多接收电感耦合等离子体质谱仪测定稳定硅同位素.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第9期2015年9月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1353～1359DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．150219多接收电感耦合等离子体质谱仪测定稳定硅同位素张安余，张经张瑞峰薛云(华东师范大学生态与环境科学学院，华东师范大学河口海岸国家重点实验室，上海200062)摘要建立了应用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定稳定硅同位素比值的仪器分析方法。在干等离子体、中分辨率条件下，硅同位素高质量端受到C、N、0、H

2、等元素形成的多原子离子的干扰。样品气流量对Si的灵敏度稳定性有重要影响，并且样品气流量增加会导致“NO的强度增大。中分辨率条件下，低质量数端si和si在约9mini．amu的质量范围内保持稳定，精度优于0．04‰(1tr)。采用“标准一样品”交叉法正校质量歧视时，为避免浓度效应对硅同位素测试的影响，要求标准和样品之间硅浓度差异低于20％。溶液酸度和Cl基体含量不会对同位素测量造成显著影响。通过优化数据采集参数，Ssi和ssi的内精度(10-)可达到8ppm以内。标准物质长期分析结果显示，Si和Si的长期稳定性可达到0．06％o～0．10％。(

3、20-，rt=20)，标准物质GBW04421和GBW04422的测量值与推荐值吻合，表明本方法精确可靠。对淡水(河水、湖水)、半咸水、海水的分析结果表明，应用硅同位素可以示踪天然水体中硅的生物地球化学过程。关键词多接收；硅同位素；电感耦合等离子体质谱1引言硅(Si)是地球上丰度仅次于氧的第二大元素，约占地壳总质量的27．6％。自然界中硅循环过程(如硅酸盐风化、硅藻的光合作用)与碳循环紧密相连，在不同时间尺度上影响控制着大气CO分压和全球气候变化。Si具有三个稳定同位素：Si(92．23％)、Si(4．67％)、Si(3．10％)。测定天然水

4、体(如河水、海水、地下水)中溶解态硅同位素组成，可以示踪硅酸盐化学风化、溶解态硅(DSi)生物矿化等硅的生物地球化学循环过程。最初，硅同位素组成是通过将si转化为siF4气体并用稳定同位素质谱仪(IRMS)进行测量]。这种方法测量精度高，但氟化过程对实验操作安全要求高，并且所需样品量大，在分析DSi低浓度样品(如表层海水)时受到限制。近年来，多接收电感耦合等离子体质谱法(MC—ICP．MS)的迅速发展使得人们可以利用更少的样品量实现同位素的精确测量。在应用MC-ICP-MS分析硅同位素时，测量结果的精密度和准确度主要受到质谱干扰和仪器质量歧视

5、两个因素的影响_5J。在ICP．MS中，。Si，si和。si受到来源于溶剂和大气的c、H、0、N几种元素所形成的多原子离子质谱干扰]，特别是采用湿等离子体进样系统时，高强度的HN0会导致∞si无法准确测量J。ICP．Ms的仪器质量歧视主要由空间电荷效应和喷嘴效应导致，常用“标准一样品”交叉法(Standard·sample—bracketing，SSB)进行校正。但是，样品基体组成、待测元素浓度变化以及仪器设置上的差异均可引起质量歧视的变化。本研究系统讨论了应用MC—ICP—MS测定硅同位素比值时多原子离子干扰、仪器参数、浓度效应、样品酸度和

6、基体组成的影响，利用硅同位素标准物质评估了仪器分析精密度和准确度，并测定了典型水体环境中溶解态硅同位素组成。2015-03—18收稿；2015-05-20接受本文系国家重点基础研究发展计~(973)项目(No．2011CB409801)资助十E·mail：yu8706@163．corn分析化学第43卷2实验部分2．1仪器与试剂NEPTUNE多接收电感耦合等离子体质谱仪(ThermoFisherScientific公司)；Apex—IR去溶剂装置，100p~L／minPFA微流同心雾化器(ElementalScientific，美国)；硅同位素

7、国际标准物质NBS28；硅同位素国家标准物质GBW04421和GBW04422(北京地质矿产研究所)；99．99％Na2CO，(国药集团化学试剂有限公司)；30％Supra盐酸(Merck，德国)；Milli—Q超纯水(18．2MQ·cm，Millipore，美国)；Dowex50W—X8阳离子交换树脂(SigmaAldrich公司，美国)。硅同位素标准溶液采用碱融法进行制备：准确称取214．8mg硅同位素标准固体样品和757．1mgNa：CO，固体，置于铂金坩埚内混匀后950~C熔融lh；冷却后，加入少量Milli．Q水并稍微加热使其溶解；

8、将溶液转移至容量瓶中，用Milli—Q水润洗坩埚内壁5次，加入10mL浓HC1，用Milli．Q水定容至100mL，配制成1000mg／L标准储备液；储备液转移至L