海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测定

生物磷酸盐和水分子间的氧同位素分馏主要受温度和生物活动控制,因此磷酸盐氧同位素组成既可以测量古温度又可以示踪磷循环.近年来磷酸盐氧同位素研究受到较多关注,除了传统的生物体磷灰石古温度测量外,这些研究大多是关于磷循环的.磷酸盐的氧同位素组成可以示踪海洋中磷的源区和生物对磷的利用效率.由于海水的组成十分复杂,测量前必须对样品进行富集、分离和纯化处理.目前,加州大学(Santa Cruz)Paytan 教授和耶鲁大学 Blake 教授的实验室已建立了海水溶解磷酸盐氧同位素的测量方法,二者各有优缺点.我们结合了这两种方法的优点,并对一些步骤进行了改进,建立了海水溶解磷酸盐氧同位素组成的测量方法.通过向海水样品中加入 NaOH,形成 Mg(OH)2来富集海水中的 PO43-,也可同时除去部分杂质离子和溶解有机质;通过将 PO43-转化为 CePO4沉淀来进一步除去杂质离子,然后用阳离子交换树脂除 Ce3+,再通过阴离子交换树脂柱来除溶解有机质.最后将磷酸盐转换为Ag3PO4沉淀,在1350℃裂解Ag3PO4,产生的O2和石墨反应形成CO用IRMS测定.结果显示富集、分离和纯化过程可以获得纯的Ag3PO4颗粒,不会产生PO43-的氧同位素分馏.测量Ag3PO4用量仅为0.3 mg,标准偏差在±0.2‰~±0.3‰之间.     

氧同位素在海洋磷酸盐研究中的应用

海洋中磷酸盐的氧同位素组成不但记录现代海水磷循环的信息(磷酸盐的来源和生物地球化学作用),还记录古环境的信息。因此,利用氧同位素研究海洋磷酸盐正日益受到国内外研究人员的重视。本文综述了利用磷酸盐氧同位素研究方法及其在现代海洋环境与古海洋的应用进展,展示了中国海洋磷酸盐氧同位素研究现状,提出了今后的研究方向。     

磷酸盐氧同位素组成的测定方法及分馏机理研究进展

磷酸盐氧同位素组成在古气候和磷的生物地球化学循环研究中都具有十分重要的意义.测定方法和同位素的分馏机理是该类研究的基础.国际上已开展了一系列磷酸盐氧同位素的测定方法和分馏机理研究.在测定方法上,由初期的间接法,经高温还原/裂解法到氟化法,再演化到改进后的高温还原法(包括TC/EA-IRMS法),甚至激光原位技术,样品由实验室纯化学试剂扩展到各种复杂地质样品,在测量精确度、测量速度、样品用量、安全性和技术要求方面都有巨大改进.在分馏机理上,①尽管Longinelli等建立的关系式已获得了天然样品的验证,并认为是平衡分馏,但实验室模拟结果与其还存在较大差异(即没有达到平衡分馏).②在地表温度和pH条件下,无机过程均不会造成水体中溶解态磷酸盐和水之间的氧同位素交换.在高温(>70℃)及不同pH条件下,即使没有生物作用也会造成溶解磷酸盐和水分子之间进行氧的同位素交换,但不同实验室之间结果不一致.③在生物作用存在下,溶解无机磷酸盐和水之间在地表环境会发生强烈氧同位素交换,但除了PPase外,其余均没有达到平衡值.④磷灰石的氧同位素组成要比形成它的溶解态磷酸盐的值高1‰～1.4‰,因此在把Longinelli等关系式用于溶解态磷酸盐和水体系时,需要考虑该因素.同位素平衡分馏和条件有关,认为无机条件下的高温(>70℃)实验结果不一致,以及有生物参与的培养实验结果偏离平衡值,都是实验条件不同所致,包括pH、磷酸盐浓度、生物种类、生物量等.     

高精度氧同位素测定系统

含氧矿物和岩石氧同位素测试精度主要取决于氧同位素分析样品的制备精度。为了连续稳定地测定高精度的氧同位素数据,笔者等研制了BrF_5—8701氧制备台。本系统具有下列特点:板、块、架分立结构;自动恒温;等阻值并联加热电炉;直播式镍反应器;氩气中路吹除。从而提高了氧制备台的稳定性和制备精度。含氧矿物和岩石的氧同位素测试精度优于0.1‰,测试成功率达100％。     

连续测定方解石和白云石中碳,氧同位素的比值的方法及其意义

本文提出了利用方解石和白云石二者的不同活性，在不同的温度条件下，在同一份 碳酸盐岩样品中，连续侧定碳、氧同位素比值的新方法。测定结果精度高，能用于判定白云石的 成因，具有实用价值。     

微量磷灰石中磷酸根氧同位素分析方法

生物磷灰石壳体的磷酸根氧同位素组成是重建古温度理想指标之一,在古环境研究中具有重要意义.针对牙形石等磷灰石量极少的情况,稳定可靠的前处理方法是分析其δ18O_PO4的重要保障,目前仅有少数国外实验室已建立了相关提取分析方法.结合这些方法的优缺点对分析步骤进行改进优化,建立了微量磷灰石的磷酸根氧同位素分析方法,通过硝酸消解磷灰石并除去非磷酸根氧,利用KF溶液沉淀法分离Ca2+,采用氨缓冲溶液形式调节pH,并加入AgNO₃溶液以氨挥发法将PO₄3-转化成Ag₃PO₄结晶分离,气体稳定同位素质谱仪在线测定Ag₃PO₄氧同位素组成.结果表明,方法全流程未产生明显的氧同位素分馏,样品最低仅需0.2 mg,标准偏差小于0.2‰（1σ）,与目前国际报道的分析精度一致.      

碳还原法分析硫酸盐的氧同位素组成

硫酸盐矿物是自然界最常见矿物,也是自然界少数具有氧同位素非质量分馏效应的矿物之一.硫酸盐矿物的氧同位素组成可以为研究其形成过程和生成条件提供大量信息.目前,在国内外分析硫酸盐氧同位素的3种方法中,碳还原方法乃是分析硫酸盐中氧同位素组成的最精准方法.本次研究建立了分析硫酸盐中氧同位素组成的碳还原方法,介绍了硫酸钡的分析流...     

氧同位素在岩石成因研究的新进展

通过氧同位素分析可以对岩石的成因进行认识,使之成为岩石学研究的一个强有力工具。根据花岗岩的氧同位素高低可以判断其来源于变沉积岩还是变火成岩;对于一个复式岩体,如果不同期次岩石的氧同位素组成存在明显变化,可以有效地判断该岩浆在演化过程中存在不同来源物质的混染,因为岩浆从镁铁质成分向长英质成分的化学分异过程,不会引起明显的氧同位素分馏,分馏值一般不超过0.3‰。氧同位素分析手段从常规BrF₅法,到激光探针BrF₅法,再到离子探针分析法,对岩石矿物样品从全熔分析到微区分析的发展,显示了它们的发展历程和各自的优势及应用范围。本文介绍了氧同位素的不同分析方法,以花岗岩(流纹岩)和变质岩的研究为例阐述了氧同位素分析技术的发展。苏州花岗岩利用全岩和造岩矿物常规氧同位素分析方法得出其为低δ¹⁸O和正常δ¹⁸O岩浆成因的不同认识,近年通过锆石激光氧同位素分析技术,获得岩浆锆石的δ¹⁸O平均为4.92‰,证实其来源于壳源的低δ¹⁸O岩浆。类似地,利用全岩和造岩矿物常规氧同位素分析方法得出的观点难以解释美国黄石高原低δ¹⁸O流纹岩中矿物颗粒间和颗粒内部的氧同位素变化,该氧同位素变化只能通过离子探针矿物微区原位分析得出。在变质岩研究方面,通过激光探针氧同位素分析,人们普遍认为苏鲁造山带变质岩极负的δ¹⁸O值是在新元古代原岩形成时获得的,但是最新的离子探针锆石原位氧同位素分析表明苏鲁造山带变质岩极负的δ¹⁸O主要是在三叠纪超高压变质作用过程中获得的。今后单颗粒矿物尺度上的氧同位素组成分布规律将是氧同位素研究的发展方向。     

连续测定方解石和白云石中碳、氧同位素比值的方法及其意义

本文提出了利用方解石和白云石二者的不同活性,在不同的温度条件下,在同一份碳酸盐岩样品中,连续测定碳、氧同位素比值的新方法。测定结果精度高,能用于判定白云石的成因,具有实用价值。     

氢氧同位素在曹妃甸地区水循环研究中的应用

本文中笔者利用双龙河剖面采集的D、18O同位素分析曹妃甸地区不同水体间的相互关系,识别区域水循环特征。研究发现区内河水、潜水和承压水均起源于大气降水,三者之间存在密切的水力联系;在三个区段上地下水具有不同的补径排条件;区内地下水循环系统可以划分为浅、中、深三级循环系统。     

氮、氧同位素在地下水硝酸盐污染研究中的应用

硝酸盐是地下水中难以去除的稳定污染物之一,是地下水氮(N)污染的主要形式.不同氮来源的硝酸盐氮、氧(O)同位素组成不同,可利用N、O同位素并结合其他同位素技术示踪硝酸盐污染源,识别反硝化过程,对于有效控制污染源和评估地下水对硝酸盐污染的恢复自净能力有重要意义.本文介绍了N、O同位素技术在地下水硝酸盐污染源追踪和反硝化过程的识别方面的原理和应用以及目前发展状况.     

四川省阿坝地区地表水地球化学特征

阿坝州位于四川西北部,与青海、甘肃交界,处于高海拔地区;该地区地表水资源丰富,长江与黄河上游水系均流经该区域。通过系统性采集区内河水(76件)、井水(7件)、溪水(8件)等样品,测试水体中D与18 O的丰度与微量元素含量。结果表明:①受大气降水与流经地层的影响,阿坝地区河水中D与18 O的丰度均显著高于溪水、井水与自来水等介质,线性相关性表明,河水中18 O的富集与硫酸盐矿物的溶解密切相关;②阿坝地区井水、自来水、溪水之间存在明显的水力联系;③对于阿坝地区而言,黄河上游河流中δD与δ18 O值均高于长江上游水系河流,但两者之间差别较小,这由于同一地区水系具有相同的大气降水来源;④河水、井水、溪水等表水中微量元素呈高Ba、Zn、Cr,低As、Pb、Cd的特点,与该地区岩石样品中微量元素特征基本一致,表明该地区表水中微量元素含量主要受地质背景因素控制。     

北极沿岸地区水体中氢氧稳定同位素组成及水分转化过程研究

2010年7月参加第三届北京中学生北极科学考察活动,收集了北极沿岸地区的挪威斯瓦尔巴德群岛(Svalbard)、冰岛、格陵兰沿岸地区的海水、沿岸海水、海冰表面冰样、地表径流等水体样品,对样品进行了氢氧稳定同位素成分测定,分析了北极沿岸地区水体的水循环过程.结果表明,该地区不同水体中的稳定同位素具有不同特征.沿岸海水中δ...     

硅酸盐氧同位素标样研制

本文介绍了硅酸盐氧同位素标准物质(SH和H)的研制。均匀性检验证实该标准物质是均匀的。该标准物质采用直接比较测量法标定,即直接与国际标准V-SMOW和SLAP进行比较。 国际标准水样采用CO_2-H_2O平衡法制备CO_2;石英标样采用BrF_5法制备CO_2。将六个定值实验室提供的数据统一处理后,获得SH和H的δ~(18)Ox/v-s_(MOW)值分别为11.11±0.06(‰)和-1.75+0.08(‰)。该标准物质于89年12月被国家技术监督局批准为国家一级标准物质,山阳石英标样(SH)统一编号为G