玄武岩钛同位素分析标准物质研制

同位素标准物质是进行同位素准确分析的基础和关键,其同位素组成是同位素测量的基本参数。本文报道了玄武岩钛同位素标准物质的研制过程和定值结果,包括标准物质的选择、均匀性和稳定性检验、定值分析及测定数据的统计性检验等。玄武岩钛同位素标准物质的主要特性量值的推荐值及95%置信水平的不确定度为:δ~(47)Ti(‰)=-0.53±0.07,δ~(48)Ti(‰)=-1.05±0.09,δ~(49)Ti(‰)=-1.57±0.16,δ~(50)Ti(‰)=-2.10±0.18。该标准物质可用于地质样品钛同位素测定中化学流程评价和验证、质谱仪的校正及整个过程的分析质量控制。     

钛同位素地球化学综述

随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。     

La-Ce法岩石标准物质和Ce同位素标准溶液研制

报道了La-Ce法岩石标准物质的研制结果。标准物质选自峨眉山玄武岩中的新鲜微晶玄武岩（编号EQB）,具有间隐结构,矿物组成相对均一。岩石经粉碎和均一化加工,成为粉末后分装成1000小瓶。经均匀性和稳定性检验合格后,对该岩石标准物质的Ce同位素比值和La、Ce元素含量进行了测定和定值统计,其结果分别表示为：138Ce／142Ce=0．0225755±0．0000003,Ce=（117．4±1．3）μg／g,La=（55．8±0．9）μg／g。对二氧化铈化学试剂进行了溶液制备,以用于Ce同位素分析仪器标准物质。标准溶液编号为CBRICeO2,其138Ce／142Ce比值的测定统计值为0．0225748±0．0000006。为检验所制标准物质分析数据的准确度,对国际标样进行了比对测量,其中JMC304标准溶液的138Ce／142Ce比值测定结果为0．0225762±0．0000015,USGS玄武岩标样BCR-2的La和Ce元素含量测定结果分别为（25．2±0．6）μg／g（2σ）和（54．2±0．8）μg／g（2σ）,所获数值与文献报道值或证书值在误差范围内相符。     

多接收器电感耦合等离子体质谱法测定镉标准溶液中镉的同位素组成

建立了多接收器电感耦合等离子体质谱仪对Cd标准溶液同位素组成进行分析的实验方法。仪器的质量分馏校正采用Standard-Sample Bracketing法。实验结果用δ114/110Cd来表达。在此研究基础上,以SPEX Cd标准溶液为参考标准,对国外4种Cd标准溶液进行了测定。结果表明,实验测定的精度在0.07‰~0.13‰(δ114/110Cd),与目前文献报道的结果具有相似的精度。以最新SPEX Cd标准样品(δ114/110Cd=0)为基准,计算的δ114/110CdJMC、δ114/110CdSPEX-1、δ114/110CdBAM1012和δ114/110CdM櫣nster的值分别为0.55‰、0.56‰、-0.65‰和5.14‰,说明不同批次SPEX标准溶液的Cd同位素组成是明显不同的,最新的SPEX Cd标准溶液与SPEX-1 Cd的δ114/110Cd值存在着0.56‰的差别。将以SPEX Cd为参考标准的δ114/110CdBAM1012和δ114/110CdM櫣nster转化为以SPEX-1或JMC为参考标准后,得到的结果与文献报道的结果在误差范围内一致。     

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     

Pb同位素标准物的研制

质谱Pb同位素标准物质严格按照国家一级标准物质技术规范要求进行研究，其均匀性好，定值准确可靠。它包括SPb1、SPb2、SPb3、SPb4等4个标准，其覆盖面较NBS981、NBS982、NBS983更大。它可用于同位素地质年代学、同位素地质、环境、食品、医疗卫生等领域。     

用于多接收器等离子体质谱测定的铁铜锌同位素标准溶液研制

近十来年铁铜锌同位素研究已经成为热门研究领域,铁铜锌同位素分析方法日趋成熟,但是铁铜锌同位素标准物质却十分匮乏。目前欧盟参考物质及测量研究所(IRMM)有1个铁同位素标准物质和1个锌同位素标准物质,前者售罄,后者价格昂贵;美国国家标准局(NIST)有1个铜同位素标准物质。为了适应我国铁铜锌同位素研究的发展,本文使用铁铜锌元素浓度标准溶液作为备选标准溶液研制了铁铜锌三个同位素标准溶液(CAGS-Fe、CAGS-Cu和CAGS-Zn)。三个备选标准溶液经过F检验均匀性良好;在38个月内δ56Fe、δ57Fe、δ65Cu、δ66Zn和δ68Zn值没有显著性变化,具有良好的稳定性;主要特性值的推荐值及95%置信水平的不确定度为:CAGS-Fe,δ56FeIRMM014(‰)=0.80±0.05,δ57FeIRMM014(‰)=1.20±0.10;CAGS-Cu,δ65CuIRMM976(‰)=0.57±0.06;CAGS-Zn,δ66ZnIRMM3702(‰)=-0.77±0.10,δ68ZnIRMM3702(‰)=-1.55±0.13。本文研制的标准溶液可用于多接收器等离子体质谱仪测定铁铜锌同位素时的仪器校正和质谱分析过程监控,对于不同实验室的测试数据对比具有重要意义。     

镉标准溶液配制结果的不确定度评定

选择氧化镉标准物质,配制成质量浓度为1000μg/mL的镉标准溶液,利用等离子体质谱法对标准溶液进行了定值与稳定性检验。通过对镉标准溶液配制过程不确定因素的描述,以95%概率下的扩展因子2获得标准溶液浓度配制标示值的扩展不确定度。实验数据表明,所配制的标准溶液稳定性可达2年。     

同位素地球化学发展趋势

本文回顾了近年来国际国内同位素地球化学发展的趋势,指出了国内同位素地球化学研究的新的生长点、研究思路和研究方向,展望了国内同位素地球化学发展前景。     

硅同位素标准物质的研制

本文所研制的硅同位素标准物质为：ＧＴＢ１，选用震旦亚界长城系常州沟组石英砂岩中的石英；ＧＴＢ２，选用上海试剂一厂生产的高纯二氧化硅试剂。２个标准物质均按国家计量技术规范统一标准物质〈ＪＪＧ１００６８６〉的规定，用ＳｉＦ４法进行了均匀性检验及定值分析工作。结果表明其硅同位素组成均匀，定值准确，并获得了ＧＴＢ１标准物质的δ３０ＳｉＮＢＳ２８（‰）为－０．０２±０．１０，ＧＴＢ２标准物质的δ３０ＳｉＮＢＳ２８（‰）为－２．６８±０．１０。经两年多的稳定性检查，硅同位素值无变化。     

生物成分系列标准物质的研制

GSB系列生物标准物质包括大米、小麦、玉米、黄豆、圆白菜、菠菜、茶叶、奶粉、鸡肉和苹果等10种生物样品，用冷冻干燥等技术制备。由14个分析水平较高的实验室协作，采用等离子体质谱、等离子体光谱和仪器中子活化为主的10余种分析方法测试，共进行了22477次测定，取得了5136组平均值数据，定值元素59种，定标准值元素54种。     

水中系列氢氧同位素标准物质的研制

我国氢氧同位素国家一级标准物质经过二十余年的使用,现已不能满足需求,急需研制代表当今分析技术水平的新的氢氧同位素国家标准物质。本文研制了系列(4个)水中氢氧同位素标准物质,其中三个采自天然水样,一个为人工配制的贫氘水,三种天然水样基本涵盖了我国境内天然水的氢氧同位素组成范围。每种标准物质随机抽取30瓶的均匀性子样,每份子样做双份分析,进行均匀性检验,四种标准物质的均匀性检验得到的F值都小于相应的自由度的临界值,显示四种标准物质的均匀性良好。标准物质的δ¹⁸O和δD值经过2年的稳定性检验,特征量值变化在不确定度范围,由此判定δD、δ¹⁸O值稳定性良好。采用国际间实验室采用不同原理的方法协同定值,11家国内外实验室分别采用Cr还原法、激光法、H₂-H₂O平衡法、高温热转换元素分析法进行水中氢同位素定值,采用CO₂-H₂O平衡法进行氧同位素定值;定值不确定度显著降低,δ¹⁸O的扩展不确定度小于0.08‰,δD的扩展不确定度小于0.9‰。该标准物质已被国家质检总局批准确为国家一级标准物质,批准号为GBW 04458~GBW 04461。     

铌钽精矿标准物质研制

铌钽精矿标准物质在监控选冶样品分析的过程起到重要作用,在选厂及冶金系统有很大的需求,国内外的文献检索均未发现铌钽精矿标准物质的报道;而铌钽矿物的性质决定了铌钽精矿的粉碎粒度及均匀性对铌钽精矿标准物质的研制提出了更高的要求。本文阐述了4个铌钽精矿标准物质的研制过程,铌钽精矿采集于宜春及尼日利亚铌钽选厂,样品经气流粉碎和高铝球磨两次细碎及机械混匀后,随机抽取包装好的样品进行均匀性和稳定性检验及定值。采用电感耦合等离子体发射光谱法与质谱法(ICP-OES/MS)进行均匀性和稳定性检验,结果表明样品的均匀性和稳定性良好。采用多个实验室协同测试的定值方式,利用不同原理的分析方法对此样品的铌钽等12个元素进行定值,给出了各定值元素的认定值和不确定度。4个铌钽精矿标准物质Ta(Nb)_2O_5的含量为9. 89%、20. 55%、40. 79%、53. 69%,形成一个从粗精矿到精矿较为完整的含量体系,可以满足选冶试验各阶段流程样品分析对标准物质的需求。     

镍矿石和镍精矿标准物质研制

我国镍矿石与镍精矿标准物质较少,镍矿石成分分析标准物质仅有1个,镍含量较高(4.33％),当前已有的标准物质基本用尽,且国际上尚没有镍精矿标准物质.本文研制了3个镍矿石标准物质(GNi-1、GNi-2、GNi-3)和2个镍精矿标准物质(GNi-4和GNi-5).标准物质候选物采自吉林省红旗岭镍矿,将样品粉碎至粒度小于0.074 mm,针对样品硫化物含量较高的特点,在样品加工过程中采用低温和球磨机中充满氩气的保存方法,防止加工过程中产生热量导致硫化物发生氧化,提高样品长期稳定性采用X射线荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)对样品的均匀性进行检验,F的实测值小于临界值,相对标准偏差较小,样品均匀性良好;两年内4次测定的分析结果无方向性变化趋势,统计计算结果显示稳定性良好.19家实验室对此批标准物质进行联合定值,Ni采用经典分光光度法、容量法与重量法测定,微量元素采用ICP-AES和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等技术测定,依照ISO导则35和国家一级标准物质研制规范,3个镍矿石标准物质给出了Ni、Cu、S等23种组分的标准值与不确定度;2个镍精矿标准物质的19种组分给出标准值与不确定度,4种组分给出参考值.镍矿石标准物质中镍的含量分别为0.11％、0.33％、1.02％;镍精矿标准物质中镍的含量分别为5.93％、9.01％,形成一个从边界品位、工业品位至镍精矿较为完整的含量系列,能够满足镍矿勘查和选冶对标准物质的需求.     

称重法配制标准溶液研究及其不确定度评估

在标准溶液配制及稀释的过程中放弃了传统的定量移液管,采用精密电子天平作为定量工具。精密电子天平准确度高,重复性好,不需考虑溶液黏度、管口流速等因素对不确定度的影响,而且明显地降低了在标准溶液逐级稀释过程中由于读数、操作等原因产生的误差,可实现大比例稀释,操作简便。根据《化学分析中不确定度的评估指南》(CNAL/AG07:2002)评定了此方法与传统溶液配制方法的不确定度。利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)验证了其准确性和线性,均获得满意结果。本法适用于ICP-AES法测定样品中的主元素(含量在x%~xx%)时的标准溶液配制,也可应用于原子荧光光谱、原子吸收光谱等仪器系列标准溶液的配制。     

土壤中总有机碳环境标准样品研制

土壤环境标准样品是土壤生态环境监测质量控制的重要技术工具.目前,土壤中总有机碳环境标准样品仍为中国环境标准样品体系的空缺,特别是配套燃烧氧化-非分散红外法的土壤标准样品一直未曾问世.本文以有机碳含量较高的农用地土壤为原材料,经干燥、研磨、混匀、装瓶、灭菌等加工步骤,制备获得土壤中总有机碳环境标准样品.分层随机抽取10瓶...     

锰矿石成分分析标准物质研制

锰矿中有毒有害元素对锰提纯工艺、生产环境和产品质量的影响,一直是困扰锰行业发展的技术难题,也是实验测试亟需解决的质量基础共性技术问题.目前,国内外现有的锰矿石成分分析标准物质共有10个,定值成分有Mn、Fe、Al2 O3和SiO2等17种,均缺乏Cl、F、Pb、Cd、Co、Cr、Hg和As等有害成分的定值,从而无法满足...     

Preparation and Certification of High-Grade Gold Ore Reference Materials (GAu 19-22)

Two types of gold deposit with both good homogeneity and a high-grade of gold were selected to prepare four gold ore reference materials (GAu-19,GAu-20,GAu-21 and GAu-22) by the Institute of Geophysical and Geochemical Exploration (IGGE),China.Seven laboratories participated in the certification programme. Volumetric methods for GAu19-21 and atomic absorption spectrometry for GAu-22 were used for the homogeneity testing,the coefficient of variation being found to be less than 3%.After sample digestion and preconcentration,the samples were analysed by flame atomic absorption spectrometry (AAS),colorimetry,neutron activation analysis (NAA)and volumetric analysis. The certified values for the gold concentration in GAu19-22 are 18.3 μg g -1, 32.3 μg g -1, 53.0 μg g -1 and 5.72 μg g -1,respectively.