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近年来,随着新一代MC-ICP-MS 的开发应用和新提纯技术的进步,Hg 同位素地球化学逐渐成为国际地球科学和环境科学领域一个重要的研究方向.从本世纪初Klaue 等首次利用MC-ICP-MS 实现了汞同位素高精度测定,到2009 年在贵阳召开的第9 届全球汞污染物会议上首次开设的汞同位素地球化学的专题会场.过去10 年,汞同位素地球化学经历了飞跃的发展.汞在自然界有196Hg(0.15％)、198Hg(9.97％)、199Hg(16.87％)、200Hg(23.10％)、201Hg(13.18％)、202Hg(29.86％)、204Hg(6.87％)7 个稳定同位素,同位素相对质量差达4％.近年来,实验地球化学和应用地球化学研究领域针对自然界Hg 同位素研究均取得了令人瞩目的 成就.在实验地球化学研究方面,一系列涉及汞地球化学循环的重要过程,如挥发、蒸发、氧化/还原、甲基化/去甲基化等过程都能导致显著的汞同位素质量分馏(MDF),表明汞同位素可以做为自然界汞生物地球化学反应及其发生程度的示踪剂.值得一提的是,某些特殊地球化学过程如HgII 光致还原、甲基汞光降解和Hg0 的蒸发均能诱发奇数汞同位素(199Hg 和201Hg)的非质量分馏(MIF).2007 年Bergquist 等在《Science》上发表文章,首次在鱼体内发现了奇数汞同位素的MIF 现象,并通过实验证实水生生态系统中无基汞和甲基汞的光致还原过程是导致上述MIF 的原因.这使得汞成为迄今为止自然界唯一被证实存在同位素非质量分馏的重金属,更展示了Hg 二维同位素体系(MDF-MIF)在示踪应用方面的广阔应用前景.更出乎意料的是,2010 年美国科学家Gratz 等在美国五大湖地区大气降水检测到偶数汞同位素(200Hg)的MIF 效应,这一发现再次被中科院地化所陈玖斌研究员证实,从而展示了汞同位素“MDF-MIF”三维体系在汞的源解析方面的巨大应用潜力.在应用地球化学研究方面,科学家们针对不同汞污染源(如煤、热液矿床、火山活动等)以及不同环境介质(如岩石、土壤/沉积物、水生生物、人体、雨雪、大气等)的汞同位素特征进行了研究.研究发现,自然界汞同位素质量分馏(δ202Hg)和非质量分馏(Δ199Hg)差异分别可达10‰和7‰.与此同时,汞同位素手段已被多次运用到示踪土壤、沉积物、鱼体、大气等环境介质中甚至人体头发中汞的来源.如Foucher 等(2009)首次用一个简单同位素二元混合模型推算汞矿下游河流沉积物中汞来源.我国开展汞同位素研究始于2010 年,中科院地化所冯新斌课题组在国内率先建立了高精度测定汞同位素的方法.应用该方法,Liu 等建立了一个“MDF-MIF”三元混合模型,成功对广东东江流域水系沉积物中汞的来源进行了估算.目前,该课题组已开展我国主要人为汞污染源(如燃煤、铅锌冶炼等)的汞同位素特征研究,初步研究结果显示,我国燃煤相比铅锌矿汞具有明显偏重的同位素组成(δ202Hg),且存在明显的非质量分馏特征,显示汞同位素在我国汞污染的源示踪研究方面有着广阔的开发潜力.