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稳定同位素技术的发展及其应用
稳定同位素技术是一种利用稳定同位素进行研究和应用的技术。
稳定
同位素是自然界中存在的同一元素的不同原子核，其核外电子的数量与质
子数相同，但中子数不同。
稳定同位素相对于放射性同位素来说是稳定的，不会发生放射性衰变。
稳定同位素技术的发展始于20世纪初，随着科学技术的进步和对稳
定同位素研究的认识不断深入，稳定同位素技术逐渐成为一种重要的分析
方法和研究工具。
主要的技术手段包括稳定同位素示踪技术、稳定同位素
分馏技术和稳定同位素成像技术。
稳定同位素分馏技术是利用稳定同位素在化学反应过程中的各向异性
分布规律，通过测定反应前后稳定同位素的含量来研究反应机理和反应速
率等。
例如，利用碳和氧的稳定同位素分析技术可以研究地球化学过程中
的碳循环和氧同位素分馏过程。
稳定同位素技术的发展还面临一些挑战。
首先，稳定同位素的测量和
分析仪器设备相对昂贵，需要专业的仪器设备和技术人员。
其次，稳定同
位素技术在一些领域的应用还需要进一步的研究和验证。
最后，稳定同位
素技术的应用仍存在一些限制，例如样品的处理和前处理过程中可能引入
一些误差。
尽管存在一些挑战，稳定同位素技术仍然具有巨大的发展和应用潜力。
随着科学技术的不断进步，稳定同位素技术将进一步发展，并在更广泛的
领域得到应用。
简述非传统同位素的应用与研究进展——以铁同位素为例摘要：由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的使用，近年来以铁同位素为代表的非传统稳定同位素研究有了很大进展，铁元素在自然界中广泛存在并参与成岩成矿作用，热液活动，以及生命活动过程，对铁同位素的研究具有重大的意义和巨大的潜在应用价值。
本文主要介绍了铁同位素基本概念及其组成分布特征、铁同位素在不同过程中的分馏机理研究进展以及该技术在环境地球化学、生物示踪、人类健康、古海洋学研究等领域中的应用。
关键词：非传统同位素铁同位素 MC-ICP-MS一、前言非传统稳定同位素是相对于氢、碳、氧、硫等传统稳定同位素而言的，包括铁、铜、锌、钼、硒、汞、锂、镁等同位素体系。
在近十年里，随着各种同位素质谱测试技术的大幅提升，特别是多接受电感耦合等离子体质谱（MC-IPC-MS）的出现，使得人们对这些以往不为人熟知的同位素进入我们视野，十年里人们对非传统稳定同位素体系的开发与利用蓬勃发展，目前已开展的非传统同位素研究包括：锂[1]、镁[2-3]、钙[4]、钛[5]、钒[6]、铬[7]，铁[8]、镍[9]、铜[10-11]、锌[12]、锗[13]、锶[14]、钼[15-16]、汞[17-18]、铊[19]等元素。
其中尤以铁、钼、锂、镁、铜、锌、汞、铊、硒等元素的同位素研究备受瞩目。
铁是地球上丰度最高的变价元素，以不同的价态( 0,+ 2,+ 3) 赋存于各类岩石、矿物、流体和生物体中，并广泛参与多种地球化学和生物化学过程。
它是重要的成矿元素，主要工业矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、菱铁矿和含铁绿泥石等，是矿床学研究中重点关注的元素之一；它是与生命活动密切相关的元素，在自然界中的分布对生物活动有着重要影响；因此，铁同位素组成的研究在示踪成矿作用和生物演化等方面具有重要潜力。
铁同位素的研究也可以为揭示自然界中各类生物作用过程和地质作用过程提供新的线索和证据[20]。
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展一、本文概述在过去的十年中，我国非传统稳定同位素地球化学研究取得了显著的进展，不仅在理论探索上取得了重大突破，还在实际应用中发挥了重要作用。
非传统稳定同位素，如硼、锌、镁等同位素，在地球化学领域的应用逐渐受到重视，为研究地球物质循环、生态环境变化、气候变化等科学问题提供了新的视角和工具。
本文将对近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的进展进行全面的概述和梳理。
我们将介绍非传统稳定同位素地球化学的基本概念和研究意义，阐述其在地球科学研究中的重要性。
我们将从研究方法和技术手段的角度，介绍我国在这一领域取得的创新性成果和突破。
我们还将探讨非传统稳定同位素在地球化学各个分支领域中的应用，如地壳演化、地幔动力学、海洋化学、生物地球化学等，展示其在解决实际问题中的潜力和价值。
我们将总结近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的成果和经验，展望未来的研究方向和前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新，非传统稳定同位素地球化学将在地球科学研究中发挥越来越重要的作用，为我国地球科学事业的发展做出更大的贡献。
二、非传统稳定同位素地球化学的理论基础与技术方法非传统稳定同位素地球化学作为地球科学的一个分支，主要研究非传统稳定同位素（如锂、镁、硅、铁等元素的同位素）在地球系统中的分布、行为及其变化，从而揭示地球的形成、演化及环境变迁等科学问题。
其理论基础主要建立在大质量分馏理论、同位素地球化学平衡及同位素分馏动力学之上。
大质量分馏理论是指同位素之间由于质量差异导致的物理和化学行为的差异，这是非传统稳定同位素研究的基础。
同位素地球化学平衡则是指在一定条件下，同位素之间达到动态平衡，其比值反映了地球化学过程的信息。
同位素分馏动力学则关注同位素分馏过程中速率的变化，为理解地球化学过程的机制提供了重要线索。
在技术方法上，非传统稳定同位素地球化学主要依赖于高精度的同位素分析技术，如多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS）等。
同位素标准测定技术发展历程回顾同位素标准测定技术是一种非常重要的分析方法，它能够用来确定样品中某个化学元素存在的稳定同位素的相对丰度。
这项技术的发展历程非常丰富，为科学研究和工业应用提供了强有力的支持。
本文将回顾同位素标准测定技术的发展历程，并介绍其在不同领域的应用。
同位素标准测定技术最早可以追溯到20世纪初。
当时，物理学家弗雷德里希·奥斯卡·戈斯（Frederick Oscar Giesel）率先提出了利用同位素进行放射性测量的概念。
随后，科学家们开始深入研究不同元素的同位素丰度，并发现了很多有趣的现象。
这些研究成果为同位素标准测定技术的发展奠定了基础。
在20世纪30年代，随着原子核物理学的快速发展，同位素标准测定技术引起了广泛的关注。
科学家们开始探索如何利用同位素标准确定样品中微量元素的含量。
这一时期的重要突破是发明了质谱仪，它能够以极高的灵敏度和准确性来测量同位素的相对丰度。
质谱仪的问世使得同位素标准测定技术得以快速发展，并在科学研究和工业生产中得到了广泛应用。
随着科技的不断进步，同位素标准测定技术在各个领域都取得了巨大的进展。
例如，在地质学中，同位素标准测定技术被用来研究岩石和矿物中的同位素组成，从而推断地球和宇宙的起源和演化过程。
在生物医学中，同位素标准测定技术被广泛应用于放射性示踪和治疗，例如，放射性同位素碘-131被用来治疗甲状腺疾病。
此外，同位素标准测定技术还被用于环境污染的监测、食物安全的检测、古气候研究等许多领域。
近年来，同位素标准测定技术迎来了新的发展机遇和挑战。
随着科技的不断进步，新的测量设备和技术不断涌现，并为同位素标准测定技术的敏感度、准确性和效率提高提供了条件。
例如，以质谱仪为核心的多重同位素标准测定技术可以 simultaneous同时测量多个同位素的相对丰度，大大提高了测量效率。
此外，同位素标准测定技术还与其他分析技术相结合，如光谱学、核磁共振等，以提高分析的精度和可靠性。
稳定同位素的使用及分离技术稳定同位素是指核外电荷中的质子数量相同，中子数量不同的同位素。
在化学中，稳定同位素具有丰富的应用价值，可以用来追踪元素的循环和地球化学过程，研究生物和地球科学，以及用于医学和工业。
稳定同位素的使用稳定同位素广泛应用于地质、环境、气候、生物学等领域。
例如，稳定同位素可以作为指证物，用来研究化学元素、有机物质、大气、水体等的循环；可以用作生物示踪剂，研究生物体内各种生物化学过程；可以应用于医学，用来研究人体代谢和药物代谢等。
稳定同位素的分离技术稳定同位素的分离技术是指利用化学物理方法将不同同位素按照其重量分别分离的技术。
稳定同位素分离技术是一种高精度、高效率的技术，广泛应用于稀有同位素的提取、制备和分析等方面。
目前稳定同位素的分离技术主要有以下几种：1.化学分离法化学分离法是利用化学反应来实现同位素的分离。
常用的方法有萃取、溶液色谱、析出分离和沉淀分离等。
化学分离法具有操作简便、分离效果好、可应用于大规模生产等优点。
2.气体扩散法气体扩散法是利用分子在气体中运动产生的扩散现象来实现同位素的分离。
常使用的出厂技术有气体扩散离子泵、等离子体扩散离子泵和热管分离等。
气体扩散法具有非常高的分离效率和精度。
但是气体扩散法需要设备精密、成本较高。
3.同位素交换法同位素交换法是利用化学反应中的同位素交换来实现同位素的分离。
同位素交换法适用范围非常广，可以用于分离液态、固态和气态物质中的同位素。
总之，稳定同位素的使用及分离技术是现代科学技术中的重要组成部分。
它们不仅在地球化学、环境科学、医学和工业等领域有着广泛的应用，同时将为人们的科学研究和社会进步做出更大的贡献。
Mo同位素地球化学综述张洪求（东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 ３３００１３）摘 要：随着样品纯化技术的改进以及多接收等离子体质谱仪发展（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ），使得Ｍｏ同位素可以被精确地测定。
Ｍｏ同位素作为氧化还原的敏感元素，可用来示踪各种地质过程和演化历史：古环境演化、成矿物质来源和海洋Ｍｏ的循环等。
本文从Ｍｏ同位素的测试方法、自然界的分布、分馏机制和地质中的应用等方面进行了论述，系统总结Ｍｏ同位素地球化学特征。
关键词：Ｍｏ同位素；分馏机制；示踪中图分类号：Ｐ５９７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２０－０１７０－２A review of Mo isotope geochemistryZHANG Hong-qiu（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｐｌａｓｍａ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ （ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）， Ｍｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｍｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅｄｏｘ， ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｒａｃｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｈｉｓｔｏｒｉｅｓ： ａｎｃｉｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ， ｍｉｎｅｒａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｏｃｅａｎ Ｍｏ ｃｙｃｌｅｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｔｕｒｅ， ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｙ， ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｍｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ． Keywords: Ｍｏ ｉｓｏｔｏｐｅ； ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ； ｔｒａｃｅｒ近年来，随着样品纯化技术的改进以及MC-ICP-MS 的发展，其高电离率和稳定的质量分馏行为特点，使得Mo 同位素组成的高精度测量成为可能。
简述非传统同位素的应用与研究进展——以铁同位素为例摘要：由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的使用，近年来以铁同位素为代表的非传统稳定同位素研究有了很大进展，铁元素在自然界中广泛存在并参与成岩成矿作用，热液活动，以及生命活动过程，对铁同位素的研究具有重大的意义和巨大的潜在应用价值。
本文主要介绍了铁同位素基本概念及其组成分布特征、铁同位素在不同过程中的分馏机理研究进展以及该技术在环境地球化学、生物示踪、人类健康、古海洋学研究等领域中的应用。
关键词：非传统同位素铁同位素 MC-ICP-MS一、前言非传统稳定同位素是相对于氢、碳、氧、硫等传统稳定同位素而言的，包括铁、铜、锌、钼、硒、汞、锂、镁等同位素体系。
在近十年里，随着各种同位素质谱测试技术的大幅提升，特别是多接受电感耦合等离子体质谱（MC-IPC-MS）的出现，使得人们对这些以往不为人熟知的同位素进入我们视野，十年里人们对非传统稳定同位素体系的开发与利用蓬勃发展，目前已开展的非传统同位素研究包括：锂[1]、镁[2-3]、钙[4]、钛[5]、钒[6]、铬[7]，铁[8]、镍[9]、铜[10-11]、锌[12]、锗[13]、锶[14]、钼[15-16]、汞[17-18]、铊[19]等元素。
其中尤以铁、钼、锂、镁、铜、锌、汞、铊、硒等元素的同位素研究备受瞩目。
铁是地球上丰度最高的变价元素，以不同的价态( 0,+ 2,+ 3) 赋存于各类岩石、矿物、流体和生物体中，并广泛参与多种地球化学和生物化学过程。
它是重要的成矿元素，主要工业矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、菱铁矿和含铁绿泥石等，是矿床学研究中重点关注的元素之一；它是与生命活动密切相关的元素，在自然界中的分布对生物活动有着重要影响；因此，铁同位素组成的研究在示踪成矿作用和生物演化等方面具有重要潜力。
铁同位素的研究也可以为揭示自然界中各类生物作用过程和地质作用过程提供新的线索和证据[20]。
非传统稳定同位素Mo、Cd的分析测试方法及其地质应用的开题报告一、选题背景及意义随着稳定同位素地球化学的应用范围不断扩大，非传统稳定同位素元素（如Mo、Cd等）也被越来越多地应用于地质学中。
Mo是一种重要的多种价态元素，在生物地球化学、大气地球化学和海洋地球化学中扮演着重要角色。
Cd是一种有毒元素，其生物地球化学过程对环境和生物具有重要影响，特别是对植物生长和人类健康具有重要影响。
因此，准确、快速地确定Mo、Cd的同位素组成及其在地质过程中的变化对于研究地球化学过程具有重要意义。
二、研究现状传统的Mo、Cd同位素分析方法包括质谱法、电感耦合等离子体质谱法等，这些方法有缺点，如成本高昂、样品准备复杂等。
近年来，基于同位素比值与非传统稳定同位素在样品中的含量关系，开发了一些新的Mo、Cd同位素分析方法，如MC-ICP-MS法、热分解法等。
三、研究内容及方案该研究将探索一种使用化学预处理和 MC-ICP-MS法分析非传统稳定同位素Mo和Cd的方法，并应用于晚白垩纪地质样品中。
主要研究工作包括：1.制备含Mo、Cd的地质样品，并进行相应的化学预处理。
2.建立Mo、Cd同位素分析方法的分析流程，包括：样品准备、MC-ICP-MS测量等。
3.测试标准品并校准分析方法。
4.分析晚白垩纪地质样品中Mo、Cd的同位素组成，并探讨其地质意义。
四、预期结果及意义该研究的预期结果包括：1.建立一种准确、快速、经济的含Mo、Cd地质样品的同位素分析方法。
2.探讨晚白垩纪地质过程中Mo、Cd同位素组成的变化，进一步揭示地质过程的演化和环境变化。
3.丰富稳定同位素地球化学的研究方法和应用领域。
通过研究Mo、Cd同位素在地质过程中的变化，可以为地球科学提供更为全面和深入的认识，对于环境保护、资源开发等具有重要意义。
第12期2019年4月No.12April ，2019王萌（南京师范大学地理科学学院，江苏南京210023）引言钙是海洋和陆地生物圈中的重要营养元素，在天然晶体（方解石、白云石、磷酸盐、石膏）中可形成多种次生矿物相，是各种带壳水生生物的基本组成元素［1］。
富含钙的贝壳和骨骼是海洋中主要的钙沉积层，是地质时间尺度上海洋化学演化的重要记录者。
通过原生含钙硅酸盐矿物的风化和碳酸钙的沉淀，钙元素不断调节着长时间尺度的碳循环，并通过负反馈作用使地球在地质历史上适合生命生长和发育。
因此，钙是在全球循环中联系着岩石圈、水圈、生物圈和大气圈的一个关键元素。
Ca 有6个稳定同位素，40Ca,42Ca,43Ca,44Ca,46Ca 和48Ca ，相对丰度分别是96.941%，0.647%，0.135%，2.086%，0.004%和0.187％。
尽管钙同位素理论上可以作为很好的研究方向，但是由于受到技术手段和仪器精度的限制，钙同位素地球化学并没有得到很好的发展。
直到近年来，随着分析测试技术的发展，钙同位素在反演太阳星云演化、重建古气候演化、考古及地球表生过程等方面得到了较为广泛的应用。
因此，本文将会对钙同位素地球化学的基本概况及其应用作一个总结，希望能对国内学者进行钙同位素的研究提供借鉴。
1钙同位素的测定基于所使用测量仪器的不同，通常使用δ44/40Ca 或δ44/42Ca 这两种比值方法来表示钙同位素的组成，不同的同位素比值表示方法之间可以使用一定的数学公式进行相互之间的转换运算；如Schmitt 等测试了大量地质样品，得到拟合线δ44/40Ca=2*δ44/42Ca±0.2。
本文中默认不加说明的δ44Ca 都代表δ44/40Ca 。
目前Ca 同位素体系并没有统一的国际标样物质，已发表的文章中采用常见的标样有NIST SRM915a ，NIST SRM915b 、海水和CaF 2等。
此外，使用最为广泛的NIST SRM915a 标样，不同标样的A ，B 的Ca 同位素比值可通过和此标样之间进行一系列的公式运算之后即可比较。
