CN114295762A - 一种镁同位素组成的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镁同位素组成的分析方法，属于地球化学领域。包括以下步骤：将待测样品进行消解，得到消解物；将所述消解物与混酸混合，得到消解样品溶液，所述混酸中包括硝酸和氢氟酸；将所述消解样品溶液进行阳离子交换色谱柱分离纯化，得到Mg同位素溶液样品；对所述Mg同位素溶液样品进行多接收等离子体质谱检测，得到Mg同位素分配比值，根据式1计算得到Mg同位素组成。本发明可适用于不同镁含量样品镁元素的分离，并可以简便、高效地完成低镁样品镁元素的分离；本发明各类标样样品中Mg元素回收率接近100％，回收率高，可以准确测得不同镁含量样品中Mg同位素组成。
Description
技术领域
本发明涉及地球化学技术领域，尤其涉及一种镁同位素组成的分析方法。
背景技术
随着仪器与分析方法技术的改进，同位素分析技术已经在地球与空间科学领域有了较为成熟的应用。而镁元素(Mg)是硅酸盐地球的重要组成元素，其广泛的分布于地幔与地壳之中。镁元素性质活泼，可与大部分酸碱、非金属物质反应，并在不同的环境中进行迁移、转化，从而广泛参与了化学、生物地球化学过程。Mg有3个稳定同位素24Mg、25Mg、26Mg，其中24Mg相对丰度最高达到78.992％，25Mg与26Mg相对丰度分别为10.003％与11.005％。镁同位素之间较大的相对质量差使得镁同位素在很多地质与生物过程中产生较大的分馏，这使其成为示踪表生环境中物质来源与各类生物地球化学过程的有效工具。因此，建立镁同位素的预处理方法和检测方法，对了解镁同位素在组成特征与分馏机理，研究生态系统内发生的各类地球化学过程有重要意义。
不同基质样品成分复杂，Mg同位素测试之前，需要对样品进行精细分离和纯化，将Mg元素与K、Ca、Na等干扰元素分离，减少测试多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测试过程干扰信号与基质效应。而目前现有的方法无法简便、高效率地实现低镁样品镁元素的分离。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镁同位素组成的分析方法。本发明提供的分析方法可以准确测得不同镁含量样品中Mg同位素组成。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种镁同位素组成的分析方法，包括以下步骤：
将待测样品进行消解，得到消解物；
将所述消解物与混酸混合，得到消解样品溶液，所述混酸中包括硝酸和氢氟酸；
将所述消解样品溶液进行阳离子交换色谱柱分离纯化，得到Mg同位素溶液样品；
对所述Mg同位素溶液样品进行多接收等离子体质谱检测，得到Mg同位素分配比值，根据式1计算得到Mg同位素组成：
δxMg(‰)＝[(xMg/24Mg)样品/(xMg/24Mg)标准-1]×1000 式1；
式1中X为25或26，(xMg/24Mg)标准为国际标准DSM3。
优选地，所述待测样品为岩石、土壤、沉积物或生物样品。
优选地，所述待测样品为岩石、土壤或沉积物，所述消解的过程为：将所述待测样品与消解液混合后进行第一热解，待所述消解液蒸干后，加入HCl-HNO3的混合液进行第二热解，将所得固体用HNO3复溶后蒸干，所述消解液包括HF-HNO3的混合物和HClO4；所述消解液中HF-HNO3的混合物和HClO4的体积比为3：1，所述HF-HNO3的混合物中HF与HNO3的体积比为2：1；所述第一热解和第二热解的温度均为130℃，时间均为36h。
优选地，所述待测样品为生物样品，所述消解的过程为：在高压消解罐中进行，所述消解的温度为180℃，时间为36h，冷却后，将所得产物与过氧化氢混合进行除去有机物后蒸干，将所得固体用HNO3复溶后蒸干。
优选地，所述生物样品与过氧化氢的用量比为10～100mg：2mL。
优选地，所述混酸中硝酸的浓度为1.5N，氢氟酸的浓度为0.1N。
优选地，所述阳离子交换色谱柱使用AG50W-X12阳离子交换树脂。
优选地，所述分离纯化的过程包括依次用HCl和水淋洗所述阳离子交换色谱柱，用混合酸活化色谱柱后，向色谱柱内滴加所述消解样品溶液，用混合酸分别淋洗色谱柱，最后用混合酸将柱子中Mg离子淋洗出来，所述混合酸均包括HNO3和HF。
优选地，所述混合酸中HNO3的浓度均为1.5N，HF的浓度均为0.1N。
优选地，所述多接收等离子体质谱的条件包括：干扰离子与Mg的摩尔浓度比分别为：K/Mg<0.3、Na/Mg<1.5、Ca/Mg<0.03、Sr/Mg<1、Al/Mg<0.4、Fe/Mg<0.2、Zn/Mg<4、Ti/Mg<0.03。
本发明提供了一种镁同位素组成的分析方法，包括以下步骤：将待测样品进行消解，得到消解物；将所述消解物与混酸混合，得到消解样品溶液，所述混酸中包括硝酸和氢氟酸；将所述消解样品溶液进行阳离子交换色谱柱分离纯化，得到Mg同位素溶液样品；对所述Mg同位素溶液样品进行多接收等离子体质谱检测，得到Mg同位素分配比值，根据式1计算得到Mg同位素组成：
δxMg(‰)＝[(xMg/24Mg)样品/(xMg/24Mg)标准-1]×1000 式1；
式1中X为25或26，(xMg/24Mg)标准为国际标准DSM3。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明可适用于不同镁含量样品镁元素的分离，并可以简便、高效地完成低镁样品镁元素的分离，可以准确测得不同镁含量样品中Mg同位素组成，解决了目前Mg同位素分析过程中的主要问题：1)针对低镁含量的基质，现有的分离流程用酸量大、操作时间长；2)现有的分离流程无法高效地完成镁元素的分离纯化，因此需要多次过色谱柱以减少镁与其他等元素测试信号峰交叉；3)采用MC-ICP-MS对Mg同位素组成时，上样溶液浓度、样品与标准浓度比值、基质元素浓度等因素对测试的精度影响尚不明晰。
进一步地，本发明进行了大量条件试验，选取AG50W-X12阳离子交换树脂与HF+HNO3的混合溶液进行分离纯化，使得Mg元素与其他元素可以一柱分离；
进一步地，本发明节约淋洗液的使用量，大大缩短了过柱流程且不需要额外步骤；
进一步地，本发明各类标样样品中Mg元素回收率接近100％，回收率高；
进一步地，本发明探究了使用MC-ICP-MS时上样溶液浓度、样品于标样浓度比值以及基质元素对Mg同位素测试的干扰，并由此确定了相应测试条件；
进一步地，本发明Mg同位素测试精度处于国际领先水平。
附图说明
图1为实施例1的淋洗曲线；
图2为对比例1中使用1.5N的HNO3作为淋洗液的淋洗曲线；
图3为对比例1中使用2N的HNO3作为淋洗液的淋洗曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种镁同位素组成的分析方法，包括以下步骤：
将待测样品进行消解，得到消解物；
将所述消解物与混酸混合，得到消解样品溶液，所述混酸中包括硝酸和氢氟酸；
将所述消解样品溶液进行阳离子交换色谱柱分离纯化，得到Mg同位素溶液样品；
对所述Mg同位素溶液样品进行多接收等离子体质谱检测，得到Mg同位素分配比值，根据式1计算得到Mg同位素组成：
δxMg(‰)＝[(xMg/24Mg)样品/(xMg/24Mg)标准-1]×1000 式1；
式1中X为25或26，(xMg/24Mg)标准为国际标准DSM3。
本发明将待测样品进行消解，得到消解物。
在本发明中，所述待测样品优选为岩石、土壤、沉积物或生物样品。
在本发明中，所述待测样品优选为岩石、土壤或沉积物时，所述消解的过程优选为：将所述待测样品与消解液混合后进行第一热解，待所述消解液蒸干后，加入HCl-HNO3的混合液进行第二热解，将所得固体用HNO3复溶后蒸干，所述消解液包括HF-HNO3的混合物和HClO4。
在本发明中，所述待测样品与消解液的用量比优选为10～100mg：4mL，所述消解液中HF-HNO3的混合物和HClO4的体积比优选为3：1，所述HF-HNO3的混合物中HF与HNO3的体积比优选为2：1。
在本发明中，所述HCl-HNO3的混合液中HCl与HNO3的体积比优选为3：1。
在本发明中，所述第一热解和第二热解的温度均优选为130℃，时间均优选为36h。
本发明优选称量10～100mg所述岩石、土壤或沉积物，确保Mg的绝对含量为20微克，加入3mL HF-HNO3(体积比为2：1)，1mL HClO4，电热板加热130℃，保持36小时，消解液蒸干后，加入HCl-HNO3(体积比为3：1)电热板加热120～130℃，保持36小时，消解液蒸干后，用HNO3复溶，95℃蒸干。
在本发明中，所述待测样品优选为生物样品时，所述消解的过程优选为：在高压消解罐中进行，所述高压消解罐的温度为180℃，时间为36h，冷却后，将所得产物与过氧化氢混合进行除去有机物后蒸干，将所得固体用HNO3复溶后蒸干。
在本发明中，所述生物样品与过氧化氢的用量比优选为10～100mg：2mL。
在本发明中，所述除去有机物的温度优选为70℃，时间优选为4小时，
在本发明中，所述蒸干的温度优选为95℃。
得到消解物后，本发明将所述消解物与混酸混合，得到消解样品溶液，所述混酸中包括硝酸和氢氟酸。
在本发明中，所述混酸中硝酸的浓度优选为1.5N，氢氟酸的浓度优选为0.1N。
在本发明中，所述待测样品与混酸的用量比优选为10～100mg：200μL。
得到消解样品溶液后，本发明将所述消解样品溶液进行阳离子交换色谱柱分离纯化，得到Mg同位素溶液样品。
在本发明中，所述阳离子交换色谱柱优选使用AG50W-X12阳离子交换树脂。
本发明优选将2.4mL的AG50W-X12阳离子交换树脂装入PP材质的树脂管中，得到所述AG50W-X12阳离子交换色谱柱。
在本发明中，所述AG50W-X12阳离子交换树脂的粒径优选为200～400目。
在本发明中，所述树脂管的内径优选为4mm，高优选为20cm，上优选有15mL容积的漏斗。
在本发明中，所述阳离子交换色谱柱分离纯化的过程，依次用10mL 6N HCl和10mL纯净水淋洗阳离子交换色谱柱；再用两次3mL 1.5N HNO3+0.1N HF活化色谱柱后；向色谱柱内滴加0.1mL所述消解样品溶液；用17～18mL 1.5N HNO3+0.1N HF分别淋洗色谱柱，将柱子中K、Na、Al、Fe和Ti等离子淋洗出来；最后用6～7mL 1.5N HNO3+0.1N HF将柱子中Mg离子淋洗出来，并收集起来。
本发明优选将收集的Mg元素的样品处理置于加热板上95℃蒸干，浓HNO3复溶后，95℃蒸干，最后用体积分数为2％的HNO3溶解，待上机测试。
得到Mg同位素溶液样品后，本发明对所述Mg同位素溶液样品进行多接收等离子体质谱(MC-ICP-MS)检测，得到Mg同位素分配比值，根据式1计算得到Mg同位素组成：
δxMg(‰)＝[(xMg/24Mg)样品/(xMg/24Mg)标准-1]×1000 式1；
式1中X为25或26，(xMg/24Mg)标准为国际标准DSM3。
在本发明中，所述国际标准DSM3为Dead SeaMagnesium Ltd.，Israel。
在本发明中，所述多接收等离子体质谱的条件优选包括：干扰离子与Mg的摩尔浓度比分别为：K/Mg<0.3、Na/Mg<1.5、Ca/Mg<0.03、Sr/Mg<1、Al/Mg<0.4、Fe/Mg<0.2、Zn/Mg<4、Ti/Mg<0.03。
在本发明中，所述多接收等离子体质谱的上样液质量浓度范围优选为1.5％～2.5％，样品标样浓度比值优选为0.5～2.0。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的镁同位素组成的分析方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1)称量20mg样品(种类见表1)，加入2mL HNO3、1mL的HF与0.5mLHClO4，电热板加热130℃，保持36小时；消解液冷却到95℃蒸干，加入体积比为3：1的HCl-HNO3，电热板加热120℃，保持36小时，冷却到95℃蒸干，加入0.5ml浓HNO3复溶、蒸干后，最后用200微升1.5M HNO3+0.1HF复溶。
2)将2.3mL的AG50W-X12阳离子交换树脂(200～400目)填充到PP材质的树脂管(内径为4mm，高为20cm)中，得到阳离子交换色谱柱。先后用10mL 6N HCl和10mL纯净水分别淋洗阳离子交换色谱柱；再用两次3mL 1.5N HNO3+0.1N HF活化色谱柱后；向色谱柱内滴加0.1mL样品；用17mL 1.5N HNO3+0.1NHF分别淋洗色谱柱，将柱子中K、Na、Al、Fe和Ti等离子淋洗出来；最后用7mL 1.5N HNO3+0.1N HF将柱子中Mg离子淋洗出来，并收集起来；收集的Mg元素的样品处理置于加热板上95℃蒸干，0.2mL浓HNO3复溶后，95℃蒸干，最后用体积分数为2％的HNO3溶解，待上机测试。淋洗曲线如图1。
3)采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)(Agilent，8900)对纯化分离后岩石、土壤、沉积物样品中Mg的含量进行测试，回收率为100.5％±1.4％，且其他元素含量低于Mg含量的1％，说明样品中Mg同位素样品的消解和纯化分离方法准确有效。采用多接收等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)(Nu Plasma3)对国际标准物质IRMM-009的δ26Mg进行检测，干扰离子与Mg的摩尔浓度比分别为：K/Mg<0.3、Na/Mg<1.5、Ca/Mg<0.03、Sr/Mg<1、Al/Mg<0.4、Fe/Mg<0.2、Zn/Mg<4、Ti/Mg<0.03，上样液质量浓度范围为1.5％，样品标样浓度比值为0.5，不同种类测试δ26Mg进行分析，结果显示如表1所示，结果显示δ26Mg为-4.95±0.05‰(2s,n＝37)，这与标准值-4.95±0.10‰接近，说明仪器测试结果精确可靠。
表1 不同种类测试δ26Mg分析结果
| 样品种类 | Mg(％) | δ<sup>26</sup>Mg(‰) | 2SD(‰) |
| 玄武岩BCR-2 | 2.16 | -0.19 | 0.06 |
| 玄武岩BHVO-2 | 4.36 | -0.25 | 0.05 |
| 沉积物GSD-6 | 1.80 | -0.28 | 0.06 |
| 沉积物GSD-11 | 0.37 | -0.66 | 0.01 |
| 土壤GSS-4 | 0.29 | 0.17 | 0.04 |
| 土壤GSS-8 | 1.43 | -0.72 | 0.11 |
| 土壤GSS-3 | 0.35 | -0.25 | 0.04 |
实施例2
对植物样品中镁同位素组成进行分析。
1)采用高压消解罐消解，将20mg植物样品加入高压消解罐中，消解罐加热至180℃，保持36小时，冷却后，加入2mL H2O2去除有机质，70℃保持4小时，消解液蒸干后，用HNO3复溶，95℃蒸干后，最后用200微升1.5MHNO3+0.1HF复溶。
2)样品纯化和分离方法同实施例1。
3)采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对纯化分离后植物样品中Mg的含量进行测试，回收率为101.0％±1.2％。采用多接收等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)(Nu Plasma3)对不同植物植物中δ26Mg检测结果，检测条件与实施例1相同，结果如表2所示。
表2 不同植物样品测试δ26Mg分析结果
| 样品 | Mg(％) | δ<sup>26</sup>Mg(‰) | 2SD(‰) |
| 植物GSB-2 | 0.05 | -0.75 | 0.03 |
| 植物GSB-5 | 0.24 | -1.00 | 0.03 |
| 植物GSB-6 | 0.55 | -0.84 | 0.01 |
本发明首次报道了植物标样GSB-2、GSB-5、GSB-6，沉积物标样GSD-6、GSD-11，土壤标样、GSS-3、GSS-4和GSS-8的镁同位素组成。黄土标准GSS-8的镁同位素组成明显轻于其他标准土壤，这可能表明碳酸盐的贡献。相反，土壤标准GSS-4的镁同位素组成明显高于其他标准土壤。GSS-4来自高度风化的土壤剖面，具有较高的Al2O3和TFe含量，其镁同位素组成受到次生矿物形成影响。发现标样的镁同位素组成差别较大，这表明表生环境中镁同位素发生了较为显著的分馏，这说明镁同位素是示踪物质来源与各类生物地球化学过程的有效工具。
对比例1
将实施例1中样品纯化和分离中的酸1.5N HNO3+0.1N HF，替换为1.5或2N的HNO3作为淋洗液，淋洗曲线分别为图2～3。
采用实施例1、对比例1中对消解后的岩石样品进行纯化分离，结果为：利用实施例1的方法，K和Mg元素能够很好的分离，谱图没有交叉。采用对比例1的纯化方法，K和Mg元素不能完全分离，见图3(使用2N的HNO3作为淋洗液)或所需淋洗液过多(使用1.5N的HNO3作为淋洗液，一次操作不能完全分离，需要对分离的Mg的样品进行重复分离，导致淋洗液使用多，操作繁琐)。说明，本发明提供的纯化方法效率更高。
对比例2
将实施例1中阳离子交换树脂AG50W-X12填充量2.3mL，替换为其他填充量如2mL、2.5mL。
采用实施例1、对比例2中对消解后的岩石样品过阳离子交换树脂柱，结果为：利用实施例1阳离子交换树脂AG50W-X12的填充量可较好的完成Mg的分离纯化。采用对比例2的AG50W-X12阳离子交换树脂的填充量，Mg元素的分离效果与实施例1差别不大。说明，树脂填充量的少量变化不会影响本发明的纯化效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种镁同位素组成的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待测样品进行消解，得到消解物；
将所述消解物与混酸混合，得到消解样品溶液，所述混酸中包括硝酸和氢氟酸；
将所述消解样品溶液进行阳离子交换色谱柱分离纯化，得到Mg同位素溶液样品；
对所述Mg同位素溶液样品进行多接收等离子体质谱检测，得到Mg同位素分配比值，根据式1计算得到Mg同位素组成：
δxMg(‰)＝[(xMg/24Mg)样品/(xMg/24Mg)标准-1]×1000 式1；
式1中X为25或26，(xMg/24Mg)标准为国际标准DSM3。
2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述待测样品为岩石、土壤、沉积物或生物样品。
3.根据权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于，所述待测样品为岩石、土壤或沉积物，所述消解的过程为：将所述待测样品与消解液混合后进行第一热解，待所述消解液蒸干后，加入HCl-HNO3的混合液进行第二热解，将所得固体用HNO3复溶后蒸干，所述消解液包括HF-HNO3的混合物和HClO4；所述待测样品与消解液的用量比为10～100mg：4mL，所述消解液中HF-HNO3的混合物和HClO4的体积比为3：1，所述HF-HNO3的混合物中HF与HNO3的体积比为2：1；所述第一热解和第二热解的温度均为130℃，时间均为36h。
4.根据权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于，所述待测样品为生物样品，所述消解的过程为：在高压消解罐中进行，所述消解的温度为180℃，时间为36h，冷却后，将所得产物与过氧化氢混合进行除去有机物后蒸干，将所得固体用HNO3复溶后蒸干。
5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于，所述生物样品与过氧化氢的用量比为10～100mg：2mL。
6.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述混酸中硝酸的浓度为1.5N，氢氟酸的浓度为0.1N。
7.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述阳离子交换色谱柱使用AG50W-X12阳离子交换树脂。
8.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述分离纯化的过程包括依次用HCl和水淋洗所述阳离子交换色谱柱，用混合酸活化色谱柱后，向色谱柱内滴加所述消解样品溶液，用混合酸分别淋洗色谱柱，最后用混合酸将柱子中Mg离子淋洗出来，所述混合酸均包括HNO3和HF。
9.根据权利要求8所述的分析方法，其特征在于，所述混合酸中HNO3的浓度均为1.5N，HF的浓度均为0.1N。
10.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述多接收等离子体质谱的条件包括：干扰离子与Mg的摩尔浓度比分别为：K/Mg<0.3、Na/Mg<1.5、Ca/Mg<0.03、Sr/Mg<1、Al/Mg<0.4、Fe/Mg<0.2、Zn/Mg<4、Ti/Mg<0.03。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN115993391A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-21 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 第四纪石盐样品U-Th定年和Mg同位素分析的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108459071A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-08-28 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种镥-铪同位素质谱测试的方法 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108459071A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-08-28 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种镥-铪同位素质谱测试的方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| BAO, ZA等: "Precise magnesium isotope analyses of high-K and low-Mg rocks by MC-ICP-MS", 《JOURNAL OF ANALYTICAL ATOMIC SPECTROMETRY》 * |
| LIU, JK等: "An optimal method for magnesium purification and magnesium isotopic composition obtained by MC-ICP-MS", 《JOURNAL OF ANALYTICAL ATOMIC SPECTROMETRY》 * |
| 李世珍等: "用于多接收器等离子质谱Mg同位素测定的分离方法研究", 《岩石矿物学杂志》 * |
| 李子夏等: "多接收等离子质谱高精度测定现代人齿中Mg同位素", 《分析化学》 * |
| 聂容春等: "样品的消解方法对定量分析重金属元素的影响", 《河南农业科学》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114894945A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-12 | 安徽同正源检测有限公司 | 一种应用于质谱同位素分析的Cu-Fe-Zn-Cd一柱分离方法 |
| CN114894945B (zh) * | 2022-06-01 | 2023-12-22 | 安徽同正源检测有限公司 | 一种应用于质谱同位素分析的Cu-Fe-Zn-Cd一柱分离方法 |
| CN115993391A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-21 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 第四纪石盐样品U-Th定年和Mg同位素分析的方法 |
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