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地质所和南大科学家联合探索出迄今最快的Li同位素分析流程

来源:地调局地质所 作者:朱志勇 发布时间:2019-08-01

近日,《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》发表了自然资源部中国地质调查局地质研究所朱祥坤研究员课题组与南大科学家联合探索出的关于Li同位素研究的新进展。

Li同位素之间相对质量差较大,在自然界中分馏可达70‰,它可应用在研究古海洋环境;重建古气候;热液过程(包括:水岩反应等);岩浆过程和陆壳增生;火山过程;俯冲相关的壳幔相互作用;成矿物质来源示踪等一系列基础科学问题上。然而动辄数天的分析流程使很多研究者望而却步;对于高基体的样品(比如:碳酸盐)需要反复分离提纯才能满足分析测试需求,而且树脂的过载常常会导致Li元素淋洗峰发生漂移。因而当前Li同位素分析非常耗时且对于高基体样品需要慎重处理。

本次研究获得两项重要进展:一是利用叠柱法,让上层层析柱吸附样品中大量的基体,待Li等元素淋洗到下层层析柱之后,将上层层析柱物理去除,然后直接在下层层析柱上进行Li/Na的分离提纯。经过数十次的优化,摸索出了能兼顾流速与分离效果的各项参数,实现Li元素的快速分离提纯,以往由于高基体导致的Li淋洗峰漂移现象也得到了极大的缓解,高基体样品可以像正常样品一样轻松处理;二是对于Li元素及Li同位素在等离子体中的分布规律进行了详细研究,该研究对于如何在低信号强度下获取最稳定最精确的同位素比值有重大指示意义,结合B,Mg,Cu,Zn,Sr等元素在等离子体中的纵向分布规律提出:元素在等离子体中的分馏并非受其自身的信号强度所控制,而是由等离子体的基础物理参数(比如:电子、离子、气体的温度;电子密度等因素)所控制,有意思的是质量数大于和小于Ar的元素在等离子体中表现出相反的分馏行为,表明Ar等离子体中Ar离子与分析元素之间可能存在竞争。利用两项进展实现了Li同位素的快速分析,即使是高基体样品也可当成普通样品对待。

上述研究成果发表在国际知名同位素分析期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》上(Zhu, Z.Y.*, Yang, T*, Zhu, X.K., 2019. Achieving rapid analysis of Li isotopes in high-matrix and low-Li samples with MC-ICP-MS: new developments in sample preparation and mass bias behavior of Li in ICPMS。

原文链接:https://doi.org/10.1039/C9JA00076C