地下水中氯代脂肪烃衰减过程的单体稳定C/H/Cl同位素解析

本项研究首先建立了挥发性氯代脂肪烃的碳、氯同位素测试技术。建立的在线碳同位素分析技术的精度为0.35‰；纯试剂的碳、氯同位素线外分析技术的精度为0.12‰、0.14‰；水样的碳、氯同位素分析技术的精度为0.26‰、0.15‰。基于建立的同位素分析技术，探究了目标物在不同衰减过程中的碳、氯同位素组成变化特征，并得出以下主要结论：(1)TCE的维生素B12催化还原脱氯过程发生了显著的碳同位素分馏。碳同位素富集系数εC为-14.0‰ ~ -18.0‰，总的氯同位素富集系数εCl,bulk 为-1.6‰。该TCE转化过程的碳、氯同位素组成呈正相关变化趋势。TCE的磁铁矿（Fe3O4）非均相催化化学降解过程的碳、氯同位素组成变化亦呈正相关关系，εC为-2.8‰～-7.7‰，εCl为-0.9‰～-1.2‰。且两类降解过程的同位素富集系数差异性明显。(2)挥发过程导致TCE和PCE的同位素发生相对明显的分馏。对于TCE，εC为+0.28‰ ~ +0.29‰，εCl为-1.48‰ ~ -1.18‰。对于PCE，εC为+0.63‰ ~ +0.50‰，εCl为-1.00‰。动力挥发过程导致碳同位素的分馏方向与氯同位素分馏方向相反，这种相反的相关变化趋势可用来有效区分挥发过程和转化过程。(3)与转化和挥发过程相比，吸附过程导致的同位素组成的变化可忽略不计。原位生物或化学修复技术中，即使存在吸附过程，使用转化过程的同位素富集系数用来计量转化程度时，吸附作用导致的同位素组成的误差限内的变化不会造成显著影响。同时，本研究还校验了所获得转化过程同位素富集系数的稳定性，并得出以下主要结论：(1)维生素B12催化降解过程的碳同位素富集系数εC与pH值呈现一定的相关性，且pH = 6.5时，εC = -14.0 ± 0.4‰；pH = 8.0时，εC = -15.7 ± 0.3‰；pH = 9.0时，εC = -18.0 ± 0.3‰。总的碳同位素富集系数较单体TCE的碳同位素富集系数小得多，且受到反应初始条件的影响，εC,bulk变化较大；而氯同位素由于质量效应，εCl,bulk受到pH值的影响较小，均为εCl,bulk = -1.6 ± 0.1‰。 (2)氯离子（Cl-）对Fe3O4非匀相催化降解TCE过程的碳同位素分馏影响显著，该降解过程的碳同位素分馏随着Cl-浓度增加而逐渐增强。