熱電離質譜法直接測定天然水體Sr同位素比值

　　Sr同位素是環境科學、水文地球化學研究重要的示蹤劑，通過測定不同水體儲庫中的Sr同位素比值(87Sr/86Sr)，有助于認識區域水文地球化學、流域盆地巖石風化速率、地下水的水巖作用等重要地球化學過程，因此Sr同位素在上述研究領域具有廣泛的應用前景。熱電離質譜儀（TIMS）是進行Sr同位素分析最準確的技術手段，然而，TIMS測定對樣品純度要求較高，為了克服基體元素和同質異位素干擾，傳統技術需要采用陽離子樹脂（AG50W或Sr Spec）交換技術從水樣中分離出高純的Sr組分，然后對其進行測試。繁瑣的樣品前處理需要消耗大量實驗資源（樹脂、試劑、人工操作）和制備時間，大大制約了這一方法的廣泛應用。

　　中國科學院地質與地球物理研究所固體同位素實驗室高級工程師李潮峰及其合作者，通過大量條件實驗，建立了TIMS直接測定水樣Sr同位素比值分析技術，該方法無需樣品前處理，僅需簡單樣品濃縮即可進行測試，顯著提高了實驗效率，降低了實驗成本。該方法需把握三個技術關鍵點：1、嚴格控制樣品用量（2～4 ng Sr）以降低基體元素對Sr+信號的抑制；2、由于取樣量較小，故采用裝配高靈敏度1012歐姆高阻放大器的法拉第杯接收87Sr和86Sr信號；3、采用Re帶作為燈絲材料，在獲得最佳Sr+靈敏度的同時，可顯著抑制水樣中微量Rb+的發射，消除了潛在的87Rb同質異位素對87Sr的干擾。為驗證該方法的適用性和準確度，他們還研究分析了基體組成和Sr元素濃度都變化較大的不同類型的天然水樣（河水、湖水、飲用水、雨水和雪水），大多都獲得了良好的分析精度（0.003～0.005%，2 RSE），但具有高Ca/Sr比（≥700）的水樣，由于Ca對Sr信號的強烈抑制而無法獲得滿意的測試精度。

　　該方法近期發表在國際分析化學期刊Analytical Chemistry(Li et al. Direct High-Precision Measurements of the Sr-87/Sr-86 Isotope Ratio in Natural Water without Chemical Separation Using Thermal Ionization Mass Spectrometry Equipped with 10(12) Omega Resistors. Analytical Chemistry, 2015, 87: 7426-7432)。

技術方案圖