稳定溴同位素(~(81)Br)测试新技术与其在水文地质中的应用前景

尽管氯与溴有着十分相似的化学性质,但溴与海水蒸发、氧化以及被有机体代谢方面有着独特的性质,这决定了溴同位素的测试和应用方面与氯同位素显著不同。在回顾稳定溴同位素(81Br)研究历程的基础上,重点介绍了2种测定新技术,即CF-IRMS法和GC/MC-ICP-MS法。这两种技术的优点在于:①用样量少,分别为1μmol的Br-(CF-IRMS法)和0.3 nmol的Br(GC/MC-ICP-MS法);②精度高,CF-IRMS法的内部精度优于±0.1‰,外部精度优于±0.06‰;③样品分析时间短;(4)测定对象由溴代无机物拓展到有机物。稳定溴同位素(81Br)在解决地下水的起源及演化历程、示踪地下水中有机和无机溴的污染源及降解过程、更有效地示踪海水、探讨咸水成因、为CO2地质储存提供有效依据方面的水文地质问题时有着广阔的应用前景。     

有机污染物稳定同位素在线测试技术研究

为了识别环境中有机污染物的来源和迁移转化,在线的单体稳定同位素分析(CSIA)是必不可少的关键技术,但是在实际应用中还存在问题.本文评价了目前已经开发的6种在线测定单体稳定同位素仪器的发展动态,包括气相色谱-同位素比值质谱计(GC-IRMS)、液相色谱-同位素比值质谱计(LC-IRMS)、直接引进-气相色谱-同位素比值质谱计(DI-GC-IRMS)、气相色谱-四极杆质谱计(GC-qMS)、气相色谱-多接收器电感耦合等离子体质谱计(GC-MC-ICPMS)、气相色谱-光强衰荡光谱仪(GC-CRDS).提出了在线测试中的5个值得注意的问题:①样品的预富集;②气相色谱(GC)和液相色谱(LC)分离;③多种仪器和多种方法选择使用;④有机化合物稳定同位素标准物质的开发;⑤安全保障.提出了三点建议:一是大力发展直接注入而不经过燃烧的有机污染物同位素测试技术,例如GC-qMS和GC-CRDS技术;二是继续开发研究GC-MC-ICPMS测定有机氯和有机溴同位素技术;三是快速研制有机化合物稳定同位素的国际标准物质.本文认为,在进行单体化合物同位素研究时应作多元素的同位素分析,而其最优的选择是采用直接样品注入而不经过燃烧的测试技术.     

地下水水质评价与水资源管理：水文地球化学与同位素方法的应用研究进展

地下水系统是包含地质环境、地下水动力、地下水化学等子集的综合系统,早在2000年前的古罗马时代,人们就已应用水文地球化学方法开展地下水的水化学特征、地下水补给、径流与排泄等研究。近现代同位素技术的发展,为开展地下水补给和可更新性、追踪地下水污染等方面的研究,提供了极大帮助。研究者通过分析地下水样品的水文地球化学指标,如K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)等离子,结合δ18 O、δD、δ37 Cl、δ81 Br等稳定同位素指标,在地下水径流特征分析、水岩相互作用过程、地下水咸化、地下水资源管理以及地下水水质问题等研究方面取得了大量成果。本文概述了国内外近年来应用水文地球化学与同位素结合的手段进行地下水系统研究取得的成果及进展,着重回顾了在地下水咸化、地下水硝酸盐及微量有机污染以及地下水资源管理研究中的应用成果。文末讨论了应用水文地球化学与同位素结合的手段研究地下水系统的基本方法,探讨了开展地下水质质量评价与地下水资源管理的科学方法,展望了水文地球化学与同位素方法在地下水有机污染调查研究中的应用前景,认为该方法可以为地下水中新型及持久性有机污染物的来源及污染特征研究提供重要支撑。     

Gas BenchⅡ-IRMS测定地下水中溴同位素新技术

建立了利用GasBenchⅡ联用同位素比值质谱仪（GasBench Ⅱ-IRMS）用于测定地下水中溴稳定同位素的方法。基于溴比氯更容易被重铬酸钾氧化的性质,将Br-氧化成Br2,而氯残留在原溶液中,从而把溴与氯分离开;再利用AgNO3将溴以AgBr的形式沉淀下来,然后将AgBr转化成CH。Br进行溴稳定同位素质谱测定。反应中,CHsI用量为20μL,AgBr用量为0．5mg。本测试流程需溴4～10mg,质谱测试时问由1．5h缩短为800s,测试精度优于±0．1‰（2σ）。该方法可以用于地下水中溴同位素测定,在水文地质研究中具有广阔的应用前景。     

元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究

海洋沉积物中有机碳、氮稳定同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)作为一种有效指标,可对不同地质时期空气、温度、降水等参数的变化进行标记。元素分析-同位素比值质谱法是一种测量海洋沉积物有机碳、氮稳定同位素组成的合理、有效的方法。目前我国有诸多实验室使用元素分析仪(EA)与稳定同位素比值质谱仪(IRMS)联用的方法对沉积物中的有机碳、氮稳定同位素进行测试。各实验室之间测试技术及数据稳定性缺少比对依据,测试结果缺乏有效的溯源,使用过程中缺乏规范和统一。本文选取了我国2018年研制的三个国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质(GBW04701、GBW04702、GBW04703)及两个国际标准物质(EMA-B2152、EMA-B2151),在我国十家实验室对EA-IRMS在线技术测试方法进行实验室间的测量比对实验,以验证方法的稳定性、精密度和准确度。测试结果表明:各家协作实验室的数据准确、稳定,方法的重复性和再现性良好,测得的δ~(13)C和δ~(15)N精密度分别好于0.10‰、0.14‰。通过比对研究,同时证明了EA-IRMS在线技术适用于海洋沉积物中的有机碳、氮稳定同位素的测定,初步建立了一套适合海洋沉积物样品分析的方法。     

GC－IRMS技术在地球化学中的应用现状与前景

ＧＣ－ＩＲＭＳ技术在地球化学中的应用现状与前景熊永强，耿安松（中国科学院广州地球化学研究所．广州５１０６４０）关键词色谱－同位素质谱，地球化学，单体稳定碳同位素有机质的碳同位素组成特征含有丰富的母质来源和沉积环境等信息，一直是有机地球化学的重要研究领...     

高砷地下水中溶解性有机碳和无机碳稳定同位素特征

随着稳定同位素分析技术的逐步完善,碳稳定同位素被广泛应用于地球化学领域。高砷地下水砷的生物地球化学循环是目前环境化学研究热点之一。分析概括了碳稳定同位素应用于地下水领域的研究现状,介绍了地下水中有机碳和无机碳稳定同位素的前处理方法以及测试技术。在此基础上,选取了内蒙古河套平原具有代表性的高砷地下水进行氧化还原敏感组分、碳稳定同位素的测定与分析。结果表明,As分布极不均匀,其含量为1.24~387 μg/L。地下水溶解性有机碳(DOC)含量相对较高,与溶解性无机碳(DIC)浓度基本呈正相关。δ¹³C_DIC相对δ¹³C_DOC较富集¹³C;δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC与δ¹³C_DIC之间具有显著的正相关关系;表明δ¹³C_DIC值越贫化,δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC越小,地下水中来源于有机物氧化分解的无机碳越多,进一步说明有机碳的氧化分解在无机碳稳定同位素贫化过程中起主要作用。此外,δ¹³C_DIC-δ¹³C_DOC与As浓度呈一定的负相关关系;表明有机物的微生物降解对砷的富集具有明显的促进作用。微生物可利用的碳源增加,促进异养微生物的代谢,并消耗氧气,最终形成有利于地下水As富集的还原环境。     

激光探针稳定同位素分析技术的现状及发展前景

微区分析是同位素测试发展的重要方向。激光探针微区稳定同位素分析方法是同位素微区分析的重要手段。激光探针微区稳定同位素研究始于 2 0世纪 80年代 ,开始时主要集中于轻元素的稳定同位素研究。目前它已广泛用于碳酸盐碳、氧同位素 ,硫化物硫同位素 ,硅酸盐氧、硅同位素和氮同位素研究。近年来 ,多接收等离子质谱分析技术在重金属元素 (如铁、铜、锌、钼等 )的同位素分析方面取得迅速发展。因而 ,重金属元素的微区稳定同位素研究又成为当前的热点。文中对轻元素和重元素的激光探针微区稳定同位素分析的制样装置与设备 ,各种相关分析技术 ,以及在矿物、岩石与矿石研究中的应用现状进行了介绍。对激光探针微区稳定同位素分析技术的发展前景做了讨论。     

地下水微量元素与同位素特征对海水入侵和地下水起源的指示意义——以深圳市宝安区为例

深圳市是我国沿海经济最发达的地区之一,但同时也是受海水入侵影响非常大的沿海地区。以深圳市宝安区为典型研究区．开展了钻孔施工及地下水样采集工作,并测试了水样的微量元素含量和稳定氢氧同位素组成。在此基础上,探讨了地下水微量元素与同位素特征对海水入侵以及地下水起源的指示意义,发现Br,B,Li,Sr等微量元素和δD及δ^18O可用于有效指示海水入侵的发生,并分辨地下水的不同起源,可为区内地下水资源的保护工作提供科学依据。     

蒸发岩非传统稳定同位素研究综述

蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。     

攀西裂谷内陆盆地自由热对流应力分析及盆地沉降

康滇地区裂谷作用已得到证实,但形成这种地堑地垒的格局有多种解释,以传统的地质力学分析为主。笔者借以热力学的自由热对流原理来加以论述：攀西巨厚的火山岩体在下覆异常地幔热作用下,发生自由热对流,引起热量散失,使地壳沉降与隆起不均衡,生成地堑地垒的格局。自由对流单元的侧向迁移,使盆地形成非对称性。     

The enthalpy of transformation of Ca(OH)2-I (portlandite) to Ca(OH)2-II (EuI2 structure) by low-temperature DSC

 Thermodynamic properties of high-pressure minerals that are not recoverable from synthesis experiments by conventional quenching methods (“unquenchable” phases) usually are calculated from equation of state data and phase diagram topologies. The present study shows that, with cryogenic methods of recovery and sample treatment, phases with a suitable decomposition rate can be made accessible to direct thermodynamic measurements. A set of samples of Ca(OH)₂-II has been synthesized in a multianvil device and subsequently recovered by cooling the high-pressure assembly with liquid nitrogen. Upon heating from liquid nitrogen to room temperature, the material transformed back to Ca(OH)₂-I. The heat effect of this backtransformation was measured by differential scanning calorimetry. A commercial differential scanning calorimeter (Netzsch DSC 404), modified to allow sample loading at liquid nitrogen temperature was used to heat the material from −150 to +200 °C at rates varying between 5 and 15 °C min⁻¹. The transformation started around −50 °C very gradually, and peaked at about 0 °C. To obtain a baseline correction, each sample was scanned under exactly the same conditions after the backtransformation was complete. Because of the relative sluggishness, onset and offset temperatures were not well defined as compared to fast (e.g., melting) reactions. To aid in integration, the resulting signals were successfully fitted using a generic asymmetric peak model. The enthalpy of backtransformation was determined to be ΔH =−10.37 ± 0.50 kJ mol⁻¹. From previous in situ X-ray diffraction experiments, the location of the direct transformation in P-T space has been constrained to 5.7 ± 0.4 GPa at 500 °C (Kunz et al. 1996). With the reaction volume known from the same study, and assuming that ΔC _p of the transformation remains negligible between the conditions of our measurements and 500 °C, our result gives an estimate of the entropy of transition and the P-T slope of the reaction curve. To a first approximation, the values ΔS = −16.00 ± 0.65 J(mol · K)⁻¹ and dP/dT = 0.0040 ± 0.0002 GPa/K have been determined. These results need to be refined by equation of state data for Ca(OH)₂-II. Received: 30 December 1999 / Accepted: 10 April 2000     

The Northwestern (Maghreb) boundary of the Nubia (Africa) Plate

A study of the present compressional deformation of the Northwestern (Maghreb) Nubia (Africa) margin is derived from the analysis of more than 20,000 km of seismic profiles. In the western part the compression is distributed in a large zone with on-land compression in Algeria, mainly strike-slip deformation on the Algerian margin and folds and strike-slip faulting in Eastern Spain. In the middle of the Algerian margin, around Algiers, the evidences of compression become more obvious. In this area a ridge trending N–S that is interpreted as a middle to late Miocene spreading center interacted with the transpressional margin that trends E–W. North of the location of the Boumerdes–Zemmouri earthquake the oceanic crust is deformed by blind thrusts up to 60 km from the coast. These thrusts are south dipping and with the northward dipping thrusts located onshore form a wedge that maybe a positive flower structure at a crustal scale related to the right-lateral transpression of the margin. In the eastern part of the Northwestern (Maghreb) Nubia (Africa) Deformed Belt, off eastern Algeria and Tunisia, the deformation is more intense but limited to the north by the continental slope. Large late Miocene Tortonian folds are cut by the Messinian erosional surface but the present deformation is also evident. It is suggested that the deformation with a double vergence may be followed up to the north of Sicily. After the docking (18 Ma) of the Kabylies to the Africa Plate, the crust has been thinned and the Algerian Basin opened during the middle-late Miocene with an E–W direction. From the late Miocene to the Present the margin has been rethickened by transpression and uplifted.     

山柞镇旬地区盆地体制与金属成矿关系

山柞镇旬地区现今构造格架是在后泥盆纪秦岭造山过程中奠定的，秦岭北鄂尔多斯板块左行旋转，扬子地块向北挤压及左行旋转，使秦岭微板块沿商丹和勉略两条长寿深大断裂发生大规模的左行走滑，主要形成EW向的柞(水)—山(阳)断裂，镇(安)—板(岩镇)大断裂；伴随佛坪地块的隆滑而产生的NW—NWW向公(馆)—白(河)断裂、旬河断裂，形成和控制了山柞、旬阳热水盆地和镇安—青山隆起以及沿旬河的裂陷，控制了柞山镇旬地区金属成矿带的分布和最终矿床的形成。     

Kimmeridgian protoglobigerinids (Foraminifera) from Crussol (SE France)

A detailed investigation of the protoglobigerinids from the Kimmeridgian section of the Montagne de Crussol, SE France is presented. This monotonous succession of predominantly carbonate beds represents peri-platform hemipelagic deposits, well dated by ammonites. Three species were determined in thin sections and in isolated forms after extraction by acetolysis. Favusella? parva (Kuznetsova) is the most common species occurring in almost the entire succession from the Orthosphinctes to the Beckeri zones. Favusella hoterivica (Subbotina) has been retrieved less frequently from the Platynota to the Beckeri zones, and it is its oldest occurrence. The rare Globuligerina bathoniana (Pazdrowa) occurs only in the Late Kimmeridgian. Based on our study and the review of the literature a palaeogeographical map was plotted, showing that most of the protoglobigerinid occurrences are in deep water facies of the northern margin and central part of the Tethys. These records demonstrate the presence of Globuligerina bathoniana, G. oxfordiana (Grigelis), Favusella hoterivica, F.? parva and Compactogerina stellapolaris (Grigelis) in the Kimmeridgian.