细菌反硝化法与化学转化法测试硝酸盐氮氧同位素对比研究

利用细菌反硝化和化学转化法将标准样品、海水、湖水和自来水样品中硝酸盐转化为N₂O,并用气体稳定性同位素质谱测定其氮氧同位素组成,对两种转化方法获得氮氧同位素比值校准曲线的相关参数、方法精密度、准确度和检出限等指标进行对比。结果表明,两种方法将硝酸盐还原为N₂O的转化率均大于90%;细菌反硝化法和化学转化法的氮同位素比值校准曲线斜率分别为0.959和0.481,接近各自理论值1和0.5;两种方法氧同位素比值校准曲线斜率分别为0.908和0.697,与理论值1之间存在一定偏差;两种方法测定氮同位素比值标准偏差均小于0.5‰,氧同位素比值标准偏差均小于1‰;细菌反硝化法和化学转化法测试硝酸盐氮氧同位素方法检出限分别为4.4 nmol和7.54 nmol;两种方法均能较为准确地测定三种类型样品(海水、湖水和自来水)中硝酸盐的氮同位素组成,其结果可以相互验证,差值在0.11‰～0.77‰之间;氧同位素比值差值在3.67‰～5.75‰之间,结果表明,两种方法在硝酸盐还原为N₂O的过程中氧元素产生不同程度的同位素分馏效应,化学转化法产...     

土壤硝酸盐中15N同位素测定前处理自动化辅助装置设计和验证

随着稳定同位素质谱技术在土壤氮循环研究中的广泛应用,氮稳定同位素分析对样品前处理方法提出了更高要求,而合适的样品处理方法是确保分析结果准确可靠的关键。设计开发1种适用于土壤微量硝酸盐中氮稳定同位素分析前处理辅助装置,将基于光电感应装置的自动进样系统与注液、抽真空-气体置换系统相融合,将原前处理方法中液体试剂注入,反应体系抽真空及氦气置换等人为操作过程改为自动化处理环节。系统测试结果表明:该套辅助装置具有良好的自动抽真空、注气和加液重复性。装置抽真空系统的真空度绝对误差可控制在0.5 Pa以内,气体注入体积绝对误差可控制在0.2 mL以内,而注液系统的注液体积绝对误差也可控制在0.1 mL以内,变异系数(CV)均小于1%。使用标准参比样品测试整套系统的准确度和精密度,所有测试样品均获得了较好的准确度和精密度,CV<1%。研制的装置结合痕量气体预浓缩装置—稳定同位素质谱(PreCon-IRMS)联用仪,可以建立方便快捷的低样品量下硝酸盐中15 N同位素质谱检测方法,可为土壤氮循环过程研究提供关键技术支撑。     

土壤硝酸盐中~(15)N同位素测定前处理自动化辅助装置设计和验证

随着稳定同位素质谱技术在土壤氮循环研究中的广泛应用,氮稳定同位素分析对样品前处理方法提出了更高要求,而合适的样品处理方法是确保分析结果准确可靠的关键。设计开发1种适用于土壤微量硝酸盐中氮稳定同位素分析前处理辅助装置,将基于光电感应装置的自动进样系统与注液、抽真空-气体置换系统相融合,将原前处理方法中液体试剂注入,反应体系抽真空及氦气置换等人为操作过程改为自动化处理环节。系统测试结果表明:该套辅助装置具有良好的自动抽真空、注气和加液重复性。装置抽真空系统的真空度绝对误差可控制在0.5 Pa以内,气体注入体积绝对误差可控制在0.2 mL以内,而注液系统的注液体积绝对误差也可控制在0.1 mL以内,变异系数(CV)均小于1%。使用标准参比样品测试整套系统的准确度和精密度,所有测试样品均获得了较好的准确度和精密度,CV1%。研制的装置结合痕量气体预浓缩装置—稳定同位素质谱(PreCon-IRMS)联用仪,可以建立方便快捷的低样品量下硝酸盐中~(15)N同位素质谱检测方法,可为土壤氮循环过程研究提供关键技术支撑。     

利用同位素稀释质谱法进行高纯铝中微量硼的测定

本文讨论了借助于同位素稀释质谱法进行高纯铝中微量硼的测定。将一定量的稀释剂溶液(95%浓缩~(10)B)加入到待测样品中,然后,通过甲醇蒸馏法把硼从样品中分离出来。并且转化成适于热表面电离同位素分析的四硼酸钠。对于硼含量为1.5ppm的高纯铝,测定结果的相对标准偏差为±3%。     

高纯锗γ谱仪计数比法测量滤材样品中241Am/239Pu原子比

使用阱型高纯锗γ谱仪测量了待测滤材样品和参比溶液中²⁴¹Am 59.5 keV和²³⁹Pu 129.3 keV的能峰计数比,结合参比溶液中已知的²⁴¹Am/²³⁹Pu原子比数据给出了滤材样品的²⁴¹Am/²³⁹Pu原子比,结果与滤材样品经化学处理后采用同位素稀释质谱法测量的²⁴¹Am/²³⁹Pu原子比在不确定度范围内一致。     

质谱检测用同位素15N标记样品的处理方法

采用质谱法分析稳定同位素¹⁵N标记化合物的¹⁵N丰度，进样形式为氮气时，具有记忆效应小、不发生同位素分馏的优点，因此，待测样品处理方法非常关键。选用具有代表性的¹⁵N无机标记化合物和¹⁵N有机标记化合物进行了次溴酸盐氧化还原法、半微量的消化 氧化还原联用法和微量的高温燃烧法等样品处理方法的条件试验，消除了样品转化处理过程中的同位素分馏效应和记忆效应的影响，样品的检测结果准确度和精确度令人满意，误差小于±0.05%。研究得到了具有可行性的样品转化条件和操作方法。采用数理统计方法对得到的质谱检测数据进行检验，获得了满意的结果。     

堆后铀产品中232U测定方法研究

²³²U是燃料元件制造中需严格控制的铀同位素,为此,需建立一种准确的测量方法。本工作建立了一种α谱仪和质谱法相结合测定铀产品中²³²U含量的新方法。采用质谱法测量²³⁴U、²³⁵U、²³⁶U与²³⁸U的同位素丰度比,α谱仪测量²³²U的活度和²³⁴U、²³⁵U、²³⁶U、²³⁸U的总活度,即可计算出铀产品中²³²U的浓度。对于²³²U含量为1.118 ng/g的样品,16次测定数据的相对标准偏差为3.43%,证明该测量方法有效,可应用于实际样品的分析测定。     

应用同位素稀释质谱法原理准确测量锂同位素丰度

研究了基于同位素稀释质谱法原理准确测定锂同位素丰度的方法,编制方法的求解方程.对样品和稀释剂进行了纯化,用ICP发射光谱测定了其杂质元素总量,配制样品和稀释剂溶液.用质量法配制样品和稀释剂的混合溶液,用热电离质谱法测量了同位素丰度比值.计算得到方法的系统偏差校正因子为0.992 0.通过测量IRMM 016锂同位素标准物质得到的校正因子与本方法的校正因子一致,验证了方法的可靠性.用校正因子校正样品和稀释剂的同位素丰度比的测量值,得到准确值.同时,评定了方法的不确定度.结果显示,在95%的置信水平下,应用这种方法测定锂样品同位素丰度比值,其相对扩展不确定度为0.26%.     

229Th的分离和测量方法

²²⁹Th是一个适合于同位素稀释质谱法(IDMS)分析环境样品中钍同位素浓度的同位素稀释剂。建立了一种稳定可靠的从²³³U溶液中提取高纯²²⁹Th同位素稀释剂的方法，该方法采用串联阴离子交换柱分离U和Th同位素，全流程²³⁸U和²³²Th的回收率接近100%。采用多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）反同位素稀释法准确标定了制备的²²⁹Th同位素稀释剂的浓度，为1.959×10^-9(1±0.5%) g/g，²³⁰Th与²²⁹Th的同位素比值为3.322×10^-3，并根据测量过程评定了稀释剂浓度的不确定度。     

热表面电离质谱法对锂同位素的测

为建立一套适用于实验室锂同位素的分析方法,选定Li 为检测离子,对热电离质谱法(TIMS)分析锂同位素的实验条件进行探索,包括单、双带测量,加载H3PO4和锂样品用量,建立了质谱分析条件。并采用此方法测定了标准物质样品的丰度和浓度,对塑料闪烁体中掺杂6Li的质量分数进行分析,给出测量方法的不确定度(U)为0.024,方法相对标准偏差(sr)小于0.3%。     

电喷雾串联质谱模拟天然单质铀的形成

采用三重四级杆质谱模拟并分析微观含铀分子化学键断裂形成新的物质的过程以探讨单质铀的产生机理。结果表明，含铀分子在质谱中离子化后经碰撞诱导解离可生成U⁺。研究还发现，硝酸铀酰溶液通过电喷雾可形成UO⁺₂(m/z 270)、UO₂OH⁺(m/z 287)、UO₂H₂OOH⁺(m/z 305)、UO₂NO⁺₃(m/z 332)、UO₂(H₂O)₃NO⁺₃(m/z 386)及双聚铀酰离子［(UO₂NO₃H₂O)₂NO₃］⁺(m/z 762)，在具有一定动能N₂的碰撞下它们均可产生游离的U⁺。通过模拟实验推测，天然单质铀形成的微观机理为：在漫长地质年代中放射性核素持续衰变产生的能量粒子撞击含铀分子使其化学键断裂生成游离铀离子，在封闭或强还原性等特殊地质条件下形成单质铀并被保存下来。     

锕系金属（铀和锔）内嵌硼球烯的理论研究

最近发现的全硼富勒烯（硼球烯,D_2d B^-/0₄₀）,开启了硼球烯化学研究的新篇章。类似于富勒烯,金属掺杂也是硼球烯修饰和功能化重要途径。本工作采用密度泛函理论预测了一系列锕系金属掺杂硼球烯［An@B₃₉］ⁿ⁺（An=U,n=3;An=Cm,n=2）。理论计算表明,这些硼球烯均为稳定的金属内嵌硼球烯,其中［U@B₃₉］³⁺的能量最低,结构具有C₃对称性,而［Cm@B39］²⁺为C₁结构。成键性质分析表明,［U@B₃₉］³⁺和［Cm@B₃₉］²⁺均存在σ和π离域键。另外［An@B₃₉］ⁿ⁺中U-B键的共价相互作用强于Cm-B键,且［U@B₃₉］³⁺较［Cm@B₃₉］²⁺更稳定。因此,An-B键的共价特征对于这些锕系金属内嵌硼球烯的形成是必不可少的。本工作扩展了硼球烯体系,并为新型稳定金属内嵌硼球烯的设计提供了理论线索。     

溶解硫酸盐硫同位素测试预处理方法优化

为分析水体中硫酸盐硫同位素组成,常将SO^2-₄转化为固体BaSO₄,进行预处理,但是该方法对体积少且低浓度硫酸盐样品（0～20 mg·L^-1）存在耗时长、回收率低等问题,对硫同位素测试结果的影响仍不明确。本文通过对不同Ba²⁺添加量、反应温度、pH和沉淀时间等条件对SO^2-₄回收率及δ³⁴S BaSO₄测试影响进行研究,优化由SO^2-₄转化BaSO₄的方法,并选取四种不同类型水体（雨水、湖水、污水、海水）进行验证。结果表明：1） SO^2-₄的回收率受沉淀生成速率和反应时间控制,在相同反应时间内,沉淀生成速率与过饱和度比、温度成正比,与H⁺浓度成反比,并且搅拌可以加速BaSO₄晶体的生长;2） 改进的预处理流程为：在水样中添加适量盐酸和氯化钡（pH=2.6,过饱和度比≥55）,用玻璃棒匀速搅拌1 min,90 ℃水浴加热1 h,冷却至室温后用滤膜收集BaSO₄;3） 优化后的预处理方法测试天然样品时,SO^2-₄可以在1 h内完全转化为BaSO₄固体,并且不发生硫同位素分馏,低SO^2-₄浓度（3.24 mg·L^-1）的雨水样品,其转化率从0提高至98.7%,δ³⁴S约为15.7‰±0.1‰;中等SO^2-₄浓度（30.34 mg·L^-1）的湖水样品,其转化率从26%提高至100%,δ³⁴S为5.8‰±0.2‰;高SO^2-₄浓度（140.4～2 516.4 mg·L^-1）的污水和海水样品,硫酸盐的回收率和δ³⁴S与传统方法得到的结果相近。改进的预处理方法有效提高了低浓度水溶硫酸盐样品的回收率,避免转化过程中的同位素分馏。该方法对于中高浓度的样品同样适用。     

Na_2O/Al_2O_3摩尔比对模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体结构和性能的影响

研究了Na2O/Al2O3摩尔比(n)对模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体结构和性能的影响。利用红外光谱分析了不同Na2O/Al2O3摩尔比时硼硅酸盐玻璃固化体的结构变化,并用溶解速率法(DR)和全谱直读等离子发射光谱(ICP-OES)表征了所制备出固化体的化学稳定性。结果表明:在研究组分范围内,当n1.0时,硼硅酸盐玻璃固化体结构中Al以[AlO4]四面体的形式存在,但[BO3]三角体的量较大;随着Na2O/Al2O3摩尔比的增加(n=1.0),固化体结构中[BO3]三角体向[BO4]四面体转变,Al仍以[AlO4]四面体的形式存在,固化体结构稳定性增加;Na2O/Al2O3摩尔比继续增加(n=1.5或2.0),固化体成分中由于Al含量已很少而使[AlO4]含量过少,对固化体结构网络致密性的影响起主要作用,且此时成分中存在过多的碱金属离子在结构中起断网作用,玻璃固化体网络结构变疏松。在Na2O/Al2O3摩尔比为1.0时,玻璃固化体有相对较佳的结构稳定性和化学稳定性,浸泡56d后的失重速率为10-9 g/(cm2·min)数量级,且浸出液中各浸出离子的平均浓度最低。     

烟碱乙酰胆碱受体显像剂2-[~(18)F]-A-85380的合成及大鼠脑磷屏显像

通过18F标记前体Me3N+-Boc-A-85380·CF3SO-3,合成了烟碱乙酰胆碱受体显像剂2-[18 F]-A-85380,并探讨该显像剂在大鼠脑内的分布。采用取代法以Me3N+-Boc-A-85380·CF3SO-3为反应前体,在含氮芳香环的2位用18F进行标记,合成nAChRs显像剂2-[18F]-A-85380;以聚酰胺薄膜为支持介质、生理盐水为展开剂,测定标记物的标记率和放化纯度;SD大鼠4只尾静脉注射0.5mL(1.48MBq)2-[18F]-A-85380,分别在5、60、120、180min时用多聚甲醛灌流固定,取出大脑做冠状位切片,将切片与磷屏在专用暗盒内曝光30min,取出磷屏进行扫描显影。结果表明:2-[18 F]-A-85380的标记率达93%,其放化纯在标记后2、4、6h均大于90%。磷屏显像结果显示:注药后60min时磷屏所受辐射最强,所得图像光强度大于5min、120min和180min的;丘脑分布最多、皮质次之、小脑及脑干分布较少。     

Effect of N_2 and O_2 on OH radical production in an atmospheric helium microwave plasma jet

UV-pulsed laser cavity ringdown spectroscopy of the hydroxyl radical OH(A–X)(0–0)band in the wavelength range of 306–310 nm was employed to determine absolute number densities of OH in the atmospheric helium plasma jets generated by a 2.45 GHz microwave plasma source.The effect of the addition of molecular gases N_2 and O_2 to He plasma jets on OH generation was studied.Optical emission spectroscopy was simultaneously employed to monitor reactive plasma species.Stark broadening of the hydrogen Balmer emission line(H_β)was used to estimate the electron density nein the jets.For both He/N_2 and He/O_2 jets, newas estimated to be on the order of 10~(15)cm~(-3).The effects of plasma power and gas flow rate were also studied.With increase in N_2 and O_2 flow rates, netended to decrease.Gas temperature in the He/O_2 plasma jets was elevated compared to the temperatures in the pure He and He/N_2 plasma jets.The highest OH densities in the He/N_2 and He/O_2 plasma jets were determined to be 1.0?×10~(16)molecules/cm~3 at x?=?4 mm(from the jet orifice)and 1.8?×?10~(16)molecules/cm~3 at x=3 mm, respectively.Electron impact dissociation of water and water ion dissociative recombination were the dominant reaction pathways, respectively, for OH formation within the jet column and in the downstream and far downstream regions.The presence of strong emissions of the N_2~+ bands in both He/N_2 and He/O_2 plasma jets, as against the absence of the N_2~+ emissions in the Ar plasma jets, suggests that the Penning ionization process is a key reaction channel leading to the formation of N_2~+ in these He plasma jets.     

稳定同位素13C或D标记对甲氧基苯甲酸的合成

稳定同位素标记对甲氧基苯甲酸是防腐剂、香料及药物等稳定同位素标记内标试剂合成中的重要中间体。本文以尼泊金乙酯(对羟基苯甲酸乙酯)和碘甲烷-¹³C或碘甲烷-D₃为原料，碱性条件下经2步反应合成对甲氧基苯甲酸-甲氧基-¹³C和对甲氧基苯甲酸-甲氧基-D₃。通过单因素实验确定适合的反应温度、物料摩尔比、反应时间，优化工艺参数为：反应温度为80 ℃，物料摩尔比n(碘甲烷-¹³C/D₃)∶n(尼泊金乙酯)=1.15∶1，反应时间为6 h。产品经液质联用仪（LC-MS）测试化学纯度和同位素丰度、经核磁共振（¹H NMR）进行结构确认，对甲氧基苯甲酸-甲氧基-¹³C的收率为91.12%，碘甲烷¹³C利用率为79.32%，产品熔点为186.5~187.8 ℃，化学纯度为99.1%,¹³C同位素丰度为99.0%；标记对甲氧基苯甲酸-甲氧基-D₃的收率为90.49%，碘甲烷-D₃利用率为78.70%，产品熔点为186.3~188.1 ℃，化学纯度为99.0%，D同位素丰度为98.1%。     

离子液体/苯并15-冠-5浸渍XAD-7树脂萃取分离锂同位素

以XAD-7树脂为支撑担体制备了含有三种不同咪唑型离子液体([C_8mim][BF_4]、[C_8mim][PF_6]、[C_8mim][(SO_2CF_3)_2N])和萃取剂(苯并15-冠-5)的浸渍树脂,并用于锂同位素的萃取分离。浸渍树脂的红外和扫描电镜表征表明,离子液体成功负载到了树脂上;热重分析表明,该浸渍树脂具有良好的热稳定性。在水相初始pH=5.55时,浸渍树脂具有最佳萃取率。浸渍树脂在LiSCN溶液中具有较高的萃取率,而在CF_3COOLi溶液中呈现较大的单级分离因子,最大单级分离因子达到1.045±0.002。浸渍树脂的萃取平衡时间为2.5~3h。萃取热力学研究表明,该反应为自发过程,温度对体系的影响较小。~6Li富集于固相,~7Li富集在水相。该系列浸渍树脂易于再生,可循环使用。     

氮杂多环芳烃/离子液体萃取体系的伽马辐射效应

乏燃料后处理分离体系的辐射稳定性是其实际应用前需解决的重要问题。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、超高效液相色谱/四级杆飞行时间质谱联用（UPLC/Q-TOF-MS）等方法系统研究了IB-BTP/［C₂mim］［NTf₂］、CA-BTP/［C₂mim］［NTf₂］和CA-BTPhen/［C₂mim］［NTf₂］三种典型的氮杂多环芳烃/离子液体萃取分离体系的γ辐射效应，并通过Eu³⁺萃取实验对辐照前后体系的萃取性能变化进行了对比。结果表明：三种萃取剂在［C₂mim］［NTf₂］离子液体中的辐射稳定性顺序为：CA-BTP>IB-BTP≈CA-BTPhen；三种体系的辐解产物主要为［C₂mim］［NTf₂］离子液体辐解产生的·CF₃、·［C₂mim］⁺、·H等自由基进攻氮杂多环芳烃后生成的取代产物；即使在300 kGy的条件下，三种体系仍保持了较好的萃取能力。     

CO2和O2地浸铀矿原液中SO2-4的快速测定

为改良现有硫酸钡比浊法测定含铀浸出液中SO^2-₄不能长时间稳定均匀地形成硫酸钡悬浊液的缺点，采用吸光比浊法研究不同波长、酸度、稳定剂、无水乙醇用量对硫酸钡分散体系稳定性的影响以提高测量准确度。实验结果表明，改良比浊法测定SO^2-₄浓度体系中的最佳实验条件为1.0 mL HCl（3 mol/L）、5.0 mL聚乙烯醇溶液(含w=10%BaCl₂•2H₂O)、3.0 mL 无水乙醇。在最佳波长440 nm处，SO^2-₄质量浓度在0.2~1.5 g/L范围内符合比尔定律。该方法的检出限为 0.003 6 mg/L，定量限为 0.012 0 mg/L（n=20）。该方法样品测量回收率为99.0%~99.8%，加标相对标准偏差为 0.63%~2.44%(n=2)。与 GB/T 5750.5-2006 国标法比较，该方法操作简便、快捷，结果准确度高，在CO₂和O₂地浸采铀浸出原液SO^2-₄浓度的测定中有广阔的应用前景。