非传统稳定同位素-4-铜锌同位素
简述非传统同位素的应用与研究进展(DOC)
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]。
21-23稳定同位素地球化学
Hydrogen Lithium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Sulfur δ D δ 6Li δ δ δ δ δ δ
11 6
Ratio
D/H(2H/1H) li/7Li B/10B C/12C N/14N O/16O O/16O S/32S
18 18 216 1/3C16O2+ H O ƒ 1/3C O + H 3 2 3 2 O
α=1.0492
α=1.0286
反应使岩石中富集了18O、而在水中富集16O。由于大 部分岩石中氢的含量很低，因此水岩同位素交换反应 中氢同位素成分变化不大，但在含OH-的矿物中，水 岩反应结果使得矿物的δD增高。
1000ln A 10 / T B
6 2
α是分馏系数；T是绝对温度；A、B是常数，由实验 确定。从上式可知，温度越高，分馏越小；温度越低， 分馏越大。 在实际进行同位素地质温度测定时，只要测定两个共 生矿物的同位素组成，便可根据公式进行同位素平衡 温度计算。
稳定同位素地球化学
例子：含石英、白云母和磁铁矿的花岗片麻岩
H-O同位素地球化学
(3) 矿物晶格化学键 对氧同位素的选择 当火成岩和变质岩 达到氧同位素平衡时， 岩石中矿物氧同位素 有一个相应的分馏次 序，其中Si-O-Si键的 矿物中最富18O，其 次为Si-O-Al键、SiO-Mg键等。
H-O同位素地球化学
云和沉积物五个库间进行。
H-O同位素地球化学
1.H-O同位素的分馏 (1)蒸发-凝聚分馏： 水在蒸发过程中轻水分子H216O比重水分子D218O易于富 集在蒸汽相中，而凝聚作用相反，重的水分子优先凝结。 因此在气、液相之间发生H、O同位素的物理分馏。 由于水分子经过反复多次蒸发-凝聚过程使得内陆及高纬
第一章 同位素的基本概念和理论p
第一章 同位素的 基本概念和理论基础
同位素地球化学在解决地学领域问题的独到之处：
1）计时作用：每一对放射性同位素都是一只时钟，自地球形 成以来它们时时刻刻地，不受干扰地走动着，这样可以测定各 种地质体的年龄，尤其是对隐生宙的前寒武纪地层及复杂地质 体。 2）示踪作用：同位素成分的变化受到作用环境和作用本身的 影响，为此，可利用同位素成分的变异来指示地质体形成的环 境条件、机制，并能示踪物质来源。 3）测温作用：由于某些矿物同位素成分变化与其形成的温度 有关，为此可用来设计各种矿物对的同位素温度计，来测定成 岩成矿温度。 另外亦可用来进行资源勘查、环境监测、地质灾害防治等。
R = 重同位素丰度/轻同位素丰度
3．δ值：样品中两种稳定同位素的比值相对 于某种标准对应比值的千分差值： δ(‰)= ×1000
=[(R样品/R标准) -1]×1000
例如：硫同位素以迪亚布洛峡谷铁陨石中陨硫铁 的硫等标准(CDT)，这个标准硫的34S/32S=0.0450045。 它的同位素组成相当于整个地球的平均硫同位素组 成。
传统与非传统稳定同位素
稳定同位素地球化学研究自然界稳定同位素的丰度及其变 化。稳定同位素丰度发生变化的主要原因是同位素的分馏 作用(fractionation)，即轻同位素和重同位素在物质中 的分配发生了变化，使得一部分物质富集轻同位素，另一 部分物质富集重同位素。 一般传统稳定同位素研究限于质量数小于40的非金属元素 ，如氢(D/H)、碳(13C/12C)、氧(18O/16O和17O/16O)、 硫(34S/32S和33S/32S)和氮(15N/14N)等传统意义上的。 最新多接收等离子体同位素质谱技术（MC-ICPMS）已经 能够对一些过渡族金属元素的同位素分馏进行实验测定和 研究，这些金属和卤族元素的稳定同位素，如Li、Mg、 Cl、Ca、Cr、Fe、 Cu、Zn、Se和Mo等构成了非传统 稳定同位素研究的新领域。
非传统稳定同位素-1-历史与方法
Traditional & Non-traditional Isotopes? Recent advances in mass spectrometry make it possible to utilise isotope variations of other elements to address some important issues in Earth sciences.– Fe, Cu, Zn, Mo, etc.? Non-traditional stable isotopes
Traditional & Non-traditional Isotopes? Stable isotopes (e.g C, O, S) have been used to address some major questions in Earth and solar system sciences over the last few decades? Traditional Isotopes
Why Non-traditional Isotopes?? Geochemistry? Cosmochemistry? Biocቤተ መጻሕፍቲ ባይዱemistry
Why Non-traditional Isotopes?? Geochemistry? Metallogenesis：Fe， Cu， Zn， etc. ? Redox (Reduction-Oxidation): Fe , Cr, Mo , etc.? Heavy metal pollution；Cr, Hg, Tl, etc.
Why Non-traditional Isotopes?? Biochemistry? Biologically utilised: Fe, Cu, Zn, Mo, Ca, Mg, etc.
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展
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。
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
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。
样品量的大小对铜锌同位素测定值的影响
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(DOC)
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]。
土壤活性组分界面重金属同位素分馏行为研究进展
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。
非传统稳定同位素——Ca 的地球化学基本情况研究
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。
简述非传统同位素的应用与研究进展资料
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]。
非传统稳定同位素的概念
非传统稳定同位素的概念
非传统稳定同位素是指除了传统的稳定同位素如氢、碳、氮、氧、硫等之外的同位素。
这些同位素包括锂、镁、氯、钙、铬、铁、铜、锌、硒和钼等元素。
这些非传统同位素的原子核由质子和中子组成，质子数相同而中子数不同。
它们在元素周期表上的位置主要集中在第五周期，属于过渡金属和碱土金属元素。
在自然界中，这些非传统同位素常以氧化物或单质的形式出现。
非传统稳定同位素与传统的稳定同位素相比，具有不同的物理和化学性质，因此在科学研究中有广泛的应用。
例如，非传统稳定同位素可以用于研究化学反应机理、探究生物体内代谢过程以及监测环境污染物等。
如需了解更多关于非传统稳定同位素的信息，建议查阅相关资料或咨询化学专家。
Fe-Cu-Zn-Mo同位素示踪氧化还原过程
Fe-Cu-Zn-Mo同位素示踪氧化还原过程
黄思民;张贵宾
【期刊名称】《岩石矿物学杂志》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】非传统稳定同位素(Fe-Cu-Zn-Mo)理论与数据相结合提高了科研工作者对地质体系氧化还原过程的理解。
本文对这一相对较新的领域进行了综述,包括与氧化还原过程相关的同位素分馏理论和实验约束、时空尺度下的氧逸度以及同位素示踪氧化还原过程。
稳定同位素理论预测,Fe-Cu-Zn-Mo同位素应该对氧化还原状态的变化能够做出响应。
结果表明,Fe同位素作为岩浆过程、表生过程、俯冲带流体性质"氧逸度计"应用前景广阔;Cu同位素在岩浆、热液、陆地系统可以很好地示踪氧化还原过程;Zn同位素由于络合过程分馏已经被用在许多不同环境中作为含硫/碳流体迁移的敏感示踪剂;Mo同位素作为古氧逸度计可有效重建古海洋-大气氧化还原状态。
【总页数】26页(P469-494)
【作者】黄思民;张贵宾
【作者单位】北京大学地球与空间科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】P597.2
【相关文献】
1.通过非靶向代谢组学和稳定同位素示踪技术分析索拉非尼耐药白血病细胞的代谢重编程和氧化还原适应
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3.铀同位素示踪早奥陶世特马豆克期海洋氧化还原状态演化
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植物在生长过程中优先吸收铜的轻同位素
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水圈
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水圈中的δ65Cu变化范围约为-1.52~3.14‰， 变化可达4.6‰。
现代海水和河水的Cu同位素组成变化较大， 并且相对地球平均值总体富集Cu的重同位 素，富集程度约为ca.1.0‰。 Cu源中，除了大气尘降的δ65Cu在整体硅 酸盐地球平均值附近，其他物源（河水等） 总体上都整体硅酸盐地球富集Cu的重同位 素，富集程度约为ca.0.7‰。 沉积物中，碎屑沉积物的δ65Cu在0附近， 热液硫化物、铁锰结壳均相对整体硅酸盐 地球富集Cu的重同位素，富集程度为 ca.0.3‰。
革兰氏阳性菌 （Bacillus subtilis）和革兰 氏阴性菌 （Escherichia coli）以及不同环 境下的微生物在细 胞吸收过程中的Cu 同位素分馏实验.
细菌活细胞均优先利用铜的轻同位素
生物过程是导致铜同位素发生分馏的重要过程，生 物体优先摄取吸收铜的轻同位素。
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铜是自然界中的主要过渡金属元素之一，以 不同的价态（0，+1，+2）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，不仅是矿床学研究 中重点关注的元素，也是生命活动必不可少 的元素之一。
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铜同位素体系构筑
地球与太阳系总体：陨石 地幔下地壳：地幔包体、玄武岩
上地壳：黄土、页岩、花岗岩
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硫化物沉淀过程：
无氧条件下，在过 量的CuSO4中加 入Na2S溶液还原 生成铜蓝(CuS)的 沉淀实验
Δ65CuCu(II)-CuS = 3.06±0.14‰（T=20℃）
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生物圈
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矿床:
不同含铜矿物中的铜同位素组成
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a.自然铜-赤铜矿矿物对中的铜同位素组成
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下次上课时间
28日 或 29日
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b.Schwarzwald矿区含铜矿物的铜同位素组成
c.Timan组白云岩中3个样品的铜同位素分带现象
d. Dikulushi矿床不同矿物的铜同位素组成特征
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中心
外围
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硫化物沉淀过程：
通过Cu（II）溶液 与Fe（II）硫化物 反应生成Cu-Fe硫 化物以及Cu的硫 化物沉淀实验
Δ65Cu（Cu（II）溶液-生成物）＝1.97~3.23‰
2.铜同位素的主要分馏过程
氧化还原过程 硫化物沉淀过程 吸附过程 生物过程
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氧化还原过程：
Cu在自然界中有三种价态：0价、+1价和+2价。Cu的氧化还原 反应是重要的地球化学和生物化学过程。
3.铜同位素地球化学循环
海洋中Cu同位素的地球化学循环 (Little et al., 2014)
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4.铜同位素示踪应用
矿床 环境 生物
考古
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铜和锌同位素地球化学
授课：朱祥坤
中国地质科学院地质研Hale Waihona Puke 所中国地质科学院地质研究所
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一、 铜同位素地球化学
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铜同位素在共生硫化物间的分布（黄铜矿-斑铜矿矿物对）
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不同类型矿床中黄铜矿矿物的铜同位素组成
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幔
上地 上地壳 上地壳 结晶部
分
整体硅酸盐地球的平均Cu同位素组成可能与Cu同位素标准物质NBS 976相 似，地幔、地壳之间没有发生明显的铜同位素分馏。
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植物在生长过程中优先吸收铜的轻同位素
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△65Cu植物根部-营养液
△65Cu植物枝芽-根部
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氧化还原过程可 以导致较大的Cu 同位素分馏，高 价态的化合物富 集重同位素，低 价态的化合物富 集轻同位素。
Schwarzwald矿区含铜矿物的铜同位素组成
Δ65Cu（Cu（II）-Cu（I））=4.03‰
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氧化还原过程：
使用KI将 Cu（II） 还原为Cu （I）生成 CuI沉淀 的分馏实 验
Δ65Cu（Cu（II）-Cu（I））=4.03‰
硫化物的沉淀过程会导致铜同位素发生较大分馏，相 对于溶液，硫化物优先沉淀铜的轻同位素。
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溶解的硫化物富 集铜的重同位素。
Δ65Cu淋滤液-矿物可达2‰
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活跃烟囱和不活跃烟囱的铜同位素组成对比（据Zhu et al，2000）
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示踪成矿流体迁移方向
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