铅同位素作为鉴别来源的工具

铅同位素用于宇宙学、地质学和环境调查，包括年龄测定和来源追溯。铅有四种稳定的同位素:204Pb、206Pb、207Pb和208Pb。后三者分别是238U、235U和232Th衰变系列(因此称为放射成因)的末端成员，而204pb不是由放射性衰变产生的。储层的年龄和地质历史以及母岩的初始U-Th-Pb浓度决定了铅的同位素组成。子同位素的数量等于原始母同位素的数量与在一定衰减速率下经过一定时间后剩下的母同位素的数量之差。表1列出了不同的同位素、它们的相对丰度、母同位素、半衰期和衰变常数。当母同位素和子同位素分离时，例如，在矿石形成和方铅矿(PbS)形成期间，给定铅同位素的产生结束，并产生一个独特的“同位素特征”[Dickin(1995)]。随着产生子同位素数量的影响因素的增多，有三种母核素和一种非放射性同位素的事实，铅同位素比率产生了相当大的变化。

表1铅的四种稳定同位素的地球化学特征，包括母核素及其放射性衰变率(取自[Dickin(1995)])。

同位素	原子	相对	父	父母的一半	衰变常数,
	质量(12)	丰度(%)	同位素	寿命(年)	\(第一年)
204 Pb	203.9730	1．4	- - - - - -	- - - - - -	- - - - - -
206 Pb	205.9744	24.1	238 U	4.5 x 109	1.55125 x 10~10
207 Pb	206.9759	22．1	235 U	77.1 x 108	9.8485 × 10~10
208 Pb	207.9766	52.4	第232位	1.4 x 1010	4.9475 × 10~n

早在40年前，人们就证明了铅同位素用于追踪人类活动的来源。Chow等人[1975]在测量含铅汽油、北美煤炭和气溶胶中稳定的铅同位素变化时，发现天然和合成材料中存在很大的同位素变化范围，例如，含铅汽油中206pb/207pb在泰国曼谷(1.072)和智利圣地亚哥(1.238)之间有14%的差异[Chow等人(1975)]。由于从汽油废气和其他工业来源到气溶胶的同位素差异得以保留，因此可以追踪大气的来源输入。

铅同位素示踪技术已多次被证明是环境研究的有力工具。例如，对南卡罗来纳州(美国)汽油污染地下水中高浓度铅的评估表明，溶解的铅来自原生含水层物质的沉积物颗粒，而不是来自含铅汽油泄漏[Landmeyer et al.(2003)]。对世界上最大的铅锌银矿之一——澳大利亚布罗克希尔(Broken Hill)的环境和生物样品中铅同位素变化的调查表明，在个别情况下，汽油和油漆中的铅是主要来源，而不是矿体本身[Gulson et al.(1994)]。人们还首次尝试使用铅同位素地球化学来模拟和预测土壤中铅的输入和输出[Semlali et al.(2004)]，这对于估计历史上铅在环境中沉积的未来行为至关重要。

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