[發明專利]一種測定碳酸鹽巖Sr/Ca比值的方法

有效

• 申請號: 201711485064.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108287156B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 陳天然;胡敏航;張文靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

本發明公開了一種用等離子體發射光譜儀高精度測定碳酸鹽巖比值的方法。本發明可應用于陸地和海洋碳酸鹽巖介質的古氣候學研究領域。該方法包括以下步驟碳酸鹽巖樣品的清洗和樣品溶液的制備；四種標樣溶液的配置；上機樣品的測試順序以及測試數據的處理。本發明能夠測得長期穩定、精準的Sr/Ca數據，從而獲得與超凈實驗室媲美、甚至更加精準的古氣候記錄，優秀的測試精度能夠完全勝任低緯度熱帶海域的古氣候重建。

技術領域：

本發明屬于在陸地和海洋的碳酸鹽巖介質的古氣候學領域，具體涉及一種用等離子體發射光譜儀高精度測定碳酸鹽巖Sr/Ca比值的方法。

背景技術：

氣候變化是當今科學界的研究熱點、政治界的熱門話題。研究氣候變化的最終目的是預測未來并制定合適的應對策略(如IPCC報告等)。然而目前有效的器測數據(如氣溫、降雨、海表水溫等)非常短暫，不過百年，并且寥寥無幾的長序列還僅限在特定的區域。對于大范圍監測的衛星數據就更加短暫，不過幾十年。這樣短的時間尺度對于預測顯然遠遠不足。

用自然界的地球化學代用指標記錄過去的氣候和環境信息,最大優勢或者意義就是填補器測的空白，并將記錄延伸到器測之前，千年、萬年、甚至更長。盡可能延長記錄的時間序列是有效預測未來變化趨勢的基礎。陸地上常見的的高分辨率記錄載體，如石筍等；海洋中的，如珊瑚、硨磲等，都是生物或非生物成因的碳酸鹽巖。

鍶元素和鈣元素含量比值(Sr/Ca)是這些碳酸鹽巖介質中最常用的地球化學代用指標，比如珊瑚和硨磲中的Sr/Ca直接記錄的是海表水溫的變化。通過實驗測得Sr/Ca隨取樣距離的序列,再將坐標轉換為對應的年代,即確定序列的時間標尺(chronology),建立Sr/Ca的時間序列,然后用Matlab等軟件對序列進行時間序列分析,提取各種頻率和周期的氣候信息,從而進一步研究諸如厄爾尼諾、大洋環流、季風、海氣相互作用等氣候系統的變率和演化。

實現上述的科學研究，其核心之一是精確測量碳酸鹽巖中的Sr/Ca比值。由于碳酸鹽巖中Sr和Ca都是主量元素，目前用于測量的主流儀器是ICP-OES。儀器本身的穩定性和精度固然重要，目前ICP-OES工藝已經基本成熟，測量Sr/Ca沒有技術瓶頸，然而真正影響精度的是碳酸鹽巖樣品清洗、制成溶液、配置標樣的化學處理過程以及后續的數據處理方法。由于古氣候學研究需要測試的樣品量極大，每條重建的序列包含了上千乃至上萬的樣品分析極為常見，因此在ICP-OES連續、大量測試樣品的情況下，依然保持高精度就顯得非常重要。超凈實驗室的造價非常昂貴，一般只有高端、大型的儀器才放置其中，而ICP-OES一般配置在普通(非超凈)實驗室中。目前普通實驗室能夠做到的長期的測量誤差大多在0.5％左右，對于珊瑚而言,對應的重建水溫誤差在1℃左右。這樣的誤差顯然不能滿足重建水溫季節變化極小(一般2℃)的熱帶海區。

發明內容：

本發明的目的是克服現有技術的不足，在非超凈實驗室的條件下(這是大多數ICP-OES實驗室的現狀)，提供一種可適用于更加準確地測定碳酸鹽巖Sr/Ca的新方法，效果能夠媲美超凈實驗室做出的效果。

本發明的用等離子體發射光譜儀高精度測定碳酸鹽巖Sr/Ca比值的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、清洗碳酸鹽巖樣品，再配制成樣品溶液；

b、配制空白對照液、擬合標準回歸方程所需的標準溶液-“標B”，作為長期監控和糾正儀器穩定性的標準溶液-“標C”，和矯正測試偏差的標準溶液-“標D”；