锌同位素环境地球化学研究进展

锌是生命活动必需的微量元素之一,但在过量的情况下,会造成环境污染、生态毒害和人体健康危害,因此锌的环境地球化学行为研究是科学合理利用锌的基础,也是相关领域的研究热点。锌有五个稳定同位素,不同来源的锌同位素组成不同。通过测定不同环境样品中的锌同位素组成,为研究锌的环境地球化学提供了新的手段。近年来随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测试技术的发展,锌同位素环境地球化学研究已经覆盖了化学风化、污染溯源、古气候重建和生物过程等,并且新的研究领域不断拓展。文章对锌同位素分析方法及其在环境地球化学方面的研究现状进行详细综述,并对锌同位素环境地球化学的未来发展进行展望,以期推动该领域的进一步发展。

MC-ICP-MS测定岩石样品中锌同位素组成

锌同位素示踪技术在反演成矿过程、示踪污染源和示踪深部碳循环中都起着重要的作用,但是复杂的基质组成及锌元素含量水平的高低限制岩石样品中锌同位素组成的准确测定。本实验基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的测试方式对不同基质类型的岩石样品中锌同位素的分析方法进行探究,主要包括样品的消解方式、锌的分离纯化及干扰离子的影响等。实验采用AGMP-1(38~75μm)树脂进行分离提纯,分析过程使用标准-样品交叉法(SSB)对仪器产生的质量歧视进行校正,利用CAGS-Zn同位素标准溶液监控仪器的长期稳定性。结果显示:GBW07105、BCR-2和BIR-1a地质标准样品的锌同位素组成分别为:δ^(66)Zn_(GBW07105-IRMM-3702)=0.25‰±0.06‰、δ^(66)Zn_(BCR-2-IRMM-3702)=-0.07‰±0.06‰和δ^(66)Zn_(BIR-1A-IRMM-3702)=-0.09‰±0.01‰,测试结果在误差范围内与国际上已报道的值一致,验证此方法的准确性和可行性。本实验建立一种实验流程本底较低、干扰离子去除率高和分离程序适用性强的岩石样品锌同位素分析方法,有效分析7种岩性不同的岩石样品中锌同位素组成,为精准测量复杂基质样品中锌同位素组成提供有力的方法支撑。

锌同位素在行星科学中的研究进展

近年来有关太阳系天体中等挥发性元素的研究掀起了一波浪潮。锌作为中等挥发性元素,其稳定同位素对于高温挥发过程具有很好的指示作用。因此,在行星科学领域锌同位素逐渐成为研究星云和行星演化的一个理想工具。本文系统地归纳了各类陨石和行星天体储库的锌同位素组成,并对不同种类的陨石以及地外样品(碳质球粒陨石、普通球粒陨石、顽火辉石球粒陨石、橄辉无球粒陨石、铁陨石、石铁陨石、月球陨石和Apollo样品、火星陨石、灶神星陨石等)中的锌稳定同位素研究内容进行了较全面的总结。主要包括不同陨石和行星锌同位素组成的控制因素以及锌同位素对太阳系内星云过程和行星过程的指示;同时,简要论述了锌同位素在太阳系形成和演化过程中的分馏机制,并立足目前的研究基础,探讨锌同位素在行星科学领域的研究前景和发展趋势。

锌同位素在地球科学研究中的新进展

作为“金属稳定同位素家族”中的重要成员之一,锌同位素自20世纪就受到了国际地学界的关注。进入21世纪后,随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测试技术的发展,锌同位素在地球及行星科学中的应用得到了极大拓展。本文比较全面地总结了锌同位素的标准物质和分析测试方法、自然界主要储库的锌同位素组成、锌同位素在不同地质过程中的行为及分馏机理,以及锌同位素在地球科学研究的新进展,包括:(1)示踪再循环沉积碳酸盐和再循环洋壳以及约束玄武岩成分变化机制;(2)示踪成矿物质来源、微生物成矿以及指示矿产勘查;(3)揭示月球的起源与演化过程;(4)指示初级生产力和有机质埋藏变化等生物地球化学过程以及揭示生物灭绝机制。未来,随着锌同位素微区原位分析技术的发展,锌同位素必将在地球科学(尤其是矿床学)和生物医学等领域中得到更加深入与广泛的应用。

碰撞反应池MC-ICP-MS高精度铜、锌同位素测试技术分析

基于现有铜、锌同位素实验测试方法,介绍一种碰撞反应池MC-ICP-MS高精度铜、锌同位素测试技术。此方法在现有实验室高精度铜、锌同位素测试技术的基础上,优化单次过柱分离流程,减少测试分析中用酸量。具体研究中需要对现有方法进行优化调整,并由此将样品消解成溶液,结合铜、锌纯化及同位素质谱,实现铜、锌同位素高精度测试分析。根据研究结果可知,此方法可将铜、锌同位素回收率控制在95%以上,具有较高测量精度。

地质样品铜、铁、锌同位素标准物质的研制

合适的标准物质是进行同位素准确分析的基础和关键,本文介绍了基于地质样品的铜、铁、锌同位素分析标准参考物质的研制过程。所研制的标准物质为CAGSR-1,用于该标准物质研制的原始样品为玄武质组分的岩石成分分析国家标准物质GBW07105。按照国家一级标准的要求,对该标准物质进行了严格的均一性、稳定性检验和同位素定值分析。标准物质CAGSR-1的主要特性量值δ65Cu、δ56Fe、δ66Zn的推荐值及95%置信水平的不确定度为:δ65CuSRM976(‰)=0.10±0.02、δ56FeIRMM014(‰)=0.12±0.02、δ66ZnRomil(‰)=7.45±0.01。该标准物质可用于地质与环境样品铜、铁、锌同位素测定中化学流程评价和验证、质谱仪的校正及整个过程的分析质量控制。

铜锌同位素方法在环境地球化学研究中的应用

近年来,随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)逐渐应用,过渡族金属(Cu,Zn和Fe等)同位素测试方法逐渐成熟,测定精度可达0.04‰,使得铜锌铁等同位素地球化学研究成为近年来国际地学研究领域的热点。本文对铜锌同位素的测试方法、分馏机理及其在环境地球化学研究领域的应用进行了较系统综述。

锌同位素在矿床学中的应用:认识与进展

文章报道了安徽铜陵新桥和凤凰山矽卡岩型矿床中闪锌矿和共生黄铁矿间的Zn同位素组成,获得了锌同位素在这2个矿物间的分馏系数,系统总结了锌同位素在不同储库和不同类型矿床中的分布特征,结合最新的研究成果,较全面地总结了锌同位素在矿床学领域的应用,得出了锌同位素可以用来示踪流体演化和源区变化的基本认识。在成矿流体体系的演化过程中,随着矿物的沉淀,流体的逐渐富集重同位素,晚期矿物相对于早期矿物富集锌的重同位素。在热液流体对同一源区淋滤萃取的过程中,重同位素优先被淋滤出来,晚期淋滤出的流体相对早期淋滤出的流体富集轻同位素。

喀斯特高原湖泊生物地球化学过程中的锌同位素特征

采用多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-Ms）对喀斯特高原湖泊红枫湖、阿哈湖水体及其主要支流水体悬浮物和一些生物样品中的锌同位素进行了测定，测试精度小于0．11％。（2SD）。结果显示，红枫湖水体与其主要支流水体悬浮物中的δ^66Zn变化范围分别为-0.29‰～0.26‰和-0.04‰～0．48‰，阿哈湖水体与其主要支流水体悬浮物中的δ^66Zn变化范围分别为-0．18‰～0．27‰和-0．17‰～0.46‰，均表现出支流中的锌同位素组成较重的特点。两湖生物样品中的δ^66Zn变化范围较大，为-0．35‰～0．57‰，说明湖泊生态系统中各端员的锌同位素组成存在一定差异。根据同位素组成分析，湖泊主要入湖河流及所携带的陆源物质是阿哈湖？白水体中锌的主要来源，锌同位素是一种较好的物源示踪工具。红枫湖夏季δ^66Zn与Chla（叶绿素）呈显著的正相关（R=0. 97），主要是藻类对锌的有机吸附和吸收过程导致锌同位素组成发生变化。此外，湖泊水体悬浮物中的锌同位素组成均在夏季较轻，表明大气的干湿沉降可能是一个较负的锌同位素源。水体悬浮物中的δ^66Zn变化范围小于生物样品中的δ^66Zn变化范围，说明由于生物作用过程导致的锌同位素分馏大于非生物过程。

样品量的大小对铜锌同位素测定值的影响

利用多接收电感耦合等离子体质谱法测定铜、锌同位素比值时,样品量的大小对其同位素测定值存在一定的影响。本研究中使用不同量的实验室标准溶液(CAGS-Cu、CAGS-Zn)过柱,并以该标准溶液为基准,采用标准-样品交叉法测定铜、锌同位素比值。结果表明,当铜、锌的样品量小到一定程度时,其同位素测定值偏离真值;当铜、锌的样品量足够大时,其同位素测定值趋于真值。流程本底对同位素测定值的影响可忽略不计,同时也不存在同质异位素干扰,说明这一现象极可能来自所用试剂和离子交换树脂的杂质组分产生的基质效应。在本文报道的实验条件下,当铜的样品量≥4μg、锌的样品量≥1μg时才能够确保铜、锌同位素测定结果的准确性。这一现象是否在其他同位素体系的测试过程存在,是个值得注意的问题。

用于MC-ICP-MS测定环境样品中铜、锌同位素的化学分离方法

对不同离子交换柱、淋洗体积、盐度、分离次数等一系列影响铜、锌纯化分离效果的条件进行了探讨,确定了环境样品(湖泊沉积物、植物和颗粒物)中铜、锌同位素测定时化学分离的最佳条件。采用AGMP-1(100～200目)阴离子交换树脂,以7mol/LHCl+0.001%H2O2、2mol/LHCl+0.001%H2O2、0.5mol/LHNO3作为淋洗液,分别在适当的体积接收淋洗液,可以有效地分离沉积物、植物和悬浮物等样品中的铜和锌。化学分离过程中Cu和Zn的回收率接近100%,同位素分馏在测试误差范围以内。将此方法应用于对红枫湖和阿哈湖水体悬浮物、植物和鱼类等样品中Cu、Zn的分离,经MC-ICP-MS测试后,准确获得了这些样品的Cu、Zn同位素组成。

锌同位素丰度比测量中的几个关键问题

采用多接收-电感耦合等离子体质谱仪（MC—ICP—MS）和多接收-热电离同位素质谱仪（MS-TIMS）对溶液中锌同位素丰度比测量结果进行实验室间比对，5个样品^58Zn与^66Zn的丰度比为0．02～15．00。比对结果显示，5个实验室的测量结果相符性较差，测量不确定度为1．29％～0．03％（以^64Zn／^66Zn为例），呈现与样品丰度比相关的趋势，相同仪器测量结果的不相符性主要受是否扣除空白及扣除的准确性影响。另外，MC—ICPMS系统误差校正条件也影响测量的准确性，MC—ICP—MS质量歧视校正系数为非线性。

大兴安岭拜仁达坝及维拉斯托多金属矿床锌同位素研究

内蒙古大兴安岭地区是我国北方重要的银、金、铅、锌、铁、铜等多金属矿集区,近年来在大兴安岭南段西坡实现了重要的找矿突破。从克什克腾旗的拜仁达坝多金属矿床到西乌旗的花敖包特和道伦大坝多金属矿床,大-中型矿床及矿点分布密集,形成一条几百公里长的北东向矿带。这类矿床具有品位高、矿体厚、矿化延伸稳定、储量大特点。花敖包特Pb-Gn-Ag多金属矿床是一个近年来发现的特大型矿床,构造上位于滨西太平洋成矿域内蒙古大兴安岭成矿带南段。

锌同位素在地学中应用的研究进展

近年随着各种新型同位素分析仪器的开发利用和分析测试技术方法上的迅猛发展,一些非传统的同位素得以测试成功,使其在基础地质的应用也日趋成熟。

铜、锌同位素的化学前处理方法

过渡族金属同位素研究是近几年才发展起来的研究领域,在环境、生物、成矿和天体化学方面有着巨大的发展潜力.但过渡族金属的分离和同位素的测定方法并不十分成熟.本文就过渡金属同位素的测定方法做了简要概述并通过条件试验得出一些简单结论.

河流重金属污染源同位素示踪研究进展：以法国塞纳河锌同位素研究为例

本文首先阐述了锌同位素的研究背景、分析测试方法和示踪环境污染方面的应用,然后以塞纳河锌同位素示踪研究为例,对利用重金属同位素示踪河流污染源必须满足的前提条件及应用进行了详细论述,指出了今后有关流域锌同位素研究的重点应在以下几个方面:锌同位素组成随河流中颗粒物不同粒径、不同矿物成分的变化关系;河流生物吸收过程中锌同位素分馏机制;以及流域土壤保留源自大气沉降及农业肥料锌过程中的锌同位素演化机理。

锌同位素地球化学及应用研究进展

随着化学纯化技术的提高及质谱仪的开发与应用,锌同位素已成为近年来非传统稳定同位素地球化学的一个研究热点,人们对锌同位素地球化学的认识随着研究的深入有了极大提高。本文对锌同位素地球化学进行了全面的综述,追踪了锌同位素在地学领域最新的研究进展。目前,锌同位素已被广泛应用在天体化学、环境地球化学、古海洋、古环境重建以及深部碳循环等诸多地球科学及环境科学研究领域,展现出巨大的应用潜力。各领域的研究成果为推进锌同位素地球化学的发展做出了巨大贡献。

植物中锌同位素的研究进展

锌同位素是示踪植物中锌地球化学的重要手段,详细了解植物中锌同位素的分馏过程是探究其生物地球化学的关键。本文对目前研究程度较高的超富集植物、普通植物的锌同位素分馏成果进行了系统的总结,发现二者锌同位素分馏趋势基本一致,即相比于培养液或土壤的同位素组成,植物根部相对富集锌的重同位素,而植物地上部(如茎、叶等组织器官)相对富集锌的轻同位素。对于能够引起植物发生锌同位素分馏的因素归纳如下:(1)植物根部相对富集锌的重同位素,是土壤中锌的形态、根部对锌的吸收方式、细胞表面吸附共同作用的结果;(2)植物木质部对锌的向上运输,会随着传输距离的增加而使地上部组织器官相对富集锌的轻同位素;(3)大气沉降也可能导致叶片富集锌的轻同位素。

锌同位素在大兴安岭中南段铅锌银多金属矿床中的应用与探讨

近年来,非传统稳定同位素(Zn,Fe,Cu,Mg等)在矿床的成矿过程中得到了广泛的应用,也取得了重大的进展。锌同位素则是直接作为成矿物质的主要元素,并且其载体闪锌矿可以形成于不同的成矿阶段,运用锌同位素可以有效的反映锌在成矿作用中的运移过程,从而对参与整个成矿作用中的成矿物质和热液流体的运移过程进行示踪。锌同位素的分馏主要受到3种不同的过程控制:矿物学的分馏,二次改变(再次沉淀和淋滤)和沉淀作用(Mason et al.,2005)。而对于锌同位素在沉淀作用中产生的分馏。

镉锌稳定同位素地球化学及其在土壤等地质体中的危害与治理研究进展

【研究目的 】镉、锌既是重要的矿产资源,也是有害的重金属元素。随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的发展,镉、锌等非传统稳定同位素体系的建立与应用使镉、锌地球化学研究水平迈上新的高度,镉、锌同位素体系建立与应用成为国际研究热点。【研究方法 】本文通过查阅大量镉、锌同位素的相关文献,从镉、锌同位素的分析方法、分馏机制、自然界储库组成及应用领域进行了综述。【研究结果 】(1)随着镉、锌同位素分析技术的不断改进,其同位素体系正在逐步建立;(2)地球各储库中的锌同位素组成已基本查明,镉同位素组成正处于数据积累阶段;(3)镉、锌同位素分馏机制主要包括吸附沉淀、生物作用、化学作用等,目前已逐渐被应用到指示行星分异、探明成矿机制、重建古环境、示踪污染源等多种领域中;(4)在解析重金属污染源时,多种同位素的联用有助于减小不确定性。【结论 】在新型同位素分析仪器和技术的开发下,镉、锌同位素的研究拥有更大的发展空间。未来的研究重点主要包括对镉、锌同位素分馏机制、部分储库含量、应用领域进行完善。