碳同位素质谱分析的质量歧视效应

作者曾研制两种碳同位素的标准样品,为分别含1.095(1)和88.54(3)原子％~(13)C的碳酸钡试剂,这里括号内的数值表示末位数的准确度。今进一步研制一种~(13)C丰度更高的标准样品,为含98.11(3)原子％~(13)C的碳酸钡,并对一台质谱计在测定全量程~(13)C丰度时,观察了质量歧视效应的变化。     

天然铀的同位素丰度与原子量

在自然界中的铀存在3种天然的放射性核素~(234)U,~(235)U及~(238)U.曾有工作报道了铀的同位素丰度与原子量的测量数据,1983年国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)的原子量与同位素丰度委员会(CAWIA)对发表的数据做了编评,给出了编评结果.铀同位素丰度,~(234)U:0.000055(5);~(235)U:0.007200(12);~(238)U:0.992745(60),铀原子量(参见文献[2]),A_r(U)=238.0289(1).括号内数字表示数据末一位或二位的不确定度.这些结果没有中国地区铀同位素丰度的数据.本工作从中国陆地采集了一些铀矿样品,利用热电离同位素质谱测量方法,完成了测量,得到铀同位素丰度与原子量的测量结果.     

两阶段选择性红外多光子离解制取高浓度~(13)C

~(13)C标记化合物作为示踪剂被广泛应用于现代科学,特别是生命科学中,现行的低温蒸馏法难以简便地富集天然丰度为1.1％的~(13)C到90％以上,并且设备庞大、分离系数低、成本昂贵,多原子分子的红外多光子离解反应在选择性激发条件下常显示出同位素效应,且已被利     

用多频红外激光离解CF_3I浓缩~(13)C同位素

一、引言~(13)C同位素在科学研究、化学等方面有着重要的应用,人们正积极地寻求更合适的介质和更有效的方法来分离它。目前,一般都是利用单频激光来辐照样品,Marling用紫外离子(Ne~Ⅰ或Xe~Ⅲ)激光辐照含2％的重甲醛,得到~(13)C的浓缩系数为34倍。Clark用调谐染料激光在甲醛的光致预离解中得到~(13)C的浓缩系数为80倍。Letokhov等人用TEA CO_2激光     

核合成的氙同位素记录及早期太阳系

本文采用逐步加热法测定了阿伦德(C3V)碳质球粒陨石中两个硫化铁单矿物样品的氙同位素丰度,其中一个样品中利用~(130)Te(n,γ,2β~-)~(131r)Xe核反应形成了一定量的示踪氙同位素以监测样品气体的释放.硫化铁在950℃熔化时,释放出大量的地球型氙Xe-T。示踪同位素~(131r)Xe与地球型氙Xe-T同时在这一温度释放,这证实了阿伦德碳质球粒陨石形成时摄取的氙确是地球型氙。地球型氙还出现于地球与火星的大气中、太阳上以及各类陨石的硫化物相中。这些结果意味着地球型氙处于原行星星云的中心富硫铁区域,它们向太阳系形成的主流假说提出了挑战。行星系统形成于不均一的超新星碎片的模式可以解释:(1)大尺度元素和同位素不均一性及短半衰期放射性同位素的衰变子体(如~(26)Al,~(107)Pd及~(129)I);(2)陨石中另外几个元素的镜像(+和-)同位素异常;(3)目前已经证实的另一个行星系统——围绕脉冲星PSR1257+12沿轨道运行的3颗行星。     

黄土高原现代植被花粉稳定同位素基本特征

中国黄土地层的稳定同位素特征与黄土高原气候环境特征的关系前人已做过一些工作,并取得了一些很好的成果.耿安松等指出黄土地层中碳酸盐的δ~(13)值越低显示生物活动越强气候越温湿,反之气候越冷干生物活动越弱则碳酸盐的δ~(13)C值越高,可以用做古气候代用指标.魏明建等做出了较详细的碳酸盐碳、氧同位素序列,其中δ~(13)C序列可与深海沉积同位素气候曲线对比,与磁化率、全氧化铁气候曲线的波动一致,表明是一种较好的气候指标.同时指出:由于其易迁移所以时间分辨率较低,且记录的气候变化超前于其他指标.谭桂声等研究了钙质结核碳、氧同位素组成,认为δ~(13)C主要指示古土壤发育时的环境降水量,δ~(18)O指示土壤发育时的环境温度,δ~(13)C-δ~(18)O直线指示控制古土壤形成环境的古夏季风风场.     

高浓碳-13标准品的质谱分析

不久前作者测准了一种天然碳-13丰度的碳酸钡试剂,今进一步检测一种含约90原子％~(13)C的标记碳酸钡试剂。通过稀释法求得质谱计的质量歧视校正系数,从而能确定这一试剂的碳-13丰度,可用来标定有关仪器。     

中国西北地区大气CO_2浓度及其碳、氧同位素组成特征

由于不同来源的CO_2在同位素组成上存在差异,因此利用CO_2的δ~(13)C、δ~(18)O可以判别引起大气CO_2浓度变化的因素。作者从1989年1月至1990年2月以西北工业城市兰州为重点,并选择其它四种自然生态环境区,采集近地表(2—15m)空气样品259个,对CO_2浓度及其δ~(13)C、δ~(18)O进行了测定。本文报道有关结果,并首次尝试性提出δ~(18)O对CO_2气源的指示意义。     

沼泽环境中有机质碳同位素组成特征

对不同环境中现代生物和现代沉积物的有机质碳同位素特征的研究国外做了许多工作,研究发现植物的δ~(13)C值变化范围为—4到—34‰,影响植物碳同位素组成变化的主要因素是植物的生长环境和植物的光合作用特征。不同沉积环境的有机质碳同位素组成有着明显的差别。如太平洋沉积物中富里酸和腐殖酸的δ~(13)C值分别为—20.4‰和—22.3‰。滨海沉积物中富里酸和腐殖酸的δ~(13)C值分别为—24.1‰和—25.1‰。而美国加里福尼亚州沼泽     

高浓重氮参考样品的研制

在氮同位素分离和氮-15标记物质的制备和应用中,都需要高浓氮-15参考样品或称标准物质,用来标定分析仪器。本工作通过化学分析、样品转化和质谱测定,制得一种含98.35±0.02原子％~(15)N标准样品,计有20克硫酸铵,可向国内提供,以标定质谱计或发射光谱仪,并能与含天然丰度氮-15样品配制成其它~(15)N浓度的标准样品。     

新的质谱电离方法测定氨根中~(15)N的丰度

一、引言 稳定同位素标记法在农业、生物和医学等领域有重要的应用。用~(15)N稳定同位素制成的各种标记物,可以显示出生物体内各个组织的新陈代谢情况,稳定同位素丰度的检测,又是这一方法的关键。目前,测定氨根中~(15)N丰度的经典方法是利用气体同位素质谱计,其电离     

稳定同位素~(13)C标记富勒醇结构的探索

富勒醇是具有良好生物相容性的富勒烯衍生物,因其具有低毒、抗肿瘤活性、抗病毒活性、抗氧化活性及光敏性等优势被广泛研究,发现其碳笼表面修饰的含氧基团决定其在生物医学应用中的生物效应.然而,富勒醇的结构比较复杂,尚未能精确描述.本文以稳定同位素~(13)C标记技术,通过富勒烯(C60)胺碱催化-氧化合成~(13)C骨架标记的富勒醇,结合质谱、红外光谱、X光电子能谱(XPS)及~(13)C核磁共振谱(~(13)C NMR)对其测试表征,探索富勒醇的精确结构.结果发现,稳定同位素~(13)C碳笼骨架标记极大地提高了~(13)C NMR信号强度,富勒醇分子结构的~(13)C NMR谱中清晰呈现出乙烯基醚碳、未反应烯碳、羟基化碳的信号,即不仅存在未氧化的碳和单氧化的碳,还存在高氧化的碳,与XPS测试结果吻合.富勒醇的碳笼表面修饰基团以羟基、半缩醛/酮、环氧以及羰基等结构存在.富勒醇复杂表面基团修饰结构的确定对其未来广泛的生物医学应用具有重要意义.     

我国煤成烃气的δ~(13)C-R_0关系

近十年来,我们在松辽、渤海湾、鄂尔多斯、四川、准噶尔、塔里木、楚雄、琼东南与东海9个盆地及14个煤矿,取了202个煤成气样,获得甲烷及其同系物的碳同位素(δ~(13)C_1、δ~(13)C_2、δ~(13)C_3和δ~(13)C_4)分析数据426个,从中选择出原生的煤成气,并对其可确定源岩成熟度(R_0)进行了测定。从这些资料,明显可见我国原生煤成烃气的δ~(13)C值随其源岩成熟度增加而增大的特征。     

岩石解析气实验新方法对气源对比研究的突破

经多年反复实验和改进,建立了高真空条件下、球磨机碎样、不经水介质直接收集解析气的装置和方法,从而最大限度地排除大气污染、粉碎热解以及经水介质集气等各种干扰因素,使所获解析气中的烃类气体体积百分含量大幅度提高,最高可达80%以上,碳同位素系列可实测至δ13C1~δ13C5.利用新建立的装置进行初步研究,结果表明:(1)利用烃源岩解析气的乙烷碳同位素组成判识烃源岩类型,与应用烃源岩有机地球化学参数判识结果完全一致,说明利用天然气的乙烷碳同位素组成作为判识母质类型的参数是可行的;(2)利用烃源岩解析气甲烷碳同位素组成计算的烃源岩热演化程度Ro值与烃源岩实测镜质体反射率吻合极好,证实了利用统计学方法得到的天然气甲烷碳同位素组成与热演化程度的对应关系是可靠的;(3)首次建立了天然气气-源直接对比方法,运用自然源岩样品解析气的实测δ13C1和实测Ro值建立的lgRovsδ13C1表达式,为油气勘探区进行精细油气源对比创造了条件.     

7.3～1.9Ma期间中国黄土高原碳同位素记录与古季风气候

成土碳酸盐同位素对重建古气候、古生态的演化有重要意义,近些年来用它来讨论古季风的演化。其原因在于不同类型光合作用途径的植被使碳同位素产生不同的分馏作用,C4植物富集~(13)C,而C3植物则相对富集~(12)C,成土碳酸盐扩δ~(13)C值主要反映C4和C3植被的生物量之比。C4与C3草本植物相比,前者更适合季风气候湿热的季节中生长。温带草原中,较早生长的C3草本植物在夏季时往往让位于C4草本植被,于是C4植被就成为盛行季风气候的标志,它反映了亚洲季风的开始或增强。此外,15 Ma以来冬雨盛行的地中海气候带C3植被始终占统治地位。由此可见,C4植被草原扩展时的成土碳酸盐δ~(13)C是讨论季风气候演化的有效方法。     

利用团簇同位素恢复沉积盆地热历史的探索

海相碳酸盐岩层系由于缺乏有效的古温标,其热历史的恢复一直是困扰地球科学界的难题.碳酸盐团簇同位素(clumped isotope)作为一种新兴的古温标,在碳酸盐岩地层热历史研究中展现出了巨大的潜力.本文选取了塔里木盆地与四川盆地多口钻井受后期成岩作用影响较弱的碳酸盐岩样品进行团簇同位素古温标(Δ47)测试与分析,探讨了不同岩性的深层自然演化碳酸盐岩样品Δ47温度的意义、方解石团簇同位素~(13)C-~(18)O键固态重排规律以及沉积盆地热历史对不同岩性的团簇同位素的影响.塔里木盆地顺托果勒-卡塔克地区碳酸盐Δ47为0.443‰～0.634‰,计算团簇同位素温度为49.9～201.7℃,川中古隆起碳酸盐Δ47为0.423‰～0.537‰,计算团簇同位素温度为105.7～233.5℃.测得的团簇同位素温度远高于可能的成岩温度,表明上述研究区自然样品的碳酸盐团簇同位素受到了后期埋藏升温作用的影响,可能发生了~(13)C-~(18)O键的固态重排.根据塔里木盆地顺托果勒-卡塔克地区团簇同位素温度与钻孔温度关系推测自然样品方解石团簇同位素~(13)C-~(18)O键固态重排的"封闭温度"不高于120℃,热力学"平衡温度"不低于160℃,与国外实验室条件下得到的结果相一致.综合分析认为一阶近似模型能够较为准确地描述盆地热历史对方解石~(13)C-~(18)O键固态重排的影响;而盆地热历史对白云石团簇同位素影响的热演化模型还需要进一步研究.     

工业革命以来大气CO_2浓度不断增加的树轮稳定碳同位素证据

树轮稳定碳同位素研究已被广泛用于探讨古气侯波动、大气圈过去CO_2水平,以及全球碳循环.我国对这一领域的研究几乎还是一个空白.本文对采自我国黄土高原上的两棵油松年轮进行了δ~(13)C分析,探讨了工业革命以来大气CO_2碳同位素组成的变化对树轮δ~(13)C的影响.     

硅质岩中的硅同位素(δ~(30)Si)应用于沉积相分析的新尝试

应用碳(δ~(13)C)、氧(δ~(18)O)和硫(δ~(34)S)同位素研究沉积相和沉积环境已为人们所熟知,然而,对于作为构成沉积岩主要元素之一的硅的同位素研究还很罕见。硅元素有三种主要的稳定同位素,即~(28)Si(92.27％)、~(29)Si(4.68％)和~(30)Si(3.06％)。50年代以来,Renold和Verhoogen(1953)、Allenby(1956)和Tilles(1961)等就开始研究硅同位素;70年代以来,Epstein和Taylor(1970)、Epstein和Yeh(1977)以及Clayton等(1978,1986),还有     

固体13C-NMR动态核极化增强的谱编辑实验

在核磁共振(NMR)领域,~(13)C-NMR是应用比较广泛的常规方法.但对于一些样品,如高聚物或生物大分子,其~(13)C谱中各信号峰互相重叠,这给谱的解析带来了困难.对液体样品,有许多技术如无畸变极化传递增强方法(DEPT)等可简化复杂的图谱,它们是根据与碳原子直接成键的氢原子个数来区分不同的~(13)C信号.而对固体样品,虽然用交叉极化(CP)结合魔角旋转(MAS)及质子大功率去耦技术可获得高分辨~(13)C谱,但对严重重迭的谱,也急需发展谱编辑技术.近年来,吴肖令等在深入研究交叉极化动力学的基础上,提出了固体~(13)C CPMAS谱的谱编辑技术,应用该方法,可以得到分别仅含C,CH,CH_2,CH_3信号峰的各个子谱,从而大大简化了图谱,给谱的解析带来了极大的方便,因而在固体NMR领域内引起了广泛的注意.     

气候变化对黄土高原末次盛冰期以来的C3 /C4植物相对丰度的控制

大气CO2浓度以及气候等因素都有可能影响区域性C3/C4植物的相对丰度, 有机碳同位素能够有效反映土壤C4植物的相对丰度(或相对生物产率). 对黄土高原中部和南部5个末次盛冰期至全新世黄土-土壤序列有机碳同位素分析获得: (1) 从末次盛冰期至全新世, 黄土高原C4丰度相对增加约40%左右; (2) 无论是末次盛冰期还是全新世, C4植物在空间上都具有从西北至东南增加的趋势. 进一步对黄土高原以及内蒙古全新世土壤13Corg最大稳定值与现代气候统计分析表明, 黄土高原C4植物相对丰度与温度成正相关, 与降水成负相关, 与4月温度和降水的这种关系更加密切. 这些结果揭示: (1) 温度是导致全新世C4植物丰度增加的最主要的区域性因素, 而不是夏季风加强的结果, 相反, 夏季风加强, 即降水量的增加只可能降低C4植物冰期-间冰期增加的幅度, 在温度基本不变时C4植物丰度的降低才是夏季风增强的标志; (2) 末次盛冰期失去适合C4植物生长的温度时, 无论是CO2降低还是干旱程度的增加都不可能有效地驱使C4植物增加, 而全新世CO2浓度的上升仅仅可能是全球升温的因素之一, 似不是导致黄土高原C4植物增加的直接因素.