植物中硼分离方法的建立及其同位素质谱测定

硼是植物生长所必须的一种微量营养元素,在植物体生殖器官的建成和发育过程中起着关键作用。本实验将干灰化法与两步离子交换色谱法结合,建立了植物中硼的分离富集方法。本方法能够消除大量有机质,硼的回收率达到约100%,能满足硼同位素正热电离质谱法测试的需求。测定结果表明,两种植物中硼的同位素组成变化范围为!19.45‰~5.73‰,平均值为!2.80‰,在植物体不同组织之间存在着非常明显的硼同位素分馏。两种植物的茎中相对富集10B,造成11B相对贫乏,而在花和叶中相对富集11B。为进一步利用同位素技术研究植物生长过程硼的行为和全球硼的循环提供了可能。     

硼的同位素和同素异形体

简要介绍硼的同位素及其应用和硼的同素异形体的结构及性质.已知的硼同位素有14种,其中10B和11B属于天然稳定同位素.硼的同素异形体包括无定形硼和多种晶形硼.目前报道的晶形硼至少有16种,但纯相只有α-菱形硼β-菱形硼、四方相硼（T-192）和最近确定的正交相γ-B28.     

微波消解-分光光度法测定土壤中全硼

<正>硼是在岩石、土壤和水中普遍存在的一种元素,是构成地壳的元素之一。土壤中大部分硼存在于土壤矿物(如电气石)的晶体结构中。我国土壤中全硼含量从痕迹至500 mg·kg~(-1),平均约为64 mg·kg~(-1)。硼是植物生长发育必需的微量元素,缺硼或硼过量会导致植物病态生长。硼还是高等动物的必     

硼硅酸盐矿物硼的化学分离纯化与同位素测定方法

采用碱熔法分解电气石样品,研究了3种不同纯化分离方法对硼回收和同位素测定的影响。实验表明:电气石中富含的Fe³⁺和Al³⁺对甲亚胺-H酸分光光度法测定硼含量有较大干扰,并在硼特效树脂交换分离中形成氢氧化物沉淀,阻塞交换柱;同时吸附溶液中硼元素造成回收率降低。本实验依次采用阴/阳离子混合树脂,硼特效树脂和阴/阳离子混合树脂三步离子交换进行电气石样品的纯化分离方法,实现了复杂基体中硼的完全回收（回收率99%）。在TIMS（Triton TI）采用H3和H4法拉第杯,并通过优化Zoom Optics参数（Focus Quad:15;Dispersion Quad:-85）实现静态双接收硼同位素组成测定。本方法对NIST SRM 951标准样品测定结果为¹¹B/¹⁰B=4.05044±0.00012（2σ,n=8,1μg B）,测定内外精度优于传统的动态峰跳扫。NIST SRM951测定结果为-0.3‰,表明预处理过程中无硼同位素分馏效应。天然样品硼同位素组成分别采用静态多接收PTIMS-Cs₂BO₂⁺法和MC-ICP-MS测定,数据点基本分布在1:1线上,说明MC-ICP-MS测定结果与PTIMS方法结果相一致。     

质谱法测定硼原子量研究

硼同位素~(10)B 和~(11)B 由于相对质量差达9.5%,在成矿过程中发生明显的分馏效应,从而导致同位素丰度比 R_(11/10)的变异。最近Holden 对此有详尽的综合评述。国际原子量委员会评估的硼原子量值10.811有较大的不确定度±0.005。本文旨在对若干硼矿物和试剂作精密的 R_(11/10)测量,并以国际硼同位     

加速溶剂萃取-同位素质谱分析土壤水的氢氧同位素

土壤水是水循环的重要组成部分,其氢氧同位素组成在生态学、环境学、水文学等领域有着广泛应用。不同的提取水方法存在较大偏差,因此本研究建立了加速溶剂萃取(ASE)提取-同位素质谱(IRMS)分析土壤水中氢氧同位素的方法。ASE提取土壤水的条件是:萃取溶剂二氯甲烷,萃取温度100℃,萃取压力10.3 MPa,静态萃取时间10 min,重复提取3次,循环次数分别为4,4和3次,合并提取土壤水并经活性炭固相萃取柱(SPE)净化后,利用同位素比质谱分析土壤水的氢氧同位素组成。与过注水相比,提取土壤水的δD增加2.12‰~4.58‰,δ18O增加-0.17‰~0.93‰,氢氧同位素的分析精度分别为0.89‰和0.37‰。     

正热电离静态多接收偏硼酸铯离子测定硼同位素

利用表面热电离质谱仪(Triton TI)的"Zoom Quad"功能,采用静态多接收偏硼酸钯离子(Cs2BO+2)测定标准样品NIST 951 H3BO3和珊瑚与有孔虫样品的硼同位素,研究了涂样量对硼同位素组成测定的影响,探讨静态多接收与传统的动态峰跳扫方法相比,在测定精度、准确度、样品量以及测试时间上的优势.实验结果表明,在测试精度和准确度相同的情况下,静态双接收所需样品量可以低至0.1 μg,且测试时间可缩短一半.对0.1 μg NIST 951 H3BO3静态双接收测定的硼同位素比值11B/10B = 4.05159±0.00023(2σm, n=10),与世界主要实验室的测试值相符.最后对0.1 μg珊瑚和有孔虫样品进行了测定,也取得了较好的结果.     

硼-10富集硼烷Lewis碱加合物的合成

天然硼中主要含有两种稳定同位素,即硼-10和硼-11,丰度分别为19.78%和80.22%.其中,富集的硼-10同位素在核工业以及放射治疗癌症等方面有重要应用.因此,硼-10富集含硼化合物的合成具有重要的研究意义.硼烷类化合物是合成这类化合物的主要起始原料,但是目前合成硼-10富集硼烷化合物的方法还比较少.以商业可得的硼-10富集硼酸为起始原料,首先采用改进的文献方法合成了硼-10富集的Na¹⁰BH₄,Na¹⁰BH₄与碘单质反应生成乙硼烷(¹⁰B₂H₆)然后,乙硼烷与各种Lewis碱进行配位,得到了一系列硼-10富集的硼烷Lewis碱加合物,包括四氢呋喃硼烷(THF·¹⁰BH₃)、二甲基硫醚硼烷(DMS·¹⁰BH₃)、N,N-二甲基苯胺硼烷(DMA·¹⁰BH₃)、氨硼烷(NH₃·     

从海/咸水中沉积碳酸钙时异常的硼同位素分馏

对具有不同pH值的天然海水和咸水进行了沉积无机碳酸钙的实验. 结果表明, 无机碳酸钙中硼浓度和δ¹¹B与天然海水及咸水的pH值具有明显的正相关性; 但是无机碳酸钙与海水或咸水间的硼同位素分馏的变化与B(OH)₄^- 是掺入生物碳酸盐结构的主要成分的假设不一致. 合成碳酸钙沉积与母液间的硼同位素分馏系数α随母液pH值的增加而增加, 分别由pH 7.60时的0.9884增加到pH 8.60时的1.0072(海水)和由pH 7.60时的0.9826增加到pH 8.75时的1.0178(尕海咸水). 观察到一种从具有高pH值的海水或咸水沉积的无机碳酸钙硼同位素分馏系数大于1的异常现象, 表明确实有一定量的重同位素B(OH)₃掺入无机碳酸盐. 实验表明, 无机碳酸盐沉积时, 在具有高pH值的钙化微环境下, Mg(OH)₂沉淀的生成是B(OH)₃掺入的重要原因. 从合成海水沉积Mg(OH)₂的初步实验表明, 重同位素¹¹B富集在Mg(OH)₂沉淀中, 这表明同位素较重的B(OH)₃将优先进入Mg(OH)₂沉积. 由于本实验的特殊环境在海洋生物碳酸盐形成时是极少会出现的, 因此本实验结果不能普遍用来解释海洋生物碳酸盐的硼同位素分馏, 但这种异常现象是否会在特殊的天然环境下偶然出现, 要引起我们应有的重视.     

三步离子交换方法用于粘土沉积物酸溶相中硼同位素测定

在采用酸溶法进行粘土沉积物中硼同位素组成测定时,大量存在的Al、Fe、稀土等元素在较高pH溶液中会形成能强烈吸附硼的氢氧化物沉淀,对硼的提取和硼同位素的测定产生较大影响.有效去除这些干扰元素一直是测定粘土沉积物酸溶相中硼同位素组成的瓶颈.本实验采用三步离子交换法萃取和纯化粘土沉积物中的硼,以AG 50W×8阳离子树脂柱去除所有能生成水不溶性氢氧化物的Al、Fe、稀土等元素,再采用Amberlite IRA 743硼特效树脂柱提取硼,最后采用Ion-exchangerⅡ与AG 50W×8组成的阴阳离子混合树脂柱进一步纯化硼提取液.结果表明,采用以上三步离子交换法提取粘土沉积物中硼的回收率高于90％,未观察到明显的硼同位素分馏,可满足粘土沉积物酸溶相中硼同位素组成高精度测定的需要.     

不同赋存形态土壤铅同位素比值用于判别地域性差异的研究

由于各地区地质结构不同,造成了铅同位素组成具有地域特征。本研究利用电感耦合等离子体质谱测定了福建不同茶园土壤的铅同位素比值,比较了土壤全消解和残渣态两种赋存形态的铅同位素比值的差异,发现残渣态的铅的地域性特征较强,可用来作为地区土壤的判别依据。     

实时直接分析高分辨质谱技术研究碳硼烷类化合物

该文运用高分辨质谱技术对实时直接分析(Direct analysis in real time,DART)离子化条件下碳硼烷化合物的质谱行为进行了研究,对碳硼烷化合物DART高分辨质谱中所得到的同位素峰簇进行了表征与归属。研究结果表明,选取的碳硼烷化合物在DART负离子条件下均能得到较好的质谱信号,这可能与硼笼结构的“缺电性”有关。含10个B原子的碳硼烷化合物形成的离子同位素峰簇信号中,通常情况下相对丰度最高的同位素峰中含2个10B以及8个11B。将碳硼烷化合物高分辨质谱分析的精确m/z数据信息与图谱中同位素峰轮廓分析相结合,是碳硼烷化合物有效的质谱定性分析与表征策略。     

六六六异构体稳定碳同位素组成分析

采用GC-C-IRMS、EA-IRMS和Dual-inlet IRMS 3种稳定同位素比值质谱仪分别对六六六的α、β和γ3种异构体的稳定碳同位素组成进行了分析。对比3种分析系统测定的碳同位素组成数据表明GC-C-IRMS系统能够准确和精确地测定六六六碳同位素组成。应用GC-C-IRMS技术分析了水样品中α-和γ-六六六的碳同位素组成,结果表明六六六在溶解、稀释、萃取、挥发等过程碳同位素组成没有分馏现象。采用GC-C-IRMS技术分析环境样品中持久性有机氯农药稳定碳同位素组成可能得到广泛应用。     

低硼富含有机质的河/雨水正热电离硼同位素的测定

对低硼富含有机质的河/雨水样品硼的分离方法及硼同位素组成的测定进行了研究.采用硼特效树脂富集河/雨水样品,结合微升华技术去除有机质;采用正热离子质谱法进行硼同位素组成的测定.全流程回收率在97.50%～101.17%之间,测试数据和多接受电感耦合等离子体质谱比较接近,测试精度小于0.05‰.经本方法处理后的样品能满足同...     

基于Cs2Br+静态多接收正热电离质谱法高精度测定溴同位素

采用Triton热电离质谱仪,在8 kV加速电压下,建立了基于Cs2Br+为检测离子的稳定溴同位素比值静态多接收测定方法,实现了溴同位素组成的高精度正热电离质谱法测定,并对溴同位素测试过程中B和C1元素的影响、点样顺序的影响等进行了研究.结果表明,静态多接收法测定Br同位素和传统的峰跳扫法相比具有精度高(外精度在0.09‰～0.18‰之间)、涂样量小(10～ 20 μg Br)和测试时间短(采集100个数据只需8 min)的优点,不同含量的C1对Br同位素比值的影响随着C1含量的升高而增强,B的存在使溴同位素测定值偏低.涂样顺序对溴同位素测定结果没有表现出明显差异.同时,测定了4个溴化物化学试剂中的溴同位素组成,其同位素组成介于0.61‰～ 1.68‰,呈现出明显的溴同位素分馏现象.     

负热电离质谱测定硼同位素的涂样试剂比较

目前人们并未注意到利用负热电离质谱方法测定硼同位素所采用涂样试剂中BO^-的同质异位素CNO^-离子的存在和影响。对硼同位素测定采用的不同涂样试剂进行比较，结果发现在去硼海水和硝酸盐溶液中存在BO2^-的同质异位素CNO^-离子，干扰离子不仅来自有机物，而且可能来自硝酸根。在硼同位素测定中，检查空白中的43峰和43／42比值是必要的。实验表明MgCl2 NaOH混合溶液是负热电离质谱测定硼同位素的较为理想的涂样试剂。     

质谱法测定水中溶解氙的含量及其同位素组成

利用设计的一套水样中提取并分离Xe的装置,与稀有气体质谱仪Helix SFT联用,建立了高精度水中溶解Xe的含量及其同位素组成的分析方法。对该装置的密封性及本底进行检测,证明此方法可靠;循环升温-降温法分离Xe气中大量Ar的方法,可在短时间内除掉绝大部分Ar,减小其对Xe含量及同位素组成的测试影响。该方法的检出限可低至10-13~10-14 L/L;对空气饱和水进行测试, Xe 含量、129 Xe/131 Xe 和132 Xe/134 Xe的测试结果的相对标准偏差分别为1.00%,0.10%和0.20%,误差分别为0.93%,0.16%和0.50%;分析了造成测试误差的因素,明确了误差的来源。     

重量法测定含硫湿法磷酸中单质硫的含量北大核心CSCD

硫是化肥中的有益中量元素,它在土壤中能被微生物分解,通过土壤进入植物体内,是氨基酸、蛋白质和原生质等物质的组成元素,参与植物细胞内的氧化还原反应,形成具有特殊机能的谷胱甘肽、维生素B1、维生素H、异硫氰酸等,间接参与碳水化合物的代谢、叶绿素的生成,具有调节植物生长的作用,是植物生长发育必需的营养元素之一.若硫含量较低,一般会在作物生长初期显示出与缺少氮素相似的症状,降低作物吸收营养的能力,影响作物的产量[1].     

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)法测定土壤的铁同位素组成

随着分析技术的发展，铁（Fe）同位素（δ56/54Fe）在土壤科学中得到了广泛的应用，可以用来研究铁在土壤圈中的迁移、转化等过程。为了确保不同类型样品中的铁同位素测量的准确性，需要标定一系列标准物质的铁同位素组成。但是目前对于土壤标准物质铁同位素数据的报道几乎没有，这阻碍了不同实验室间铁同位素数据质量进行对比。为了对不同实验室间的铁同位素数据进行比较，需要对土壤标样的铁同位素进行标定。在本研究中，我们使用硝酸-氢氟酸-高氯酸混酸对土壤样品中的硅酸盐和有机质进行消解，利用阴离子交换树脂（AG1-X8，0.038-0.074 mm）对土壤样品中的铁与基质元素进行了分离。为了获得可靠的纯化流程，我们检验了不同浓度的盐酸对基质的淋洗效果。结果表明，当盐酸浓度从4.0 mol/L变化到7.0 mol/L时，基质元素都能有效地被分离干净。最后我们采用5.0 mol/L的盐酸将基质元素从阴离子树脂中淋洗出来，然后利用0.3 mol/L的盐酸将铁元素收集起来。铁同位素组成利用多接收电感耦合等离子体质谱仪进行测定。通过对实验室标准铁溶液（ISS-Fe和USTC-Fe）的长期的监测，本分析方法δ56/54Fe的外精度好于±0.05‰（2SD）。我们分析了两个玄武岩标样（BCR-2和BHVO-2）的铁同位素组成，其δ56/54Fe值分别为0.08±0.05‰和0.09±0.05‰，均与文献值在误差范围内是一致的。此外，我们测量了六个土壤标样（SRM2709，SRM2709a，SRM2710a，SRM2711，SRM2711a和GBW07453）的铁同位素组成，其δ56/54Fe值分别为0.05±0.01‰，0.07±0.02‰，-0.11±0.02‰，0.15±0.03‰，0.14±0.03‰和0.10±0.01‰。该研究为土壤铁同位素研究提供了有用的数据库。     

土壤铵态氮中氮稳定同位素比值测定前处理方法优化研究

土壤氮素在土壤养分供给和植物生长发育中起着重要作用。利用氮稳定同位素自然丰度或富集标记技术,开展土壤氮循环转化、化肥利用效率和生物有效性等方面的研究,涉及NH4+-N稳定同位素比值的精准测定。本研究在前人基础上,开发了一种快速高通量的铵态氮蒸馏分离方法,并使用次氯酸盐替代了次溴酸盐优化了铵态氮化学转化条件,将转化效率由原方法的25%左右,提高至60%以上。利用新建立的前处理方法结合气体预浓缩装置与稳定同位素质谱仪（PreCon-IRMS）联用系统,分析了不同浓度条件下自然丰度、15N富集和标记的NH4+-N标准溶液中的氮稳定同位素比值。结果表明,新的反应体系下,当铵态氮浓度为0.5 μmol /mL以上时,所有NH4+-N标准样品均能获得较理想的分析精度,其中自然丰度和15N富集参比溶液的NH4+-N的δ15N的精度可控制在0.5‰以内,而15N标记的标准溶液的15N atom%测试精度为0.001~0.006 atom%（CV在0.1~0.3%之间）。所有NH4+-N标准样品的15N测定值与参考值一致,无分馏现象发生。将该方法应用于两种不同土地类型的旱地和稻田土壤浸提液中NH4+-N稳定同位素丰度的测定,也可获得较好的重现性（CV<0.5%）,与原方法测定结果基本一致,且精度更优。优化后的前处理方法操作简单,耗时短,重复性好,适用于土壤溶液铵态氮15N丰度测定的快速、批量前处理。