本文選題：鎘同位素　切入點：分離提純與富集　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：從20世紀(jì)90年代開始,隨著多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)廣泛應(yīng)用及同位素分析技術(shù)的進步,推動了非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素體系在地球科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用,為探索地球的早期演化和生命起源、環(huán)境演變與深部地質(zhì)過程等提供了新的思路和研究手段,從而促使了從低溫生物作用至高溫巖漿作用的一系列領(lǐng)域的深入研究。非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素鎘(Cd)的研究表明,蒸發(fā)/冷凝過程、海洋微生物吸收利用過程以及Fe-Mn結(jié)核吸附過程會導(dǎo)致Cd同位素發(fā)生分餾。然而,Cd同位素地球化學(xué)的研究仍處在起步階段,深入開展Cd同位素測試技術(shù)和Cd同位素分餾機理研究、完善各物質(zhì)儲庫中的Cd同位素分布以及Cd同位素體系在環(huán)境科學(xué)和地球科學(xué)中的應(yīng)用是一項探索性的研究工作,是具有重要學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景的。本文在廣泛調(diào)研國內(nèi)外文獻基礎(chǔ)上,圍繞Cd同位素地球化學(xué)分析測試技術(shù)及其古海洋環(huán)境指示意義方面開展一系列的探索性研究工作。系統(tǒng)地探討并建立了密閉消解石墨爐原子吸收(GFAAS)佳確測定地質(zhì)樣品中痕量Cd的方法,實現(xiàn)了樣品含量低于1.0μg·g-1的準(zhǔn)確分析,并提出了部分標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的Cd含量的參考值；實驗研究了地質(zhì)樣品中鎘的分離提純與富集預(yù)處理流程,建立了高精度Cd同位素MC-ICP-MS分析方法,對具有代表性的巖石、土壤、沉積物標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)進行Cd同位素組成分析,豐富和完善自然體系中Cd同位素數(shù)據(jù)庫；通過對華南地區(qū)的浙江煤山剖面和安徽巢湖剖面的微量元素及Cd同位素組成分析,初步探尋Cd同位素的古海洋環(huán)境指示意義,探索二疊-三疊紀(jì)之交的海洋環(huán)境狀況以及滅絕前后初級生產(chǎn)力的演化過程。本文研究獲得如下幾方面創(chuàng)新性成果和認識：(1)建立地質(zhì)樣品中痕量Cd的準(zhǔn)確測定方法,實現(xiàn)了樣品含量低于1.0μg·g-1的準(zhǔn)確分析,并提出了部分標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的Cd含量的參考值。建立了高溫高壓密閉消解石墨爐原子吸收準(zhǔn)確測定地質(zhì)樣品中痕量Cd的方法,以0.05%的Pd(NO3)2為基體改進劑,灰化溫度和原子化溫度分別為500℃和1600℃。定量限為0.75ng·g-1,特征質(zhì)量為0.8±0.1 pg。采用該方法對11個USGS標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)和40個IGGE標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)進行了Cd含量的分析測試,其中47個標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測定值與參考值或文獻報道推薦值相一致,證實了該方法的可靠性。DNC-la, GSP-2, COQ-1和GBW03103這4個標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)尚無Cd含量的參考值和文獻報道值,得到測定值分別為0.079±0.007μg·g-1、O.1O6±O.OO8μg·g-1、0.556±0.042μg·g-1和0.052±0.004μg·g-1,由于維持3個月的多次重復(fù)消解測試均得到較好的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差,說明該方法給出的DNC-1a、GSP-2、COQ-1和GBW03103的Cd含量值是可信的。(2)建立地質(zhì)樣品中痕量Cd的分離提純與富集預(yù)處理流程,采用二次過柱流程,實驗本底空白為230pg,實現(xiàn)了Sn和Cd的有效分離。針對常規(guī)地質(zhì)樣品中Cd的分離富集流程中元素Sn和Cd分離不完全的問題,采用增大樹脂用量和二次過柱的方法,有效地達到元素Sn和Cd的分離效果,并保證了Cd的回收率均高于90%,有效地解決了地質(zhì)樣品中Cd同位素質(zhì)譜測試過程中Sn對Cd的干擾問題。二次過柱的流程本底空白為230pg,占樣品中Cd含量的0.2%,可忽略二次過柱淋洗操作中污染的帶入；同時,使用Cd同位素標(biāo)準(zhǔn)溶液進行二次過柱(n=3),測得同位素組成δ114/110Cd值為-0.03±0.08(N=3,2sd),可忽略二次過柱的柱分餾效應(yīng)。(3)建立高精度Cd同位素比MC-ICP-MS分析方法,同位素比精度為0.001～0.002%(RSD), δ114/110Cd (2sd)為0.06～0.14。針對于地質(zhì)樣品中Cd同位素分析測試,對比不同類型錐組合對Cd同位素測試結(jié)果的影響。J+X錐組合條件下,儀器具有較高的靈敏度,且能較為準(zhǔn)確的測定低濃度Cd同位素標(biāo)準(zhǔn)溶液的Cd同位素比值,誤差范圍僅為0.06～0.14(δ114/110Cd,2sd),精密度達到0.001～0.002%(RSD),長期穩(wěn)定性為0.12(δ114/110Cd,2sd)。并考察了同量異位干擾元素Sn和多原子離子干擾元素Ge、Ga、Nb、Zr、Mo、Ru、Zn以及濃度效應(yīng)對Cd同位素測試結(jié)果的影響。當(dāng)Sn/Cd的含量比值增至為0.2和1時,Sn/Cd與6114/110Cd值之間存在正相關(guān)關(guān)系,Sn對Cd同位素的測定造成嚴(yán)重的干擾。當(dāng)Nb/Cd和Zr/Cd含量比值超過0.01時,Nb與Zr對Cd同位素的分析會造成嚴(yán)重的干擾。而地質(zhì)樣品中元素Sn、Nb、Zr、Ge、Ga、 Mo、Ru和Zn在經(jīng)過上述建立的Cd化學(xué)分離流程后,均達到了質(zhì)譜測試要求,可忽略這些元素對Cd同位素分析的干擾。樣品溶液與Cd同位素標(biāo)準(zhǔn)溶液中的Cd濃度變化范圍小于20%時,濃度效應(yīng)可以忽略不計。(4)以NIST 3108 Cd同位素標(biāo)準(zhǔn)溶液為基準(zhǔn),報道了巖石、土壤、沉積物等12個標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的δ114/110Cd值,豐富和完善了自然體系中Cd同位素數(shù)據(jù)庫。以NIST 3108 Cd同位素標(biāo)準(zhǔn)溶液為基準(zhǔn),報道了12個國際/國家?guī)r石標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的Cd同位素組成。標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)GSS-1相對于GSD-12富集重Cd同位素,GSD-11的Cd同位素組δ114/110CdNIST為-0.19,相對于NIST 3108 Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液富集輕Cd同位素,與前人研究結(jié)果相一致,證實了本次工作建立的地質(zhì)樣品中Cd的分離提純與富集流程及Cd同位素質(zhì)譜分析方法的可靠性。BCR-2和BHVO-2具有相同的Cd同位素組成,土壤和水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的Cd同位素δ114/110Cd值的變化范圍為-0.25～+0.26,與玄武巖BCR-2和BHVO-2的Cd同位素組成表現(xiàn)出明顯的差異性。(5)報道了二疊-三疊紀(jì)界線煤山剖面和巢湖剖面的δ114/110Cd值,初步探尋了Cd同位素的古海洋環(huán)境指示意義。二疊-三疊紀(jì)之交的生物滅絕事件是顯生宙以來最大規(guī)模的一次,華南地區(qū)90%的海洋生物種、70%的陸生脊椎動物屬以及大部分的陸生植物滅絕。本次研究在總結(jié)二疊-三疊紀(jì)界線事件研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,對華南地區(qū)的浙江煤山剖面和安徽巢湖剖面進行微量元素及Cd同位素分析,初步探尋Cd同位素的古海洋環(huán)境指示意義。研究表明二疊紀(jì)末的海洋環(huán)境為高初級生產(chǎn)力,海水上升流劇增的亞穩(wěn)定狀態(tài)；三疊紀(jì)早期的古海洋沉積環(huán)境均表現(xiàn)為海洋循環(huán)衰退,初級生產(chǎn)力低,可能達到二疊-三疊紀(jì)之交最低點,呈現(xiàn)缺氧強還原的一潭死水般的滯留海洋環(huán)境。二疊-三疊紀(jì)之交,呈現(xiàn)為初級生產(chǎn)力快速降低和海洋環(huán)境急劇惡化的過程。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P597;P736.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高玉淑,王曉紅,王毅民;中國地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制與應(yīng)用[J];地球?qū)W報;2000年01期

2 歐陽自遠,張福勒,林文祝,王世杰,肖志峰,李春來,鄒永廖,歐陽歆凌,劉朝暉;行星地球的起源和演化模式──地球原始不均一性的起源及對后期演化的制約[J];地質(zhì)地球化學(xué);1995年05期

3 毛景文;陳懋弘;袁順達;郭春麗;;華南地區(qū)欽杭成礦帶地質(zhì)特征和礦床時空分布規(guī)律[J];地質(zhì)學(xué)報;2011年05期

4 ;Determination of Fullerenes (C_(60)/C_(70)) from the Permian-Triassic Boundary in the Meishan Section of South China[J];Acta Geologica Sinica(English Edition);2005年01期

5 ;A Review on the Global Stratotype Section and Point of the Permian-Triassic Boundary[J];Acta Geologica Sinica(English Edition);2005年06期

6 周建利,陳同斌;我國城郊菜地土壤和蔬菜重金屬污染研究現(xiàn)狀與展望[J];湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報;2002年05期

7 胡作維;黃思靜;王慶東;王春梅;郜曉勇;;四川東部華鎣山海相三疊系鍶同位素組成演化及其與全球?qū)Ρ萚J];中國科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2008年02期

8 周煉;蘇潔;黃俊華;顏佳新;解習(xí)農(nóng);高山;戴夢寧;騰格爾;;判識缺氧事件的地球化學(xué)新標(biāo)志——鉬同位素[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2011年03期

9 向芳;楊棟;田馨;李志宏;羅來;;湖北宜昌地區(qū)第四紀(jì)沉積物中鋯石的U-Pb年齡特征及其物源意義[J];礦物巖石;2011年02期

10 談昕;安燕飛;呂文超;陳慶;周永章;;欽杭成礦帶南段花崗巖特征演化及其與成礦關(guān)系研究[J];中山大學(xué)研究生學(xué)刊(自然科學(xué).醫(yī)學(xué)版);2011年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 高永娟;La-Ce同位素分析技術(shù)及其在巖漿侵位和沉積過程氧化環(huán)境研究中的應(yīng)用[D];中國地質(zhì)大學(xué);2010年

，

本文編號：1629189