污染溯源同位素速查：指标选型与各源特征值
同位素是环境污染来源解析的核心指纹工具。本速查表汇总常见污染物的推荐同位素指标，以及各来源的特征值，供研究设计与数据解读快速参考。各源端元取值随地质背景与地区而异，须结合当地实测；来源区间有重叠时应联用多指标并纳入混合模型。
一、按污染类型选指标
| 污染物 / 目标 | 推荐同位素指标 |
|---|---|
| 硝酸盐（NO₃⁻）来源 | δ¹⁵N + δ¹⁸O 双同位素；大气贡献显著或需扣除时加测 Δ¹⁷O |
| 硫酸盐（SO₄²⁻）来源 | δ³⁴S + δ¹⁸O-SO₄ 双同位素 |
| 重金属（以铅为主）来源 | Pb 同位素比值（²⁰⁶/²⁰⁷/²⁰⁸Pb）；可辅以 Cd、Hg 同位素 |
| 水体来源与蒸发 | δ²H + δ¹⁸O（配合 d-excess） |
二、硝酸盐各源特征值
| 来源 | δ¹⁵N | δ¹⁸O | Δ¹⁷O |
|---|---|---|---|
| 大气沉降 | 变化范围大 | 明显偏高 | 显著正异常（约 +17～+35‰） |
| 硝态氮肥 | 低（继承大气 N₂） | 偏高（继承大气 O₂） | ≈ 0 |
| 土壤有机氮 / 铵态肥·尿素经硝化 | 低至中等 | 偏低（主要继承水中氧） | ≈ 0 |
| 粪便与生活污水 | 明显偏高 | 偏低（硝化来源） | ≈ 0 |
三、硫酸盐各源 δ³⁴S 特征值
| 来源 | δ³⁴S 典型范围 |
|---|---|
| 大气沉降 | 约 −3‰ ～ +12‰ |
| 化肥 | 约 −7‰ ～ +21‰ |
| 生活污水 / 洗涤剂 | 约 −3‰ ～ +26‰ |
| 硫化物氧化（如黄铁矿） | 约 −40‰ ～ +5‰（常偏负，矿区/酸性矿排水信号） |
| 海相蒸发岩溶解（石膏等） | 偏高（约 +10‰ ～ +30‰，随地质年代） |
注：δ³⁴S 区间存在重叠，须配合 δ¹⁸O-SO₄，并排查细菌硫酸盐还原（BSR）对残余硫酸盐的富集。
四、铅同位素：自然本底与人为源
| 来源 | 铅同位素特征 |
|---|---|
| 人为 / 工业源（燃煤、冶炼、含铅制品等） | 多来自硫化物铅矿，²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb 通常低于地壳本底，具体值依矿源年龄 |
| 自然地质本底 | 继承当地基岩/土壤母质，具区域特征值（需实测） |
使用要点：确定各源端元后，用二元或多源混合模型（如 SIAR、MixSIAR）结合浓度、富集因子与区域本底定量来源贡献； 务必先识别转化过程（如反硝化、BSR）的影响，避免将转化信号误读为来源。