目前中心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。中心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中心具有控制实验模拟研究的坚实基础。目前，中心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。中心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) Evidence for a prolonged Permian-Triassic extinction interval from global marine mercury records
J Shen, J.-B. Chen, T.J. Algeo, S.-L Yuan, Q.-l. Feng, J.-X. Yu, L. Zhou, B. O’Connell, N. -J. Planavsky，2019
Nature Communication，10, 1-9.
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
中心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，中心强调基于同位素分馏理论的元素循环模型。目前，中心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
中心目前还处于初步建设阶段，部分仪器还在购置、相关人员的方向还在进一步聚焦。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，中心已经在两台多接受-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）大气过程（如雾霾颗粒物形成）过程的同位素分馏机理。在重点基金的资助下，结合实验室控制实验与不同大气污染模式下采集的大气样品，认清大气气溶胶生成过程对同位素分馏的影响，扩展金属同位素在雾霾颗粒物溯源方面的应用。
3）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。
4）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”。
