目前团队以金属稳定同位素为主要研究方向，重点研究有害元素（Hg）、化学风化指示元素（Ga、Li、Mg）以及生命必须元素（Fe、Zn、Cu）的同位素地球化学。具体研究包括：

1. 新的生物地球化学同位素示踪体系的开发和应用（如Ga和Sn同位素）

基于MC-ICP-MS分析技术的进展，大量新的非传统同位素体系正在开发，如钒（V）、钡（Ba）、钾（K）、铂（Pt）、钯（Pd）、银（Ag）、铯（Ce）、铒（Er）、镓（Ga）等，大大拓展了非传统同位素的应用范围，但其分馏机理和环境应用的研究还处于起步阶段。团队率先开发了两步树脂纯化技术，能够准确测试微量样品中Ga、Ba和Sn的同位素组成，精度达到国际领先水平。

代表性文章

1) Precise Analysis of Gallium Isotopic Composition by MC-ICP-MS

W. Yuan, J.-B. Chen*, J-L. Birck, Z-Y. Yin, S-L. Yuan, H-M. Cai, Z-W. Wang, Q. Huang, Z-H. Wang，2016

Analytical Chemistry，88, 9606-9613.

2) Gallium Isotope Fractionation During Ga Adsorption on Calcite and Goethite

W. Yuan, G.D. Saldi, J.-B. Chen*, Z.M. Vetuschi, J-L. Birck, Y.-J. Liu, J. Schott，2018，

Geochimica et Cosmochimica Acta，223, 350-363.

2. 利用控制实验模拟同位素在物理（如吸附、沉淀）、化学（如氧化、还原）和生物（如藻类、细菌新陈代谢）过程中的同位素分馏效应

实验模拟环境过程的同位素分馏是同位素科学的基础研究，是应用同位素解决环境问题的先决条件，也是同位素研究的长期前沿方向，团队具有控制实验模拟研究的坚实基础。目前，团队搭建有光化学氧化还原以及微藻培养的实验平台，正在积极的开展相关方面的研究。

代表性文章

1) Mercury stable isotope fractionation during abiotic dark oxidation in the presence of thiols and natural organic matter

Zheng, W.*; Demers, J.; Lu, X.; Bergquist, B. A.; Anbar, A. D.; Blum, J. D.; Gu, B. H.*.，2018

Environ. Sci. Technol., ACS Editor Choice，DOI: 0.1021/acs.est.8b05047.

2) Nuclear field shift effect in isotope fractionation of mercury during abiotic reduction in the absence of light

Zheng, W.*; Hintelmann, H.，2010，

J. Phys. Chem. A，114, 4238-4245.

3) Isotope fractionation of mercury during its photochemical reduction by low-molecular-weight organic compounds

Zheng, W.*; Hintelmann, H.，2010，

J. Phys. Chem. A，114, 4246-4253.

3. 应用同位素示踪地球史上的重要气候事件、构造事件和生物灭绝事件

同位素在古环境研究中应用广泛，例如氧化还原敏感金属同位素为古海洋和大气氧化历史和相关的生命演化提供了有力的研究手段，有着巨大的应用潜力。团队利用汞同位素的多维分馏模式系统开展了显生宙以来的5次生物大灭绝事件及重要的气候事件的研究，发现了大火成岩省释放的汞在陆-海相地层的记录以及元古宙海洋的透光带硫化现象，为理解地球环境和生命的演化提供了新的视角。

代表性文章

1) Mercury isotope signatures record photic zone euxinia in the Mesoproterozoic ocean

Zheng, W.*; Gilleaudeau, G. J.; Kah, L. C.; Anbar, A. D.，2018，

Proc. Natl. Acad. Sci. USA，115, 10594-10599.

2) Climate-Forced Hg-Remobilization Associated with Fern Mutagenesis in the Aftermath of the End-Triassic Extinction

Bos, R.; Zheng, W.; Lindström, S.; Sanei, H.; Waajen, I.; Fendley, I. M.; Mather, T. A.; Wang, Y.; Rohovec, J.; Navrátil, T.; Sluijs, A.; van de Schootbrugge, B., 2025,

Nat Commun, 15 (1), 3596.

3）Recurrent Photic Zone Euxinia Limited Ocean Oxygenation and Animal Evolution during the Ediacaran.

Zheng, W.; Zhou, A.; Sahoo, S. K.; Nolan, M. R.; Ostrander, C. M.; Sun, R.; Anbar, A. D.; Xiao, S.; Chen, J., 2023,

4. 建立有效示踪化学风化强度的同位素（如B、Li、Ga、Si同位素）代用指标

在全国范围内开展了主要河流（长江、珠江）多同位素体系的研究，示踪流域风化与侵蚀过程。

代表性文章          

1) Behavior of lithium isotopes in the Changjiang River system: Sources effects and responses to weathering and erosion

Q.-L. Wang, B. Chetelat*, Z.-Q. Zhao, H. Ding, S.-L. Li, B.-L. Wang, J. Li and X.-L. Liu，2015，

Geochimica et Cosmochimica Acta，151, 117-132.

2) Assessing the influence of lithology on weathering indices of Changjiang river sediments

B. Chetelat*, C.-Q. Liu, Q. L. Wang and G. P. Zhang，2013，

Chemical Geology，359, 108-115.

5. 人类世和全球变化背景下全球和区域尺度上有害元素和生命必须元素的生物地球化学循环

同位素是示踪元素循环的关键手段，是联系整个地球系统各圈层物质能量交换的桥梁和纽带，因此人类活动和气候变化影响下的地球系统物质循环是当前同位素应用的焦点。中心利用Hg、Cu、Zn、Fe等同位素定量示踪不同空间尺度下的污染/营养元素的来源、迁移转化以及气候变化对污染/营养元素循环的影响。

代表性文章

1) Zn isotopes in suspended load of the Seine River, France: isotopic variations and source determinations

J.-B. Chen*, J. Gaillardet, P. Louvat, S. Huon，2009，

Geochemica et Cosmochemica Acta，73, 4060-4076.

2) Mercury isotope compositions across North American forests

Zheng, W.*; Obrist, D.; Weis, D.; Bergquist, B. A.，2016，

Global Biogeochem. Cycles，30, 1475-1492.

3) An Integrated Model for Input and Migration of Mercury in Chinese Coastal Sediments

Meng, M.; Sun, R. Y.; Liu, H. W.; Yu, B.; Yin, Y. G.; Hu, L. G.; Shi, J. B. *; Jiang, G. B.，2019，

Environ. Sci. Technol.，53, 2460-2471.

6. 构建基于同位素分馏过程的数值模型，研究元素在地球各个圈层的相互迁移和转化

模型能够综合的检验、解释和展示观点和现象，更好的联系理论与实际，方便重复某种条件并预测未来，是地球系统科学研究的主要出口。与传统的元素循环模型不同的是，团队强调基于同位素分馏理论的元素循环模型。目前，团队在基于汞同位素的汞循环模型方面取得一定成果。

代表性文章

1) Modelling the mercury stable isotope distribution of Earth surface reservoirs: implications for global Hg cycling

Ruoyu Sun*, Martin Jiskra, Helen M. Amos, Yanxu Zhang, Elsie M. Sunderland, Jeroen E. Sonke*，2019，

Geochimica et Cosmochimica Aata，246: 156-173.

 近期优先研究领域

近期优先的研究领域还主要集中在仪器平台的搭建与已有知识体系和科研项目的完善。近期优先的研究领域可归纳如下：

1）质谱仪器及同位素测试预处理平台的搭建，建立成熟稳定的金属同位素测试流程。目前，团队已经在两台多接受-电感耦合等离子体质谱（MC-ICPMS）上建立了非常成熟的Hg、Ba、Ga、Cu、Zn、Li和Sn的同位素体系，近期将陆续搭建其他同位素测试体系。

2）同位素在突变气候事件、地质事件上的应用。借助于氧化还原敏感元素同位素的分馏规律，追踪地球演化史上关键时期的气候、生物突变发生的确切机制。目前将重点关注显生宙的极端气候和地质事件。

3）气候变化驱动下的全球元素循环。随着未来减排措施的逐步实施，气候变化引起冰雪消融、冻土融化、土地利用方式的改变将是主导全球元素循环的关键因素。中心将结合野外观测数据和模型系统集成，研究气候变化大背景下元素，尤其是汞的循环的来源与循环。目前将重点关注“为干扰和气候变化影响下环渤海金属（类金属）循环的同位素示踪”、“如何利用同位素技术为场地污染修复提供策略指导”。

团队多年来一直从事稳定同位素（特别是非传统金属同位素）高精度测试技术的开发及其在表层地球元素生物地球化学循环上的应用，近些年取得了丰硕的研究成果。团队成员目前承担项目有基金委创新群体项目、国家重点研发计划等，研究经费充足；作为专家组成员，参与制定了多项国家重点研发计划、十四五战略规划等。

正在进行研究项目

1. 国家自然科学基金创新研究群体项目, 金属稳定同位素环境地球化学, 2025-01-01 至 2029-12-31. （陈玖斌 刘羿 郑旺 孙若愚 ）

2. 国家重点研发计划课题，典型区域土壤—地下水系统多场耦合水质演化与污染机制，2023/12至2027/11 (郑旺）

3. 国家自然科学基金面上项目，海洋边界层海水-大气的汞同位素特征及分馏机制，2024/01~2027/12.（孙若愚）

4. 国家自然科学基金面上项目，深海极端生态系统动物群中甲基汞来源的同位素示踪研究，2022/01～2025/12.（孙若愚）

5. 国家自然科学基金面上项目，渤海湾海水养殖对区域水-沉积物-生物体系汞循环影响的同位素示踪研究，2022/01～2025/12.（孟梅）

6. 国家自然科学基金面上项目，不同气候带花岗岩风化过程中的镓稳定同位素分馏机理研究，2025/01 ~ 2028/12.（袁玮）

近五年代表性论文

Shen, J.; Chen, J. B.;Yu, J.; Algeo, T. J.; Smith, R. M. H.; Botha, J.; Frank, T. D.; Fielding, C. R.;Ward, P. D.; Mather, T. A. Mercury evidence from southern Pangea terrestrialsections for end-Permian global volcanic effects. Nature Communications, 2023,14(1): 6-6. https://doi.org/10.1038/s41467-022-35272-8.
Song, Y. L.; Zhang,X.; Bouchez, J.; Chetelat, B.; Gaillardet, J.; Chen, J. B.; Zhang, T.; Cai, H.M.; Yuan, W.; Wang, Z. W. Deciphering the signatures of weathering and erosionprocesses and the effects of river management on Li isotopes in the subtropicalPearl River basin. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2021, 313: 340-358. https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.08.015.
Sun, R.; Yuan, J.;Sonke, J. E.; Zhang, Y.; Zhang, T.; Zheng, W.; Chen, S.; Meng, M.; Chen, J. B.;Liu, Y.; Peng, X.; Liu, C. Methylmercury Produced in Upper Oceans Accumulatesin Deep Mariana Trench Fauna. Nature Communications, 2020, 11(1): 3389. https://doi.org/10.1038/s41467-020-17045-3.
Zheng, W.; Zhou, A.;Sahoo, S. K.; Nolan, M. R.; Ostrander, C. M.; Sun, R.; Anbar, A. D.; Xiao, S.;Chen, J. B. Recurrent Photic Zone Euxinia Limited Ocean Oxygenation and AnimalEvolution during the Ediacaran. Nature Communications, 2023, 14(1): 3920. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39427-z.
Bos, R.; Zheng, W.; Lindström, S.; Sanei, H.; Waajen, I.; Fendley, I. M.; Mather, T. A.; Wang, Y.;Rohovec, J.; Navrátil, T.; Sluijs, A.; van de Schootbrugge, B.Climate-Forced Hg-Remobilization Associated with Fern Mutagenesis in the Aftermath of the End-Triassic Extinction. Nature Communications, 2024, 15 (1): 3596. https://doi.org/10.1038/s41467-024-47922-0.
Zhang, K.; Zheng,W.; Sun, R.; He, S.; Shuai, W.; Fan, X.; Yuan, S.; Fu, P.; Deng, J.; Li, X.;Wang, S.; Chen, J. B. Stable Isotopes Reveal Photoreduction of Particle-Bound Mercury Driven by Water-Soluble Organic Carbon during Severe Haze. Environmental Science & Technology, 2022, 56(15): 10619-10628. https://doi.org/10.1021/acs.est.2c01933.
Sun, R.; Cao, F.; Dai, S.; Shan, B.; Qi, C.; Xu, Z.; Li, P.; Liu, Y.; Zheng, W.; Chen, J. B.Atmospheric Mercury Isotope Shifts in Response to Mercury Emissions from Underground Coal Fires. Environmental Science & Technology, 2023, 57(23): 8638-8649. https://doi.org/10.1021/acs.est.2c08637.
He, S.; Cai, H.;Sun, R.; Zheng, W.; Yuan, S.; Yuan, W.; Wang, Y.; Zhang, K.; An, Y.; Liu, J.;Chen, P.; Zhang, T.; Kang, S.; Chen, J. B. Stable Isotopes Reveal the Contribution of Glacier Melting to Mercury Budget in Tibetan Rivers. Environmental Science & Technology Letters, 2025, 12(1): 85-91. https://doi.org/10.1021/acs.estlett.4c01008.
Yuan, J.; Liu, Y.;Chen, S.; Peng, X.; Li, Y. F.; Li, S.; Zhang, R.; Zheng, W.; Chen, J. B.; Sun,R.; Heimbürger-Boavida, L. E. Mercury Isotopes in Deep-Sea Epibenthic Biota Suggest Limited Hg Transfer from Photosynthetic to Chemosynthetic Food Webs. Environmental Science & Technology, 2023, 57(16):6550-6562. https://doi.org/10.1021/acs.est.3c01276.
Zhang, T.; Sun, R.; Liu, Y.; Chen, L.; Zheng, W.; Liu, C. Q.; Chen, J. B. Copper and Zinc Isotope Signatures in Scleratinian Corals: Implications for Cu and Zn Cycling in Modern and Ancient Ocean. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2022, 317: 395-408. https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.10.014.
Liu, Y.; Chen, M.; Zhang, T.; Zhang, R.; Cao, F.; Sun, S.; Zheng, W.; Sun, R.; Chen, J. B. Isotope Compositions of Century-Long Corals Reveal Significant Dissolved Cu, Zn Fluxes From Human-Accelerated Weathering Into the Ocean. Geophysical Research Letters, 2023, 50(7): e2022GL102482. https://doi.org/10.1029/2022GL102482.
Yuan W.; Gong Y.;Chen J. B.; Wang Z.; Huang F.; Yang X.; Chetelat B.; Teng H.; Schott J. Galliumisotope constraints on the intense weathering of basalt. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2022, 333: 22-38. https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.06.042.
陈玖斌; 郑旺; 刘羿; 孙若愚; 袁玮; 孟梅; 蔡虹明; 刘丛强. 同位素地球化学与地球系统圈层相互作用和全球变化研究. 地学前缘. 2025, 32(03): 137-135. DOI:10.13745/j.esf.sf.2025.3.2.

陈玖斌 教授 博导

陈玖斌，天津大学地球系统科学学院讲席教授、副院长，博士生导师，主持国家杰出青年科学基金、创新群体和科技部重点研发计划等项目。主要从事金属（非传统）稳定同位素环境地球化学研究，注重开展从方法建立、野外观测到理论发展再到前沿问题解决的系统性研究工作，建立了锌、汞、镓、锑、锡、镉、碳-氯等同位素分析方法，在沉淀、吸附等环境过程金属同位素分馏机制和土壤、河流、湖泊、大气、冰川、古环境、生命科学等应用研究方面取得了一些原创性成果。在PNAS、Science Advances、Nature Communications等权威期刊发表80多篇SCI文章。担任National Science Open地学与环境领域执行副主编、Geochimica et Cosmochimica Acta和Applied Geochemistry副主编、Acta Geochimica期刊编委、法国MARSS项目咨询专家、欧共体项目GMOS-Train顾问委员和中-法景观动态变化联合实验室（LIA-Saladyn）中方负责人。任科技部国家重点研发计划十三五“大气污染成因与控制技术研究”、十四五“大气与土壤、地下水污染综合治理”专项总体专家组成员、生态环境部环境损害鉴定评估专家委员会委员、中国土壤学会第十四届理事会理事、天津市生态环境首席专家，参与部委项目指南和十四五战略规划编写等。获欧洲地球化学协会和地球化学学会P.W.Gast奖、国际地球化学学会Kharaka奖、天津市自然科学一等奖（排名第1）、国家“万人计划”科技创新领军人才、中国科学院“百人计划”、天津市杰出人才、贵州省优秀科技工作者等称号。

刘羿 教授 博导

中科院青年创新促进会会员、2023 年获教育部长江学者资助、2020年获得国家“优青”基金和教育部“青年长江”计划资助。研究领域为珊瑚礁地球化学和全球变化，包括：1）南海古海水pH值记录、2）大洋降雨及其他气候变化的重建，已在《Nature Commun》、《Geochim Cosmochim Acta》、《Environ Sci Technol》等国际地球科学和环境科学权威刊物发表SCI论文数十篇。

郑旺 教授 博导

天津大学地球系统科学学院教授，博士生导师，院长助理。入选国家级青年人才项目、天津大学“北洋学者”英才计划。获侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖、国际地球化学学会新锐科学家奖、天津市科学技术奖自然科学一等奖（排名第六），及天津大学青年科学奖。中国矿物岩石地球化学学会会员。主要研究方向为金属稳定同位素地球化学。重点研究金属同位素分馏机理、环境重金属污染的同位素示踪，以及利用汞等金属同位素重建古环境和生命演化。近年来主持和参与国家自然科学基金项目和科技部重点研发计划5项。在PNAS、Nature Communications、Geochimica et Cosmochimica Acta、Earth and Planetary Science Letters、Environmental Science & Technology等国际高水平期刊发表论文60余篇。

孙若愚 教授 博导

孙若愚，英才教授，国家级“四青人才”（2020年），天津市杰出青年基金获得者（2023年），基金委创新群体骨干人员。主要从事地球表生环境中金属稳定同位素环境地球化学以及同位素分馏/元素循环模型的研究，从系统科学的角度研究全球元素循环，以第一/通讯作者身份在《Nature Commun》《Earth Sci Rev》、《Geochim Cosmochim Acta》和《Environ. Sci. Technol》等高影响期刊上发表论文30余篇，总引用 4000余次。曾被评为环境学顶尖杂志《Environ Sci Technol》的最佳审稿人，现担任著名杂志Chemical Geology杂志编委。

孟梅 副研究员 硕导

主要研究方向为汞同位素生物地球化学，近年来利用汞同位素技术对我国典型区域生态系统尤其近海环境中汞的来源和转化等生物地球化学循环过程开展了系列研究，2019年入选天津大学“北洋学者青年骨干教师”。已在《Environ. Sci. & Technol.》、《J. Hazard. Mater.》、《J. Geophys. Res.-Oceans》等国际权威期刊发表多篇论文。主持重点研发计划项目子课题专题、国家自然科学基金青年和面上项目、天津市自然科学基金青年项目，并参与国家自然科学基金项目多项。

袁玮 副教授 博导

主要研究方向为金属同位素环境地球化学，特别是镓稳定同位素地球化学，在国际上率先开发了高精度镓稳定同位素组成分析方法，开展了矿物吸附、沉淀过程中镓稳定同位素分馏机制的研究，探索了地表风化过程中镓稳定同位素分馏机理。已在《Analytical Chemistry》、《Geochimica Et Cosmochimica Acta》、《 Global Biogeochemical Cycles》、《Chemical Geology》等国际权威期刊发表多篇论文。主持国家自然科学基金面上项目两项、重点研发计划项目子课题两项。

除精专业、晓前沿、善应用的目标外，团队注重学生实验技能、综合知识和创新能力的培养，努力为学生营造积极向上、严肃活泼的科研氛围，每年遴选优秀研究生与国外高水平研究院所联合培养，强化学生的独立自主能力以及理论与实践结合的能力。导师团成员与法国、美国、加拿大等多家著名科研机构有长期、稳定的合作关系，可充分共享实验室资源。