HR-ICP-MS测定珊瑚中痕量U、Th浓度及其同位素比值的方法研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong571
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自然界中238U→234U→230Th衰变链是示踪地球化学过程的有利工具。以珊瑚为代表的海洋生物碳酸盐会从海水中吸收铀(U),并继承海水234U相对于母体238U和子体230Th过剩的特性。因而,珊瑚中U、Th同位素比值可示踪陆源物质输入变化,并为海洋研究提供年龄标尺。然而,受珊瑚高基体、低U、Th含量的限制,目前仅少数实验室能够开展珊瑚中高精度U、Th同位素比值分析。鉴于此,建立可靠的前处理流程并开发成本更低的仪器检测方法,对于拓展珊瑚中U系同位素在海洋学、全球气候变化等领域的应用具有重要意义。本文优化了Uranium and TEtra Valents Actinides(UTEVA)树脂分离纯化珊瑚样品中U、Th的柱化学参数,并建立了高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR–ICP–MS)测定U、Th含量及同位素组成的方法。研究内容和主要结论如下:首先,采用UTEVA树脂改进了一步富集分离珊瑚中U、Th的前处理方法,并联合HR–ICP–MS测定了U、Th含量。结果表明:上样介质HNO3浓度由3.0mol/L降至2.0 mol/L不影响U、Th的吸附效率;3.5 m L 2.0 mol/L HNO3可将Ca、Sr、Mg等基体离子清洗完全;用2.0 m L 3 mol/L HCl、2.00 m L Milli–Q水可将Th、U完全洗脱,U、Th的全流程空白值(mean±1σ,n=12)分别为1.32±0.65 pg、2.05±0.63 pg,显著降低了U的全流程空白值。3个海南珊瑚中U含量(mean±1σ,n=6)测定值分别为3.46±0.02μg/g、2.67±0.05μg/g、2.15±0.07μg/g,Th含量(mean±1σ,n=6)分别为10.12±0.24 ng/g、4.82±0.10 ng/g、5.62±0.12 ng/g,测定精度(1σ)均在3.3%以内。U、Th加标回收率分别为97.9–100.9%、97.3–99.7%,方法准确度高,精密度好。本流程可为珊瑚、石笋等碳酸盐类样品中U、Th含量分析提供准确、简便和快速的样品前处理方法。其次,利用HR–ICP–MS建立了精确测定珊瑚样品中U、Th同位素比值的方法。结果显示:分别采用Scott型双通道PFA雾室(湿法进样)和ApexΩ膜去溶系统(干法进样)时,234U/238U精度均随234U积分时间和扫描次数增加而提高,之后趋于稳定。干法条件下U灵敏度较湿法提高2–4倍;234U/238U比值精度达到1–2‰左右,优于湿法条件。氢化物和强峰拖尾是HR–ICP–MS测定U、Th同位素时的主要质谱干扰。前者包括234U~1H、235U~1H、229Th~1H对235U、236U、230Th的质谱干扰,实验结果显示采用干法分析时238U~1H+/238U、232Th~1H+/232Th仅为1.1×10-5、1.1×10-5,U、Th氢化物产率相较于湿法分别降低4.5、6.0倍。强峰拖尾主要来自238U和232Th对低质量数同位素产生的背景贡献。本文测得238U在质量数237、236、235、234处产生的拖尾分别为9.5×10-6、2.7×10-6、0.78×10-6、0.23×10-6,232Th在质量数230、229处产生的拖尾分别为2.2×10-6、0.52×10-6;与同类型HR–ICP–MS或MC–ICP–MS(无RPQ)报道结果相当(10-6–10-7)。U同位素标准物质(NBL–112A)在四个月内234U/238U原子数比值及δ234U值长期重现性(mean±2σ,n=10)分别为(52.86±0.0800)×10-6、(-38.4±1.50)‰,测定相对误差为0.37‰,精度(2σ)为1.5‰。本文U同位素分析精度与国际实验室仅采用SEM“跳峰”扫描所得结果(1–2‰)相当。U同位素标准物质(GBW04220)中234U/235U、234U/238U原子数比值测试结果(mean±2σ,n=7)分别为(54.16±0.0030)×10-4、(17.62±0.0008)×10-6,精度(2σ)为5.5‰和4.5‰,相对误差分别为-2.0‰和-2.3‰。NBL–112A经UTEVA树脂分离纯化前后的δ234U值分别为(-38.4±1.50)‰(mean±2σ,n=10)和(-38.5±1.90)‰(mean±2σ,n=7),在仪器分析精度内无显著差别。上述结果表明本文建立的UTEVA树脂分离纯化流程结合HR–ICP–MS分析方法可进行珊瑚等碳酸盐中高精度、高准确度U、Th同位素比值测试。最后,本文应用上述方法分析了U系年代学标准样品(GBW04412)中234U/238U、230Th/238U、232Th/238U同位素比值,根据年龄计算公式所得238U–234U–230Th平均年龄为87278±868年(mean±2σ,n=3),与推荐值85000±4000年在误差范围内一致。本文采用HR–ICP–MS仅SEM接收测得GBW04412的238U–234U–230Th年龄精度为1.0%,与其它实验室在MC–ICP–MS和TIMS上采用法拉第杯–SEM同时接收所得年龄(86918±320年、85342±823年)吻合。将本文所建方法和年龄计算公式应用至3个海南珊瑚样品,实测结果显示该珊瑚年龄较轻,均在500年及以内;δ234U(‰)为140.2–147.9,与现代大洋海水δ234U(144±7‰)和全新世珊瑚δ234U(145±10‰)吻合。综上所述,本文建立的UTEVA树脂分离纯化—HR–ICP–MS联合236U–229Th同位素稀释法适用于珊瑚、石笋等碳酸盐样品中U、Th浓度和同位素比值分析,所得结果可应用于拓展海洋环境演化、238U–234U–230Th定年等领域。
其他文献
大部分物种(包括人类)都可以适应一定程度的应激和压力。机体在应激过程中通过激活下丘脑-垂体-肾上腺轴(Hypothalamic-Pituitary-Adrenal axis,HPA轴)释放糖皮质激素皮质酮(Corticosterone,Cort,又称为压力激素)来调控机体更好地适应环境变化,这对物种的生存与进化具有重要的意义。Cort通过糖皮质激素受体(Gluco Corticoid recept
学位
土壤水分是全球水循环系统和陆地水资源循环的重要参数和组成部分,对农田作物估产、干旱监测和耕地精细化具有重要作用。喀斯特山区因耕地破碎、多时相的光学影像受云雾干扰导致数据缺失、土壤水分反演易受复杂环境的干扰等影响,针对上述问题,主动微波遥感因分辨率高、不受云雾的影响、地表穿透力强等优点被广泛应用于土壤水分反演。研究以贵州省安顺市关岭县为研究区,以耕地为研究对象,选择2021年4月、6月和7月的Sen
学位
自闭症谱系障碍疾病(Autism spectrum disorder,ASD;以下简称自闭症)是一类遗传和环境因素共同作用导致的神经发育疾病,伴随着脑发育和行为的异常。丙戊酸(Valproic acid,VPA)是一种常用的抗癫痫药物,然而,流行病学研究发现,妊娠期间孕妇服用VPA药物是导致后代患有自闭症的一个重要风险因子。先前已经通过孕期施加VPA的方式在啮齿类动物和非人灵长类动物中成功构建了自
学位
弓形虫病,一种由弓形虫感染引起的人兽共患寄生虫病,这种病易引起免疫功能严重受损群体如恶性肿瘤患者的死亡。弓形虫依赖众多的分泌蛋白实现对宿主细胞的快速入侵,其中弓形虫微线体蛋白2(microneme protein 2,MIC2)是由其微线体分泌的与虫体运动和识别宿主细胞有关的关键蛋白。MIC2在虫体生长发育的各个时期都有表达,通常与其相关蛋白(MIC2-associated protein,M2A
学位
党的十九大报告提出,推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理,建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。生态文明建设再一次上升到了关乎民族和国家命运的高度。在喀斯特脆弱的生态环境下,研究石漠化地区的水土运移过程、提出水土漏失阻控技术,可以治理石漠化,推进生态文明建设。根据环境科学、地理学、土壤学等有关水文过程、水土保持、喀斯特水土漏失、混农林措施配置等理论,针对坡地水文过程与水土漏失研究、混农林阻控技
学位
食管鳞癌是一种发生于食管上皮组织的恶性肿瘤,其发病率和死亡率在亚洲地区尤其在中国一直居高不下。因此,我们亟需阐明食管鳞癌的致病机制,为食管鳞癌的治疗提供更加有效的策略。大量研究发现,转录因子SOX2在多种肿瘤的发生和发展中起着非常重要的作用。在食管鳞癌中,SOX2蛋白水平上的高表达能够促进食管鳞癌细胞的增殖、侵袭、迁徙和肿瘤干细胞形成等特性。本文主要开展对SOX2蛋白稳定性的调控机制研究,并探究通
学位
近年来快速的城市发展深刻改变了城市原有的生态景观格局,影响了植物多样性的组成与分布。崇明岛是当今世界上面积最大的冲积岛屿,也是上海市目前唯一一个正在经历城市化的地区。2017年上海市提出“举全市之力建设崇明世界级生态岛”的目标。因此,明确当前崇明区植物多样性组成与空间分布格局及受土地利用的影响程度,对于植物多样性保护和生态建设意义重大。本研究以上海市崇明成陆地区为对象,采用网格布点的方式,对布设的
学位
自国家出台证券客户交易结算资金第三方存管系统政策以来,为了满足监管要求并保证业务的正常开展,各商业银行纷纷开启三方存管系统的建设,与此同时,各券商也迫切建设证券存管中心系统,以方便对接各银行三方存管系统,实现银行与证券之间实时的资金划拨业务,满足投资者资金的灵活支配。目前国内券商的存管中心业务在证券集中交易系统实现,导致证券存管中心业务和集中交易系统耦合性高,出现了存管中心无法提供7*24的银证划
学位
细菌纤维素是由微生物发酵获得的天然纳米纤维素,具有天然的三维网络结构、大的比表面积、高结晶度、高力学强度、高亲水性、高透明度、高生物安全性、可生物降解的优点。这些优异的特点使其在食品添加剂、美容化妆品、生物医药、柔性电子、储能器件等领域得到广泛应用。细菌纤维素的生产需要大量的碳源,这使得细菌纤维素的生产成本较高,且微生物发酵周期长。纯净的细菌纤维素不具备多功能性,为拓展应用,通常需要对其表面进行化
学位
贵州百里杜鹃国家森林公园(简称“百里杜鹃”)拥有中国乃至世界已查明的面积最大的亚热带常绿阔叶原生杜鹃林,是全国唯一以保护杜鹃花科杜鹃属植物为对象的自然保护区,拥有独特、丰富的杜鹃森林资源。马缨杜鹃(Rhododendron delavayi)、露珠杜鹃(Rhododendron irroratum)和迷人杜鹃(Rhododendron agastum)是当地最主要的建群种和优势种。据前期调查发现,
学位