GGR Biennial Critical Review: Analytical Developments Since 2014

This GGR biennial critical review covers developments and innovations in key analytical methods published since January 2014, relevant to the chemical, isotopic and crystallographic characterisation of geological and environmental materials. In nine selected analytical fields, publications considered to be of wide significance are summarised, background information is provided and their importance evaluated. In addition to instrumental technologies, this review also presents a summary of new developments in the preparation and characterisation of rock, microanalytical and isotopic reference materials, including a précis of recent changes and revisions to ISO guidelines for reference material characterisation and reporting. Selected reports are provided of isotope ratio determinations by both solution nebulisation MC‐ICP‐MS and laser ablation‐ICP‐MS, as well as of radioactive isotope geochronology by LA‐ICP‐MS. Most of the analytical techniques elaborated continue to provide new applications for geochemical analysis; however, it is noted that instrumental neutron activation analysis has become less popular in recent years, mostly due to the reduced availability of nuclear reactors to act as a neutron source. Many of the newer applications reported here provide analysis at increasingly finer resolution. Examples include atom probe tomography, a very sensitive method providing atomic scale information, nanoscale SIMS, for isotopic imaging of geological and biological samples, and micro‐XRF, which has a spatial resolution many orders of magnitude smaller than conventional XRF.     

塔里木河流域适应气候变化和人类活动的应对措施

自2001年开始实施塔里木河流域近期综合治理工程,提出了以强化流域水资源统一管理和调度为核心,以源流区节水改造和干流河道治理为重点进行综合治理,积极稳妥地进行经济结构调整,实施退耕封育保护,有效保护好现有天然林草植被.通过向塔里木河下游生态输水,干涸近30a的台特玛湖于2001年11月16日开始有水,使塔里木河下游绿色走廊得到初步复苏等,流域生态环境得到极大的恢复.然而,自2007年以来,塔里木河向下游输水已大为减少,仅能输水到中游,特别是2009年水文干旱,塔里木河干流断流达1 100km多,使下游绿色走廊再度陷入生态危机.为此,需要重新审视塔里木河流域的综合治理,从加强源流治理开始,来巩固干流治理成果.认真总结10a来治理经验与教训,针对人类活动和气候变化对源流与干流造成的影响程度,积极采取应对措施.     

钛基柱撑累托石矿物材料的研究

在氮气环境中用TiCI4和HCI制成钛基柱撑液，采用离子交换法，用[Ti20O32(OH)12(OH2)18]^4 Dawson型Ti多核阳离子，交换累托石蒙皂石质晶层中的Na等阳离子，制成钛基柱撑累托石。通过电子探针定量分析、X射线衍射、红外光谱、热分析及魔角旋转核磁共振等方法，对钛基柱撑累托石的成分、结构和热稳定性进行了表征。钛基柱撑累托石具1．6nm的层孔隙，是一种很有应用前途的柱撑粘土矿物材料，有望在催化剂载体及环保材料领域中得到广泛的使用。     

基于裂缝混凝土的修正氯离子迁移模型研究

通过研究裂缝混凝土内的氯离子运移,建立了混凝土内考虑扩散、结合和电迁移场作用以及裂缝影响的氯离子迁移耦合模型。预测混凝土寿命。模型从已有试验数据中得到了较好验证。在南通盐渍土环境,运用Comsol Multiphysics软件计算混凝土内氯离子随时间和空间的分布;随裂缝宽度、深度及保护层厚度变化的混凝土使用年限变化规律。研究表明：混凝土内氯离子浓度,随时间增加而增加,增速减小;随离子侵入混凝土深度增加而减小,减速趋缓。氯离子从裂缝运移到混凝土孔隙,浓度突降。混凝土使用年限,随保护层厚度增加呈近似线性增加;随裂缝深度增加而减小;随裂缝宽度增加呈指数型函数关系。     

Inter‐laboratory Characterisation of Apatite Reference Materials for Chlorine Isotope Analysis

Here we report on a set of six apatite reference materials (chlorapatites MGMH#133648, TUBAF#38 and fluorapatites MGMH#128441A, TUBAF#37, 40, 50) which we have characterised for their chlorine isotope ratios; these RMs span a range of Cl mass fractions within the apatite Ca₁₀(PO₄)₆(F,Cl,OH)₂ solid solution series. Numerous apatite specimens, obtained from mineralogical collections, were initially screened for ³⁷Cl/³⁵Cl homogeneity using SIMS followed by δ³⁷Cl characterisation by gas source mass spectrometry using both dual‐inlet and continuous‐flow modes. We also report major and key trace element compositions as determined by EPMA. The repeatability of our SIMS results was better than ± 0.10‰ (1s) for the five samples with > 0.5 % m/m Cl and ± 0.19‰ (1s) for the low Cl abundance material (0.27% m/m). We also observed a small, but significant crystal orientation effect of 0.38‰ between the mean ³⁷Cl/³⁵Cl ratios measured on three oriented apatite fragments. Furthermore, the results of GS‐IRMS analyses show small but systematic offset of δ³⁷Cl_SMOC values between the three laboratories. Nonetheless, all studied samples have comparable chlorine isotope compositions, with mean 10³δ³⁷Cl_SMOC values between +0.09 and +0.42 and in all cases with 1s ≤ ± 0.25.     

活动断裂引发的环境地质问题及措施

随着经济的飞速发展和现代化建设的加快，全社会防灾减灾意识的增强，在国土规划、抗震规划及高、深、大型工程项目的建设中，对活动断裂的研究，已成为勘测、设计中的重要课题。本文就影响张家口市城市安全的活动断裂的类型、空间展布、活动特征、引发的环境地质灾害及工程对策等予以阐述，为城市规划提供依据。     

配位滴定法同时测定金属离子浓度的研究

将多元校正分析法应用于配位滴定中，以ＥＤＴＡ为滴定剂，玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极。依据电位滴定原理，对混合三组分：Ｃｕ￣（２＋）、Ｃｄ￣（２＋）、Ｚｎ￣（２＋）、及Ｃｕ￣（２＋）、ＣＯ￣（２＋）、Ｎｉ￣（２＋）进行测定，各金属离子之间的△ｌｏｇＫ在０．０４～２．３４之间，计算误差一般小于土１０％。     

海洋钙离子非保守行为及海洋钙问题

钙离子是海洋11种常量离子之一,与钠、钾等离子的保守性不同,钙离子在海洋中的分布表现出微小但系统的变化。钙离子的变化往往与海洋碳酸钙的形成和溶解过程有关,所以,钙离子可直接指示海洋碳酸钙通量（深层海洋碳通量的主要组成部分）。同时,碳酸钙沉淀或溶解又会改变总碱度和溶解无机碳,通过钙离子变化也能间接探讨海洋碳酸盐系统和海洋吸收CO2的能力。介绍了以碳酸钙溶解形成超额钙为主的海洋钙离子多种非保守行为及其控制过程,讨论这些过程对海水组成和海洋碳酸盐系统的影响,探讨未来海洋酸化条件下钙离子可能的变化及其潜在的效应,最后展望在南海开展钙离子精细行为的研究意义。      

柱撑粘土矿物的研究新进展——新矿物材料研究综述之一

柱撑粘土矿物作为一种大层间距的多酸型层柱微孔材料,是一种性能优异的催化剂和吸附剂,本文在较全面分析前人资料的基础上,结合笔者所做的工作,对柱撑粘土矿物的制备性能表征及其应用最新研究进展进行综述与展望。     

离子质谱计测定地质样品中镁同位素组成方法学研究

应用信通公司研制的离子质谱计（ＳＴ－ＩＭＳ），建立了地质样品镁同位素分析的实验流程和误差分析方法，为进一步分析微量地质样品中镁同位素组成和分布奠定了基础。