[發明專利]一種鐵同位素組成的分析方法

在審

• 申請號: 202111348265.7
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114002364A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 張倩;韓貴琳;曾杰;柳滿
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所;中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N30/72
• 分類號: G01N30/72;G01N30/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明提供了一種鐵同位素組成的分析方法，屬于化學分析技術領域。本發明針對不同的含鐵待測樣品首先進行消解，然后對消解樣品溶液進行化學純化，通過控制化學純化的條件，能避免鐵與其他元素有交叉，能減少干擾元素和基體效應，背景值低(小于10ng)，過柱子流程鐵的損耗少、回收率高，進而有利于更加準確的采用MC?ICP?MS對純化樣品進行測試。此外，針對不同的待測樣品，本發明采用不同的消解方法，前處理時間短，明顯的去除有機質等雜質，避免交叉污染，有利于鐵同位素的分析。

技術領域

本發明涉及化學分析技術領域，尤其涉及一種水體、土壤和植物樣品中鐵同位素組成的分析方法。

背景技術

鐵是地殼中的主量金屬元素，具有親硫、親氧的特性。鐵(Fe)為第4周期VIII族過渡金屬元素，是地球上豐度最高的變價金屬元素(0價，+2價，+3價)，有⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe4個穩定同位素，它們在自然界的豐度分別為5.845％、91.754％、2.119％和0.882％。

巖石和礦物中的鐵經受風化剝蝕后，除形成風化殘留物，溶解在土壤水、地下水中，還以懸浮態和溶解態等形式經河水輸送至海洋。河水中的鐵可能發生氧化、還原、有機絡合、絮凝、離子交換、二次礦物的形成等過程，此過程還伴隨鐵同位素的分餾，因此，水體懸浮態和溶解態鐵同位素組成對研究巖石風化過程以及鐵的地球化學循環有重要意義。

此外，鐵元素在土壤中涉及溶解、沉淀、氧化、還原、有機絡合、生物吸收等過程，同時發生形態和含量的變化，往往還伴隨同位素分餾。土壤中鐵同位素組成在很大程度上反映了原始母質的鐵同位素組成，鐵元素在不同土壤層之間的遷移和轉化過程導致鐵同位素分餾，同時風化殼土壤中鐵同位素組成可以作為反映土壤風化程度的指標。

鐵還是生物必需的營養元素，植物不僅在合成葉綠素、血紅素、鐵硫蛋白等方面需要從土壤中攝取鐵，而且在植物體內的氧化還原反應(如呼吸作用)中仍需要鐵的參與。植物根系能夠促進土壤中不溶態的鐵發生溶解、吸附，之后經過維管組織在莖、葉、花和種子之間遷移和循環。在此過程中，土壤中鐵氧化物和氫氧化物等的溶解、植物對鐵的選擇性吸收以及植物體內鐵的氧化還原過程，都會導致鐵同位素發生分餾，使得土壤、根系和植物體內的鐵同位素組成不同。因此，分析植物不同器官Fe同位素組成，有助于探明Fe在植物體中吸收和轉運過程，為揭示Fe生物地球化學循環提供理論依據。

綜上，分析水體懸浮態和溶解態鐵同位素、土壤鐵同位素和植物鐵同位素組成具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鐵同位素組成的分析方法，可以準確測得水體、土壤和植物中鐵同位素組成。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鐵同位素組成的分析方法，包括以下步驟：

(1)將待測樣品進行消解，將所得消解物溶解到7～8MHCl+0.001vol％H₂O₂的溶液中，得到消解樣品溶液；所述待測樣品為水體懸浮顆粒物、水體、土壤或植物；

(2)將所述消解樣品溶液進行化學純化，得到純化樣品；

(3)采用MC-ICP-MS對所述純化樣品進行測試，得到鐵同位素分配比值(56Fe/54Fe)_樣品，根據式1計算得到鐵同位素組成δ⁵⁶Fe，

δ⁵⁶Fe＝[(56Fe/54Fe)_樣品/(56Fe/54Fe)_標準-1]×1000‰ 式1；

式1中，(56Fe/54Fe)_標準為國際標準IRMM-014中鐵同位素分配比值；