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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。
２０１１年４月Ａｐｒｉｌ２０１１岩 矿 测 试ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．３０，Ｎｏ．２１３８～１４３收稿日期：２０１０ ０８ ２４；修订日期：２０１１ ０１ ０７基金项目：国家高技术发展计划（８６３计划）项目资助（２００７ＡＡ０６Ｚ１２５）；国家自然科学基金创新群体项目资助（４０９２１００１）；科技部基本科研业务费项目资助（Ｊ０９０４）作者简介：李津（１９８０－），女，山西阳泉市人，助理研究员，从事过渡族元素同位素地球化学研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｎ８０１１９＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ。
通讯作者：朱祥坤（１９６１－），男，山东沂水县人，研究员，从事同位素地球化学研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｋｕｎ＠ｃａｇｓ．ａｃ．ｃｎ。
文章编号：０２５４５３５７（２０１１）０２０１３８０６双稀释剂法在非传统稳定同位素测定中的应用———以钼同位素为例李 津，朱祥坤 ，唐索寒（中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素地质重点实验室，北京 １０００３７）摘要：仪器的质量分馏校正是提高同位素分析数据精度的关键。
“同位素双稀释剂”的测定方法可实现严格的仪器质量分馏校正。
文章以Ｍｏ同位素为例，详细介绍了同位素双稀释剂法的原理、计算方法以及应用多接收器等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）进行Ｍｏ同位素组成高精度分析的方法。
双稀释剂和标准样品的１００Ｍｏ／９７Ｍｏ使用Ｐｄ溶液的１０４Ｐｄ／１０２Ｐｄ标定，其他Ｍｏ同位素比值通过１００Ｍｏ／９７Ｍｏ标定。
对１００Ｍｏ／９５Ｍｏ、９８Ｍｏ／９５Ｍｏ和９７Ｍｏ／９５Ｍｏ三组Ｍｏ同位素比值建立３个非线性方程，组成一个非线性方程组，在认为仪器质量分馏和自然分馏都符合指数法则的前提下，通过Ｔａｙｌｏｒ公式将非线性方程组转换成线性方程组，使用牛顿迭代法计算出样品的Ｍｏ同位素组成。
在使用ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ分析过程中，每组数据采集２０个数据点，最终的δ１００Ｍｏ／９５Ｍｏ、δ９８Ｍｏ／９５Ｍｏ和δ９７Ｍｏ／９５Ｍｏ是这２０组数据得到的２０组δ１００Ｍｏ／９５Ｍｏ、δ９８Ｍｏ／９５Ｍｏ和δ９７Ｍｏ／９５Ｍｏ的平均值。
２０１１年８月Ａｕｇｕｓｔ２０１１岩 矿 测 试ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．３０，Ｎｏ．４４００～４０５收稿日期：２０１１ ０２ １５；修订日期：２０１１ ０２ ２４基金项目：国家自然科学基金（４０９７３０３７，４０９２１００１）；中国地质调查局地质调查项目（１２１２０１０９１１０４６，１２１２０１０７１１８１５）作者简介：闫斌，博士研究生，地球化学专业，主要从事非传统同位素地球化学研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｙａｎｂｉｎ７０３＠１６３．ｃｏｍ。
通讯作者：朱祥坤，研究员，主要从事同位素地球化学研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｋｕｎ＠ｃａｇｓ．ａｃ．ｃｎ。
文章编号：０２５４５３５７（２０１１）０４０４０００６样品量的大小对铜锌同位素测定值的影响闫 斌１，２，朱祥坤２ ，陈岳龙１（１．中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 １０００８３；２．中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素重点实验室，北京 １０００３７）摘要：利用多接收电感耦合等离子体质谱法测定铜、锌同位素比值时，样品量的大小对其同位素测定值存在一定的影响。
本研究中使用不同量的实验室标准溶液（ＣＡＧＳ－Ｃｕ、ＣＡＧＳ－Ｚｎ）过柱，并以该标准溶液为基准，采用标准－样品交叉法测定铜、锌同位素比值。
结果表明，当铜、锌的样品量小到一定程度时，其同位素测定值偏离真值；当铜、锌的样品量足够大时，其同位素测定值趋于真值。
流程本底对同位素测定值的影响可忽略不计，同时也不存在同质异位素干扰，说明这一现象极可能来自所用试剂和离子交换树脂的杂质组分产生的基质效应。
在本文报道的实验条件下，当铜的样品量≥４μｇ、锌的样品量≥１μｇ时才能够确保铜、锌同位素测定结果的准确性。
这一现象是否在其他同位素体系的测试过程存在，是个值得注意的问题。
关键词：铜同位素；锌同位素；样品量；基质效应；多接收器等离子体质谱ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳａｍｐｌｅＳｉｚｅｏｎＣｕａｎｄＺｎＩｓｏｔｏｐｅＲａｔｉｏＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓＹＡＮＢｉｎ１，２，ＺＨＵＸｉａｎｇ ｋｕｎ２ ，ＣＨＥＮＹｕｅ ｌｏｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｓｏｔｏｐｅＧｅｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＬａｎｄａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｍｕｌｔｉ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄｐｌａｓｍａｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＭＣ ＩＣＰ ＭＳ）ｔｏｍｅａｓｕｒｅｃｏｐｐｅｒａｎｄｚｉｎｃｉｓｏｔｏｐｅｓ，ｔｈｅｓａｍｐｌｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇｃａｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｐｐｅｒａｎｄｚｉｎｃｉｓｏｔｏｐｉｃｒａｔｉｏｓ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｃｏｐｐｅｒａｎｄｚｉｎｃｌａｂｏｒａｔｏｒｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（ＣＡＧＳ Ｃｕ，ＣＡＧＳ Ｚｎ）ｗｅｒｅｌｏａｄｅｄａｎｄｐａｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｌｕｍｎｏｆｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｒｅｓｉｎ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅ ｓｔａｎｄａｒｄｂｒａｃｋｅｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆＣｕａｎｄＺｎ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｗｅｒｅｃｏｒｒｅｃｔｅｄｕｓｉｎｇｃｅｒｔｉｆｉｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄδ６６Ｃｕａｎｄδ６６Ｚｎｄｅｖｉａｔｅｆｒｏｍｔｒｕｅｖａｌｕｅｓｆｏｒｓｍａｌｌｓａｍｐｌｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇｏｆｃｏｐｐｅｒａｎｄｚｉｎｃ；ｃｏｎｖｅｒｓｅｌｙ，ｔｈｅｉｓｏｔｏｐｉｃｖａｌｕｅｔｅｎｄｓｔｏｔｈｅｔｒｕｅｖａｌｕｅｓｆｏｒｌａｒｇｅｓａｍｐｌｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇ．Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｂｌａｎｋａｎｄｉｓｏｂａｒｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｃａｎｂｅｉｇｎｏｒｅｄｆｏｒｔｈｅｉｓｏｔｏｐｉｃｖａｌｕｅｓ，ｗｈｉｃｈｓｅｅｍｓｔｏｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｌｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｍａｔｒｉｘｅｆｆｅｃｔｆｒｏｍｔｈｅＩｏｎＥｘｃｈａｎｇｅＲｅｓｉｎａｎｄｒｅａｇｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｕｓｉｎｇｖａｌｕｅｓｆｏｒｓａｍｐｌｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇｏｆ＜４μｇｆｏｒｃｏｐｐｅｒａｎｄ＜１μｇｆｏｒｚｉｎｃ，ａｃｃｕｒａｔｅｉｓｏｔｏｐｉｃｒａｔｉｏｓｃａｎｂｅｇｕａｒａｎｔｅｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｕｉｓｏｔｏｐｅｓ；Ｚｎｉｓｏｔｏｐｅｓ；ｓａｍｐｌｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇ；ｍａｔｒｉｘｅｆｆｅｃｔｓ；ｍｕｌｔｉ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄｐｌａｓｍａ ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ—００４—Copyright ©博看网. All Rights Reserved.随着质谱技术的发展，国内外众多实验室利用多接收电感耦合等离子体质谱（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）技术开发了ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ测定过渡族元素同位素比值的方法［１－２１］，使得Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ等过渡族元素同位素在地球化学研究方面的应用取得了突破性进展。
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]。
核农学报2024，38（3）：603~611Journal of Nuclear Agricultural Sciences土壤活性组分界面重金属同位素分馏行为研究进展殷辉1， *殷明2， *严欣然1全越洋1涂书新1（1华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉430070；2湖北省生态环境厅十堰生态环境监测中心，湖北十堰442000）摘要：近年来，多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）及分离纯化技术的发展使得精确测量重金属稳定同位素组成成为可能，大大促进了其在重金属污染物来源识别、土壤-植物系统重金属迁移和纳米颗粒环境行为示踪等方面的应用。
但是，许多表生环境地球化学过程会引起不同程度的同位素分馏，从而模糊不同重金属储库的同位素指纹特征，使得对环境样品同位素组成的理解变得复杂，被称为“同位素分馏黑箱”。
揭示同位素分馏黑箱对于重金属非传统稳定同位素的应用具有重大意义。
尽管重金属在各种土壤活性组分界面反应过程中的重金属同位素分馏已有一些研究，但有关矿物结构发生同晶替代过程中的分馏机制尚不清楚，且存在许多不一致或矛盾的地方。
本综述系统总结了典型重金属污染物Cd、Zn、Ni在土壤活性组分界面，尤其是铁锰氧化物矿物界面的同位素分馏行为和机制，并指出未来应关注的方向。
相关研究的深入将加深对重金属污染物环境地球化学行为的理解，推进对土壤同位素分馏黑箱的理解和非传统稳定同位素在土壤重金属污染物溯源、示踪等过程中的应用，为土壤重金属污染的治理、修复和安全利用等提供科学依据和理论支撑。
关键词：土壤；界面反应；重金属稳定同位素；吸附；同晶替代DOI：10.11869/j.issn.1000‑8551.2024.03.0603一些自然过程（如风化过程和大气沉降）及人类活动（如农业生产、采矿冶炼、生活污水排放等）导致大量的重金属被释放到土壤、水体和大气中，造成严重的环境污染问题，并威胁到人类健康［1］。
我国土壤重金属污染形势严峻，其中镉、锌和镍备受关注。
同位素类型的分类同位素是指原子核内具有相同质子数（原子序数）的元素，但质量数不同的核，因此有不同的中子数。
同位素具有相同的化学性质，但在核反应和核衰变等方面表现出不同的物理性质。
同位素的分类可以基于质量数、原子序数或核粒子数等多个方面。
一、基于质量数的分类同位素的质量数是指核中的质子数和中子数之和。
不同的质量数导致同位素的原子质量不同。
基于质量数的分类可以将同位素分为以下几类：1. 稳定同位素：稳定同位素是指具有相对长寿命的同位素，其核不会自发地发生衰变。
稳定同位素在自然界中相对丰富，并且往往用于科学研究和工业应用中。
碳元素有两种稳定同位素：碳-12和碳-13，分别具有6和7个中子。
2. 放射性同位素：放射性同位素是指具有不稳定核的同位素，其核会自发地发生衰变，放出粒子或辐射能量。
这些同位素具有较短的半衰期，不断经历衰变直到最终转变为稳定同位素。
放射性同位素在核能产生、医学诊断和治疗等领域具有重要应用。
铀元素有多种放射性同位素，最常见的是铀-238和铀-235。
3. 同位素的人工合成：科学家可以通过人工手段合成新的同位素。
这些合成的同位素通常具有极短的寿命，但在核物理和高能物理研究中有着重要的应用。
人工合成的同位素可以用于粒子加速器实验、核反应堆燃料研究等。
人工合成的锕系列元素中，锕-227的半衰期为21.8年。
二、基于原子序数的分类原子序数是指元素周期表中元素的排列顺序，也是元素中质子的数量，决定了元素的化学性质。
根据原子序数，可以将同位素分为以下几类：1. 同一元素的同位素：同一元素的同位素具有相同的原子序数，但质量数不同。
氢元素（原子序数为1）具有三种同位素：氢-1、氢-2和氢-3。
2. 不同元素的同位素：不同元素的同位素具有不同的原子序数和质量数。
碳-14是同位素，而它的质子数比碳-12多两个，属于不同的元素。
三、基于核粒子数的分类除了基于质量数和原子序数的分类，同位素还可以基于核粒子数进行分类。
