综述：稳定锌同位素在环境地球化学中的示踪作用

这篇综述系统阐述了锌（Zn）稳定同位素（δ66 Zn）作为环境地球化学示踪剂的最新进展，涵盖MC-ICP-MS（多接收电感耦合等离子体质谱）分析技术、自然与人为源的δ66 Zn特征（如冶炼残渣δ66 Zn=0.76±0.40‰）、生物地球化学分馏机制（如吸附/植物吸收导致3‰变异），及其在污染源解析、土壤-植物系统转运和海洋循环中的应用，为环境治理与健康风险研究提供新工具。

　　

稳定锌同位素：解码环境与生命的金属密码

定义与命名
锌同位素研究聚焦稳定核素（如⁶⁴
Zn、⁶⁶
Zn），通过δ⁶⁶
Zn（‰）表征同位素组成差异。与传统轻元素同位素不同，锌同位素分馏幅度可达3‰，为追踪复杂环境过程提供高灵敏度指标。

分析技术革命
从早期TIMS（热电离质谱）精度仅1‰，到MC-ICP-MS将分析精度提升至0.02‰，技术进步使得检测环境样品中细微同位素变异成为可能。标准化化学纯化流程（如阴离子交换树脂）和质量歧视校正方法（如双稀释剂）的建立，为数据可比性奠定基础。

自然与人为源的锌指纹
全球1563个自然样品δ⁶⁶
Zn平均0.46±0.38‰，而人为源呈现双峰分布：电镀废水等轻同位素特征（0.23±0.27‰）与冶炼残渣、粉煤灰重同位素特征（1.14±0.69‰）形成鲜明对比。这种差异成为区分自然风化与工业污染的关键标志。

分馏机制揭秘
地表环境中，锌同位素分馏主要受三大机制驱动：

1. 液相平衡分馏：有机配体（如腐殖酸）优先结合轻同位素，导致溶解态δ⁶⁶
   Zn降低达1.5‰；
2. 界面吸附分馏：铁氧化物吸附重同位素（Δ⁶⁶
   Zn_{吸附-溶解}
   =+0.4‰），与野外观察的轻同位素富集现象形成"分馏悖论"；
3. 生物过程分馏：植物根系吸收轻同位素（Δ⁶⁶
   Zn_根-土
   =-0.3‰），而叶片富集重同位素，反映跨膜转运的选择性。

环境示踪实战
在污染溯源中，巴黎大气颗粒物δ⁶⁶
Zn=0.12‰锁定交通排放源；中国稻田土壤异常高值（1.2‰）揭露冶炼厂污染贡献。海洋研究中，深水δ⁶⁶
Zn比表层高0.5‰，暗示颗粒物输出对锌循环的调控作用。

医学地质学新 frontier
锌同位素在健康领域的应用初现曙光：人体血清δ⁶⁶
Zn与膳食锌吸收效率相关（R²
=0.72），而肿瘤组织轻同位素偏移可能反映代谢异常。这为营养缺乏和重金属毒性研究开辟了新维度。

挑战与未来
当前瓶颈包括复杂基质（如有机沉积物）的分析干扰、生物分馏机制的定量模型缺失等。整合人工智能预测分馏系数、发展原位微区分析技术（如LA-MC-ICP-MS），将是突破现有局限的关键路径。

结论
从地壳深处到细胞内部，锌同位素如同精密的原子级GPS，正在绘制出一幅连接地球化学过程与生命活动的全新图谱。这项技术不仅革新了环境污染治理策略，更在营养健康与疾病防控领域展现出独特价值。