電感耦合等離子體質(zhì)譜同位素檢測技術(shù)的應(yīng)用演示文稿

電感耦合等離子體質(zhì)譜同位素檢測技術(shù)的應(yīng)用演示文稿目前一頁\總數(shù)七十頁\編于二點優(yōu)選電感耦合等離子體質(zhì)譜同位素檢測技術(shù)的應(yīng)用目前二頁\總數(shù)七十頁\編于二點何謂同位素？目前三頁\總數(shù)七十頁\編于二點有相同的原子序數(shù)（即質(zhì)子數(shù)相同）,在周期表上占有同一位置,具有類似的化學(xué)性質(zhì)，而原子質(zhì)量不同的原子被稱為同位素。其質(zhì)譜行為、放射性轉(zhuǎn)變和物理性質(zhì)有所差異。目前四頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素和同量異位素同位素：原子序數(shù)（質(zhì)子數(shù)）相同，但中子數(shù)不同

(e.g.Pb204&Pb208)，化學(xué)性質(zhì)相同但物理性質(zhì)不同.同位素同量異位素:

原子序數(shù)不同，但原子重量幾乎一樣，因此這些粒子的質(zhì)量似乎相同(e.g.Pb204&Hg204)化學(xué)性質(zhì)不同，但物理性質(zhì)類似.同量異位素目前五頁\總數(shù)七十頁\編于二點除了少數(shù)幾個元素只有一個同位素外，大多數(shù)元素都具有兩個或兩個以上的同位素；同位素來源起源于銀河形成時代，這些同位素的組成在整個地質(zhì)年代中基本保持不變，被稱為“穩(wěn)定”同位素；由不穩(wěn)定母體的放射性衰變產(chǎn)生的，被稱為“放射產(chǎn)生的”同位素。大部分的元素在銀河形成時已被充分混合,因此在地球、月球以及隕石物質(zhì)中,其同位素組成基本均勻（鉛除外）。目前六頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素比值測定的應(yīng)用元素同位素組成的均勻性和穩(wěn)定性，利用這一特點，建立了同位素稀釋法；穩(wěn)定和不穩(wěn)定同位素比值測定，主要用于地學(xué)研究和環(huán)境研究；同位素示蹤，主要用于生物和醫(yī)學(xué)研究、化學(xué)反應(yīng)以及新陳代謝研究等。目前七頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素比值測定的傳統(tǒng)電離方法熱電離火花源電子轟擊ICP場解析目前八頁\總數(shù)七十頁\編于二點ICP-MS進行同位素比值測定的優(yōu)點常壓下引入試樣，允許快速、簡單的樣品更換；可以進行固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)樣品分析；樣品的電離百分率高；對于整個周期表元素的電離率比較均一，產(chǎn)生的主要為一價離子；分析速度快，預(yù)處理簡單目前九頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素稀釋法目前十頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素稀釋法的原理同位素稀釋法是由Rittenberg等于1940年提出，Gest和Hintenberger等人分別作了理論闡述并總結(jié)出了一般計算式。其方法是在分析樣品中加入已知量的與待測元素的某一同位素相應(yīng)的富集同位素，使之與樣品成分同位素混合均勻從而改變樣品中的待測元素同位素的豐度比，用質(zhì)譜法測定混合后樣品的同位素比值，從而確定待測元素在樣品中的濃度。

目前十一頁\總數(shù)七十頁\編于二點目前十二頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素稀釋法的定量公式式中，M為樣品中待測元素的相對原子量；Ms為同位素稀釋劑中相應(yīng)元素的相對原子量；W為待測元素樣品量，L；Ws是所加入的同位素稀釋劑樣品量，L；稀釋劑樣品相應(yīng)元素濃度為Cs，μg/L。只要測得R就可計算出待測元素濃度C，μg/L。由于測定中不需用標準曲線校正，同位素稀釋法測定結(jié)果的誤差僅來源于同位素比值的測量誤差。而且，樣品制備過程中發(fā)生被測元素少量丟失或無定量轉(zhuǎn)移都不會影響同位素比值的測定。因此，同位素稀釋法具有準確度高、測量精密度好和操作減便等優(yōu)點。目前十三頁\總數(shù)七十頁\編于二點已開展用同位素稀釋法進行測定的元素HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu

ThPaU

目前十四頁\總數(shù)七十頁\編于二點分析步驟預(yù)掃描樣品估計樣品的待測元素濃度范圍，如濃度太高，用超純水稀釋；獲得所選同位素對的比值。向待測樣品中加入適量的同位素稀釋液，當(dāng)加入同位素稀釋劑并混勻后的混合溶液中同位素比值接近于1時，同位素稀釋劑的加入量是最合適的。進行測量，應(yīng)盡量保證有較好的精度。若質(zhì)量歧視效應(yīng)大時，采用外標法獲內(nèi)標法進行校正。按公式進行計算。目前十五頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素稀釋法的優(yōu)缺點能補償樣品制備過程中被測物的損失；不受各種物理和化學(xué)干擾；具有理想的內(nèi)標，每個被測元素自身的一個同位素就是其內(nèi)標。不能用于單同位素元素的測定外，穩(wěn)定同位素的來源有限；被測元素必須至少有兩個同位素不受同量異位素的干擾。耗時目前十六頁\總數(shù)七十頁\編于二點影響同位素比值測量的因素靈敏度及計數(shù)統(tǒng)計質(zhì)譜干擾死時間質(zhì)量歧視各種噪音

目前十七頁\總數(shù)七十頁\編于二點控制同位素比值精確度的措施硬件參數(shù):Extract1、Extract2、Einzel1、Einzel2和PoleBias對同位素比值精確度有影響；OmegaBias,Omega(+),Omega(-),QPFocus,IonDeflector和PlateBias等參數(shù)設(shè)置對同位素比值精確度影響不大；優(yōu)化了儀器的數(shù)據(jù)采樣參數(shù)如積分時間、掃描速率、死時間利用內(nèi)標物對質(zhì)量歧視、系統(tǒng)漂移進行校正；目前十八頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素稀釋法的誤差來源

加入的同位素稀釋劑與樣品混合不均勻?qū)е?，因為混合不均勻，兩同位素在制備時將產(chǎn)生選擇性地丟失而使比值測量不準確。ICP-MS質(zhì)譜的質(zhì)量分離器，要求被測定的兩個同位素不受同量異位素和多原子離子的干擾。如果是由于同量異位素的干擾，則可通過干擾元素的其它同位素進行校正。如果干擾是由于多原子離子，則干擾的排除就比較困難，需進行樣品分離和優(yōu)化儀器參數(shù)等途徑盡可能減少干擾。

目前十九頁\總數(shù)七十頁\編于二點天然鉛同位素比值變化范圍及儀器測量的RSD%要求同位素比208Pb/206Pb207Pb/206Pb204Pb/206Pb比值范圍1.95~2.150.78~0.860.05~0.06比值變化范圍(%)±4.8±4.8±9.1儀器測量的精密度要求RSD(%)0.50.51目前二十頁\總數(shù)七十頁\編于二點Pb同位素比測定的短期穩(wěn)定性測試結(jié)果

時間3:453:503:554:004:06RSD(%)204/總Pb0.014270.014260.014260.014260.014250.05206/總Pb0.24130.24140.24140.24150.24160.05207/總Pb0.22110.22080.22090.22090.22090.05208/總Pb0.52330.52350.52350.52330.52320.03204/2060.059130.059040.059070.059060.058970.10207/2060.91630.91460.91490.91460.91440.08208/2062.1692.1682.1692.1672.1650.08目前二十一頁\總數(shù)七十頁\編于二點鉛同位素比值信號的長期穩(wěn)定性測試結(jié)果

時間6:146:266:336:407:599:1211:1712:592:32RSD(%)206/總Pb0.24110.24120.24120.24110.24110.24100.24130.24100.24150.06207/總Pb0.22090.22090.22090.22100.22110.22110.22110.22140.22100.07208/總Pb0.52350.52360.52350.52360.52360.52360.52330.52340.52320.03207/2060.91620.91590.91580.91670.91720.91730.91610.91850.91530.10208/2062.1712.1712.1702.1722.1722.1722.1682.1722.1670.08目前二十二頁\總數(shù)七十頁\編于二點標準物質(zhì)中鉛的同位素稀釋測定結(jié)果(μg/g)

樣品號茶葉（GBW07605）人發(fā)（GBW07601）灌木枝葉（GBW07603）14.448.8146.3624.509.3048.2034.379.0845.84平均值4.449.0646.80標準偏差0.0670.2441.236推薦值4.4±0.28.8±0.947±2目前二十三頁\總數(shù)七十頁\編于二點標準物質(zhì)中鉛的同位素稀釋測定結(jié)果(μg/g)樣品號人發(fā)(GBW09101)

湖沉積物

(GBW07423)

10.0970.09120.0940.08930.0930.09740.0910.09050.0960.099平均值0.0940.093SD0.0020.004RSD(%)2.14.3推薦值0.0950.012(0.10)目前二十四頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素稀釋法是同位素比值分析最重要的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)過幾十年的發(fā)展和完善，已證明該技術(shù)可作為化學(xué)測量的基準方法之一，是公認的對于微量元素最準確、最有效的定量分析方法。同時這種方法也是衡量一個國家化學(xué)計量水平的重要標志之一,國際計量委員會物質(zhì)量咨詢委員會(CCQM-CIPM)已將其視為分析的基準方法(PrimaryMethod)。目前，基于ICP-MS測定的同位素稀釋法已在微量、痕量元素總量的準確定量中發(fā)揮越來越重要的作用，并已在環(huán)境、地質(zhì)、核工業(yè)、半導(dǎo)體材料、生物和食品等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前二十五頁\總數(shù)七十頁\編于二點穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)目前二十六頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素示蹤

同位素示蹤是利用放射性或穩(wěn)定示蹤劑原子或化合物，研究被追蹤物質(zhì)運動、轉(zhuǎn)化規(guī)律的方法。放射性同位素示蹤：放射性比度的變化,檢測靈敏度高；穩(wěn)定同位素示蹤：元素同位素比值的變化，對人體危害小。目前二十七頁\總數(shù)七十頁\編于二點穩(wěn)定性同位素示蹤法的基本依據(jù)自然界中一種元素同位素組成是相對恒定；同一元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)；同一元素的同位素之間存在質(zhì)量差異。目前二十八頁\總數(shù)七十頁\編于二點穩(wěn)定同位素示蹤的優(yōu)點無輻射營養(yǎng)元素的穩(wěn)定同位素不會對動植物造成傷害，即使重金屬元素危害性也遠小于放射性同位素；許多元素沒有放射性同位素；放射性同位素一次只能測定一種同位素，穩(wěn)定同位素允許對不同質(zhì)量數(shù)進行同時測定；無衰變，物理性質(zhì)穩(wěn)定，信號值不會隨時間衰減，實驗時間不受限制。目前二十九頁\總數(shù)七十頁\編于二點

茶葉及土壤鉛元素的同位素比值及同位素稀釋測定目前三十頁\總數(shù)七十頁\編于二點

理論依據(jù)鉛有四種天然的同位素,204Pb,206Pb,207Pb,208Pb.其中204Pb的半衰期為1.4x1017年,半衰期很長,一般都把它當(dāng)成穩(wěn)定的同位素處理.而206Pb,207Pb,208Pb是鈾和釷的衰變產(chǎn)物,其豐度在不斷在變化.這種變化通常被用于環(huán)境過程的示蹤物.各地區(qū)的在地質(zhì)結(jié)構(gòu),地質(zhì)年齡與礦質(zhì)含量上存在差異以及地區(qū)降水分布的不同,造成了各地區(qū)鉛的同位素組成的不同.因此,鉛同位素組成具有地區(qū)特征.植物體內(nèi)的金屬元素大部分來自于土壤,植物中的鉛同位素組成也因此具有地區(qū)標志.目前三十一頁\總數(shù)七十頁\編于二點目前三十二頁\總數(shù)七十頁\編于二點

25份土壤全消解鉛同位素比值

(206Pb/207Pb～206Pb/208Pb)

目前三十三頁\總數(shù)七十頁\編于二點

25份土壤殘渣態(tài)鉛同位素比值

(206Pb/207Pb～206Pb/208Pb)

目前三十四頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素比值的測定是判斷樣品地域性的有效手段之一;外來污染源會將這一特征模糊化，但殘渣態(tài)的鉛仍保留較好的地域特征;土壤全消解與殘渣態(tài)同位素比值的差異有可能作為判斷土壤污染和污染程度的指標。目前三十五頁\總數(shù)七十頁\編于二點市售茶葉鉛的天然同位素比值

(206Pb/207Pb～206Pb/208Pb)目前三十六頁\總數(shù)七十頁\編于二點不同產(chǎn)地丹參鉛同位素比值分布圖

(■峨眉山；●安徽；▲河南東部；▼新疆；◆陜西；☆山東；○江西；+北京；★四川中江)

目前三十七頁\總數(shù)七十頁\編于二點中江和峨眉山兩個地區(qū)丹參鉛同位素比值分布圖

（圖中：▼表示四川中江丹參；▲表示四川峨眉山丹參）

目前三十八頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素示蹤法研究鉛在環(huán)境-茶樹體系中的遷移規(guī)律

目前三十九頁\總數(shù)七十頁\編于二點同位素示蹤實驗設(shè)計采收洗滌干燥粉碎消解測定目前四十頁\總數(shù)七十頁\編于二點目前四十一頁\總數(shù)七十頁\編于二點茶樹幼苗：福建安溪無污染茶園品種：丹桂和九龍袍，各15盆盆缽：25×20cm，每盆裝土7.8kg每盆有幼苗3株，每株約70cm以每三盆為一組進行同位素示蹤實驗示蹤劑濃度：500μg/L引入量：2.28mg/組(噴灑)；3.24mg/每組(澆灌)示蹤劑pH：4.0或6.0目前四十二頁\總數(shù)七十頁\編于二點噴灑引入目前四十三頁\總數(shù)七十頁\編于二點澆灌引入目前四十四頁\總數(shù)七十頁\編于二點噴灑引入：芽、葉、枝干和根同位素示蹤劑SRM982的平均利用率分別為9.56E-02%、0.567%、5.13%、1.57%(pH=4)和8.21E-02%、0.957%、3.10%、1.28%(pH=6)澆灌引入芽、葉、枝干和根同位素示蹤劑SRM982的平均利用率分別為0%、6.41E-03%、0.275%、0.649%(pH=4)和0%、4.66E-03%、0.169%、0.601%(pH=6)目前四十五頁\總數(shù)七十頁\編于二點茶樹對大氣鉛污染的反應(yīng)比土壤污染靈敏大氣和土壤鉛污染在茶樹體內(nèi)的遷移和分布情況是不相同的，大氣中的鉛有往頂端(芽)運輸?shù)内厔?，而土壤中的鉛則主要聚集在根部pH對茶樹體內(nèi)鉛的吸收和遷移有較大影響，一般說來，低pH的遷移效果好。目前四十六頁\總數(shù)七十頁\編于二點穩(wěn)定同位素示蹤在大鼠各組織

器官中重金屬的分布研究目前四十七頁\總數(shù)七十頁\編于二點研究目的： 通過穩(wěn)定同位素示蹤法研究重金屬元素Cd和Pb在大鼠各臟器包括：肝、腎、腦、心臟和睪丸中的分布蓄積規(guī)律。特點 安全、準確、避免個體差異的影響； 低濃度重金屬試劑的灌喂更接近慢性中毒的情況； 能較好的將人為引入部分和從環(huán)境中吸收部分的重金屬區(qū)分開來。目前四十八頁\總數(shù)七十頁\編于二點實驗設(shè)計

wistar大鼠，雄性，30只，體重180-220g。灌喂試劑鉛同位素SRM982（美國國家標局）富集鎘同位素Cd112（美國劍橋同位素實驗室）

分組動物數(shù)量（只）灌喂物質(zhì)

灌喂劑量（ug/Kgbw）灌喂時間（周）

對照組10蒸餾水——4Pb組10SRM982354Cd組10Cd112104

灌喂大鼠分組及灌喂情況目前四十九頁\總數(shù)七十頁\編于二點ICP-MS同位素比精密度的考察

(濃度30ppb，Sb、Tl質(zhì)量歧視校正)

測量次數(shù)（n）206Pb/208Pb112Cd/111Cd11.0000

1.900121.0001

1.903830.9990

1.907240.9988

1.902050.9995

1.901160.9980

1.9043average0.9992

1.9031RSD(%)0.07

0.14目前五十頁\總數(shù)七十頁\編于二點質(zhì)譜干擾的扣除采用校正公式前后對照組大鼠各臟器Cd同位素比值的比較

未校正

校正后腦2.331.89心臟2.071.88肝1.911.89腎1.911.90睪丸2.211.89目前五十一頁\總數(shù)七十頁\編于二點對照組和灌喂Cd、Pb同位素組腦中同位素比值比較目前五十二頁\總數(shù)七十頁\編于二點對照組和灌喂Cd、Pb同位素組心臟中同位素比值比較目前五十三頁\總數(shù)七十頁\編于二點對照組和灌喂Cd、Pb同位素組肝中同位素比值比較目前五十四頁\總數(shù)七十頁\編于二點對照組和灌喂Cd、Pb同位素組腎中同位素比值比較目前五十五頁\總數(shù)七十頁\編于二點對照組和灌喂Cd、Pb同位素組睪丸中同位素比值比較目前五十六頁\總數(shù)七十頁\編于二點灌Pb組、灌Cd組大鼠的肝和腎臟中Pb和Cd的同位素比值與對照組比較都有明顯變化；在腦、心臟和睪丸中，灌Pb組與對照組相比，同位素比值基本沒有變化；在腦、心臟和睪丸中，灌Cd組與對照組相比,Cd同位素比值也有較大變化。目前五十七頁\總數(shù)七十頁\編于二點大鼠各臟器Pb、Cd環(huán)境來源含量，和人為示蹤引入含量Cd天然來源引入部分ug/kgCd人為示蹤引入部分ug/kgPb天然來源引入部分ug/kgPb人為示蹤引入部分ug/kg腦1.190.03135.5-心臟5.790.31257.9-肝109.47.3164.8

5.66腎260.916.491.231.4睪丸8.520.48132.3-目前五十八頁\總數(shù)七十頁\編于二點Cd同位素利用率(%)Pb同位素利用率(%)

腦2.37E-05-

心臟1.37E-04-

肝4.88E-021.01E-02

腎1.54E-027.79E-03

睪丸3.69E-04-

大鼠各臟器的Cd、Pb同位素利用率

目前五十九頁\總數(shù)七十頁\編于二點采用穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)將重金屬分為天然來源和人為引入來源,并對各臟器引入富集同位素的利用率作了考察；灌Cd組各個臟器對Cd都有積累，尤其是在大鼠肝和腎臟中積累更多；灌Pb組與對照組相比，只有肝和腎臟中Pb同位素比值變化較大，說明大鼠肝和腎臟對Pb積累較多；雖然在腦、心臟和睪丸中Pb同位素比值變化不大，但不能斷定Pb