本发明属于环境污染检测领域，具体涉及一种基于铅稳定同位素技术识别环境介质中镉污染源的方法及其应用。
背景技术：
1、重金属镉(cd)是作为一种常见的高毒性污染物受到公众和学术界的广泛关注，大量证据表明，世界上大多数环境介质(水、土、气等)均遭受了不同程度的镉污染。值得注意的是，长期低剂量的镉暴露也会危及生态系统和人体健康。因此，识别环境中镉的污染来源，对控制镉污染治理、改善环境质量具有重要的现实意义。目前，有关环境中镉来源的研究主要是基于浓度的受体模型，如主成分分析(pca)、正定矩阵分因子分析(pmf)。虽然这些方法易于使用，且可获得有关污染源的信息，但它们往往需要大量的样本，且获得污染源信息具有较大不确定性。
2、同位素技术可作为一种更有力的工具来追踪环境中镉的来源及其生物地球化学过程。然而，由于镉同位素之间的质量差很小，且容易受到钯元素的干扰，从而导致镉同位素具有较大的分馏。此外，镉的纯化分离分析需要复杂的前处理过程，且镉同位素测试成本高。因此，镉同位素技术不是最有效和最经济的研究镉污染源的方法。
3、铅稳定同位素技术已被证明是研究大气、水、土壤和沉积物中污染物的一种较为可靠的技术方法。究其原因，可归结为两个方面：1)物理、化学或生物过程不能干扰铅同位素组成；2)与其他金属同位素相比，铅同位素的前处理和测试相对较为简单。考虑到镉和铅元素均属于亲硫元素，性质较为相似，在环境介质中其含量之间往往具有较高的相关性。因此，铅稳定同位素技术不仅可以确定铅本身的来源，还可间接示踪镉的来源。
4、中国专利cn114062476a中公开了一种农田土壤cd/pb复合污染双金属同位素源解析方法，包括以下步骤：通过样品采集装置分别采集土壤样品和风险源样品；分别测定土壤样品和风险源样品的cd、pb同位素比值；利用土壤样品和风险源样品的cd、pb同位素比值为坐标进行作图，得到同位素比值投影图；通过同位素比值投影图对污染农田土壤的污染端元进行识别，得到污染端元识别结果，进而进行污染端元确认；计算污染端元的相对贡献率，得到同位素源解析结果；该发明利用cd-pb两种金属同位素相互制约、相互印证，解决由于样品同位素值相似或重叠以及同位素分馏造成的解析准确性差的问题，实现对农田土壤cd/pb重金属污染源的精准识别和定量解析。该发明是依托农田土壤以及污染源样品中cd与pb元素同位素比值图，实现对农田土壤中的cd/pb污染源进行识别。但是现有的方法普遍存在所需样品量大、精密度低的问题。
5、因此，亟需开发一种所需样品量少、精确度高、前处理简单、测试费用低的识别环境介质中镉污染源信息的方法。
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种基于铅稳定同位素技术识别环境介质中镉污染源的方法及其应用，该方法基于铅稳定同位素技术间接示踪环境中镉污染源，这对控制镉污染治理、改善环境质量具有重要的现实意义。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一方面，本发明提供了一种基于铅稳定同位素识别环境介质中镉污染源的方法，包括以下步骤：
4、s1、采集研究区域的环境介质样品及潜在源样品；
5、s2、消解样品，测定待测样品中镉和铅的总浓度；
6、s3、稀酸提取样品，测定待测样品中淋洗态和残渣态中镉和铅的浓度；
7、s4、分析待测样品在全样、淋洗态和残渣态中镉和铅的相关性；
8、s5、分离纯化样品中铅，测定待测样品及其潜在源样品中的铅同位素比值；
9、s6、采用贝叶斯模型，计算每个污染端元对待测样品中铅和镉的相对贡献比例。
10、作为优选地实施方案，步骤s1中所述的环境介质样品为大气、土壤或沉积物。
11、作为优选地实施方案，步骤s2中所述消解样品的具体步骤为：首先称取一定量的样品置于hno3-hf-hclo4混合酸体系中加热消解，待溶液澄清后，蒸干溶液，随后溶解于2％hno3中。
12、作为优选地实施方案，步骤s2中所述的测定待测样品中镉和铅的总浓度所采用的仪器为电感耦合等离子质谱仪(icp-ms)。
13、作为优选地实施方案，步骤s3中所述稀酸提取样品的具体步骤为：采用1nhcl浸提法，将待测样品中的镉和铅分成两种形态：淋洗态和残渣态。
14、具体为：称取1g待测样品置于50ml离心管，再加入20ml 1n hcl溶液浸泡，室温下震荡萃取10h。萃取结束后，离心分离浸出液和残渣。浸出液通过0.22μm的聚四氟乙烯滤膜过滤，残渣采用与步骤s2中相同的方法消解。通过比较浸出液和残渣中提取的镉和铅浓度之和与总镉和铅浓度来评估1n hcl提取的准确性。
15、作为优选地实施方案，步骤s3中所述的测定待测样品中淋洗态和残渣态中镉和铅的浓度所采用的仪器为电感耦合等离子质谱仪(icp-ms)。
16、作为优选地实施方案，步骤s4所述的分析待测样品在全样、淋洗态和残渣态中镉和铅的相关性的具体操作为：采用ibm spss statistics v25.0对样品中全样、淋洗态和残渣态中镉和铅浓度之间的关系进行皮尔逊相关分析(pearson correlation analysis)。
17、作为优选地实施方案，步骤s5中所述的分离纯化样品中铅的方法为采用ag1-x8树脂分离法，具体步骤如下：
18、 步骤 洗脱液 用量(ml) 目的 1 6n hcl 2 清洗树脂 2 超纯水 2 清洗树脂 3 <![cdata[1n hno<sub>3</sub>]]> 1 清洗树脂 4 超纯水 1 清洗树脂 5 6n hcl 1 清洗树脂 6 超纯水 2 清洗树脂 7 1n hbr 0.5×2 平衡树脂 8 样品溶液 1×1 加样 9 1n hbr 1×5 去除杂质 10 2n hcl 0.5 去除杂质 11 6n hcl 1.5 洗脱pb
19、作为优选地实施方案，步骤s5中所述的测定待测样品及其潜在源样品中的铅同位素比值采用的仪器为多接受电感耦合等离子质谱仪(mc-icp-ms)。
20、作为优选地实施方案，步骤s6中所述的采用贝叶斯模型，计算每个污染端元对待测样品中铅和镉的相对贡献比例为采用r语言计算，其算法公式(1)-(4)如下：
21、
22、
23、式中，xij表示样品i的同位素值j；sjk表示样品i的端元k，μjk和分别为其正态分布的平均值和方差；cjk表示样品i的同位素分馏系数(tef)，λjk和分别为其正态分布的平均值和方差；pk表示端元k的贡献比例，该值由模型估算得到；εjk表示残差，值也由模型估算得到。
24、另一方面，本发明还提供了上述方法在识别环境介质中镉污染源的中的应用。
25、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
26、(1)与传统的基于主成分分析和正矩阵分解等受体模型进行源识别相比，本发明方法所需样品量很少，且污染源识别的结果具有较高的准确性；
27、(2)与基于镉同位素技术在镉污染源识别时所需复杂的前处理以及高额测试费用相比，在确保污染源识别准确性的同时，本发明方法更具省时省力，测试费用低。
1.一种基于铅稳定同位素识别环境介质中镉污染源的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述消解样品的具体步骤为：首先称取一定量的样品置于hno3-hf-hclo4混合酸体系中加热消解，待溶液澄清后，蒸干溶液，随后溶解于2％hno3中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s2中所述的测定待测样品中镉和铅的总浓度所采用的仪器为电感耦合等离子质谱仪。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s3中所述稀酸提取样品的步骤为：采用1n hcl浸提法，将待测样品中的镉和铅分成两种形态：淋洗态和残渣态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s3中所述的测定待测样品中淋洗态和残渣态中镉和铅的浓度所采用的仪器为电感耦合等离子质谱仪。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s4所述的分析待测样品在全样、淋洗态和残渣态中镉和铅的相关性的具体操作为：采用ibm spss statistics v25.0对样品中全样、淋洗态和残渣态中镉和铅浓度之间的关系进行皮尔逊相关分析。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s5中所述的分离纯化样品中铅的方法为采用ag1-x8树脂分离法，具体步骤如下：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s5中所述的测定待测样品及其潜在源样品中的铅同位素比值采用的仪器为多接受电感耦合等离子质谱仪。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s6中所述的采用贝叶斯模型，计算每个污染端元对待测样品中铅和镉的相对贡献比例为采用r语言计算，其算法公式(1)-(4)如下：
10.权利要求1-9任一项所述的方法在识别环境介质中镉污染源的中的应用。
