯

水环境污染物源解析实际上就是对水体中污染物以及污染物的来源进行有效识别，并以此作为依据提出具有针对性的措施，从而减少和控制流域污染，这是流域水安全管理中非常重要的一项工作内容。

一、溯源技术的发展

水环境中污染物的溯源技术在发展过程中有着非常重要的几个阶段，分别为水化学方法分析溯源、同位素分析溯源、同位素与其他技术结合分析溯源等。最开始对水环境污染物进行溯源时所用的方法主要是水化学参数统计法^[1]。

水化学方法的应用主要是在上世纪六十年代之前，主要的作用就是通过收集和分析水化学参数，对水环境中污染物的来源进行识别，并且对水环境中污染物的迁移过程进行追踪。在使用水化学方法时，水体基本化学指标和其中各种物质含量信息是这种方法应用的基础，并以此对水体的水化学特征进行确定，这样在研究过程中就能够通过各个指标之间的相关性对区域水化学过程进行全面、深入的了解。对水环境污染物溯源时，应用水化学参数统计分析法是一种相对成熟并且应用比较普遍的，不过这一方法的局限性也非常明显，比如，很难对比较复杂污染物来源进行准确判断，并且结论含糊不清；水化学参数缺乏稳定性，使用场合需要是特定的，适用范围有限；这一方法在使用时，贡献较大的污染源能被发现，但是并不能将贡献大小具体的给出，在防治水体污染工作中缺少实际的指导价值。

同位素技术是在上世纪六十年代后逐渐兴起的一种水环境污染物溯源的方法的，应用前景非常广泛。在水环境污染物来源研究中应用同位素技术能够有效的区分不同污染物的来源和性质，并且可以利用同位素模型进行量化分析，这样会得出相对精准的结论，不过这一技术在使用过程中依旧不可避免的会有着一定的局限性。比如，在识别硝酸盐来源时，由于氮这种元素非常容易分馏，所以在氮循环过程中会因为比较复杂的同位素分馏导致硝酸盐来源发生改变，这样在对硝酸盐来源进行判断时，就非常容易出现偏差，因此，研究重点就变成了将偏差有效降低，使得溯源结果更加精确。

同位素与其他技术有效的联合，能够更加精准的进行溯源分析。同位素技术在使用过程中存在着一定的不足之处，为了将其不足有效的弥补，就联合应用了同位素技术与其他技术，在对水环境污染物的来源、迁移以及转化等进行研究时最常见的手段就是利用使用多种同位素与水化学分析有机的结合，比如，在对马萨河流域硝酸盐污染的来源进行研究时，就可以综合水化学与同位素技术对加纳地下水中硝酸盐来源进行追踪，并得出其重要的来源是粪便，并且也能够证明由于有机物驱动导致近河地区发生反硝化作用^[2]。此外，同位素与荧光光谱法联合应用技术也在水环境污染物溯源中逐渐开始应用，比如，对两个低地热带雨林溪流中的暴雨流以及基流的溶解有机质的来源进行评估研究时，就可以联合应用这两技术。同位素技术与其他示踪技术进行有效的联合，不仅有利于解释结论，而且还能够将水环境中污染物的地球化学过程进行更好地刻画。

二、同位素溯源技术

（一）基本的技术原理

同位素示踪技术的基本原理主要是将放射性核素或者是稳定核素作为可靠的示踪剂，从而对研究对象以及研究对象的运动变化规律进行追踪，这是一种非常重要的技术手段。一些同位素对于不同来源的污染物可能会发出重叠信号，使得难以识别这些污染物的来源，从而导致了传递与结果会出现很大的误差；如果同位素分馏效应在实际过程中产生，那么一些污染物的同位素信号也会随之发生一定的变化，进而不能充分的将失踪剂的应有作用发挥出来。同位素示踪方法按照同位素自身性质可分为两大类，分别为放射性同位素法、稳定性同位素法。这两种方法，有着各自的优缺点。放射性同位素法在环境领域中是最先应用的，对于污染物标记、环境定年等方面被广泛应用，而示踪污染物的迁移转化过程以及源解析等方面则主要应用的是稳定性同位素法。

（二）基本的技术特点

同位素的来源不同，那么其指纹特征也会存在明显的差异，这是其中非常重要的一个特点，也就是在追溯水环境污染物来源时，可以根据介质中同位素的不同来源的丰度进行追溯。稳定性同位素主要利用质谱法、气相色谱法、光谱法等常规分析方法追溯水环境污染物的来源。

三、同位素溯源技术在水环境中的应用进展

（一）持久性有机污染物溯源

在现代化社会发展中，各种有机化学品的应用非常广泛，比如杀虫剂、除草剂、塑料等。这些有机化学品的使用会导致大量的有机污染物产生，对人类的生存环境带来极大的影响，其中持久性有机污染物就是最典型的。持续性有机污染物的生物富集性相对较高，并且分布广泛、存在持久，多数情况下会带带来致癌、致畸等危害。持久性有机物在水体中会被水生生物所富集，有食物网进行传递，这样会极大的危害生态系统以及人体的健康。近些年以来，很多学者都对有机氟农药、多环芳烃、有机锡等进行陆续研究，对持续性有机污染物在湖泊生物中的具体分布规律以及富集特征等。比如，在研究北极冰间湖桡脚类浮游动物时就应用了C、N稳定性同位素，在高进时期将浮游动物样本以及水样进行大量的收集并检测其中的持续性有机污染物的变化趋势。

（二）无机污染物溯源

无机污染物多数情况下都会存在于各种工业生产排放的废水中，比如采矿、冶炼以及化工等都会排出含有大量无机污染物的废水，使得水体会受到非常严重的污染，同东单示踪技术在对无机污染物的来源进行追溯时能够发挥极大的作用，并且能够有效的研究水环境的迁移转化规律。现阶段我国气用同东单示踪技术对水体无机污染物的研究已经比较广泛，不过在使用这项技术时，系统污染问题还是不可避免的存在。为了能够将无机污染物的问题有效解决，就需要重视无机污染物的来源分析，并提出具有针对性的可行性方案，从根本上将问题解决^[3]。

（三）水环境中有机氮、磷溯源

当前我国环境问题中比较突出的问题就是水体富营养化。导致水体富养养化的主要原因就是水体中氮、磷等营养物质过量，使得水体中各种浮游生物的繁殖变得越来越快，而水体溶解中的氧浓度大幅度下降，从而导致了水质不断被恶化，其他生物因此而大量的死亡。为了能够将这行水体富营养化现象有效的控制，就需要对水中氮、磷等营养物质的具体分布特点以及污染物来源进行全面的了解和掌握。现阶段我国对水体富营养化的研究，主要是将同位素指标以及地球化学作为依据，使得在对氮、磷等循环进行研究时，能够从宏观的角度出发，研究水体生态环境变化以及这些变化的作用机制。为了能够将水体富营养化问题更好地缓解和解决，就需要在水体氮、磷循环领域中利用同位素示踪技术进行科学合理的研究，并对分子水平的同位素示踪技术进行大力的开发和研究。

四、结束语

综上所述，随着当前环境问题愈加严重，而环境中存在的污染物也越来越复杂多变，为了能够将环境问题进一步的缓解和解决，就需要不断的改进稳定性同位素技术。虽然当前的同位素示踪技术已经在水环境污染中将一部分环境问题解决，不过这一技术在使用中还存在一定的问题，因此，一定要重视起对水环境污染物的同位素溯源技术的应用与研究，积极的开发多种可以利用的同位素，将同位素技术的实际应用领域不断拓宽，使得对水体变化情况的掌握更加系统化。此外，还需要对不同化学物质中同位素分馏机制区分清楚，进而更有效的利用这项技术进行污染源解析或者跟踪污染过程。

参考文献：

[1]黄伟杰,刘学智,唐红亮,李丽,汪义杰,陈军. 水环境中持久性有机污染物污染现状及处理技术简析[J]. 广东化工,2021,48(20):181-183.

[2]马文娟,刘丹妮,杨芳,王鹤立,王希欢,李崇蔚,廖海清. 水环境中污染物同位素溯源的研究进展[J]. 环境工程技术学报,2020,10(2):242-250.

[3]熊勇. 基于水环境容量的区域污染物削减研究——以东辛农场为例[J]. 江西水利科技,2021,47(4):255-262.