学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铬稳定同位素双稀释剂法分析技术与应用

作　者: 李理
导　师: 马腾；凌文黎
学　校: 中国地质大学
专　业: 地下水科学与工程
关键词: 铬稳定同位素 50Cr-54Cr双稀释剂 稀释剂配制 离线数据处理程序
分类号: X830
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 164次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


铬为Ⅵ族元素,属于过渡族金属元素,在自然界中广泛分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。铬同位素属于非传统稳定同位素,应用于太阳系和行星演化历史、地外物质撞击事件、热液矿床的成因和物质来源、监测地表环境有毒Cr污染等研究领域。目前铬同位素方法的应用并不普及,但随着高精度TIMS和MC-ICP-MS等质谱仪的广泛应用,铬同位素的分析技术得到了不断改进。实验技术的进步不仅促进了对自然界铬同位素分馏机制的进一步了解,并使铬同位素体系在陨石和宇宙化学、环境污染和矿床学等研究领域取得了有意义的新成果,显示出了该方法具有重要的应用前景。国际上将铬同位素分析应用于监测环境Cr污染的方法始于2000年。在国家自然科学基金的资助下,我校国家重点实验室于2005-2007期间在国内首次建立了Cr稳定同位素分析方法,并在环境Cr污染的监测中得到较好应用。由于条件和时间的限制,该方法对铬同位素测量过程中产生的质量分馏采用了常规的外部校正方法。在无常数组成的稳定同位素分析方法中,双稀释剂法是目前准确度最高的方法,对识别样品间较小程度的同位素组成差异具有重要意义。本文在国内外文献广泛调研基础上,依托地质过程与矿产资源国家重点实验室同位素室先进的超净化实验室和新型热电离同位素质谱仪（Triton Ti）,建立了双稀释剂法测定水样中铬同位素组成的分析技术,初步建立了固体地质样品铬同位素分析的化学处理流程,对黑色页岩、磁铁矿等固体地质样品进行了铬同位素组成分析,并以黄石某无机盐厂为例,分析了铬污染水体及其铬同位素组成特征。本文主要包括以下几方面内容:1、建立双稀释剂法测定水中Cr（Ⅵ）铬同位素组成的分析技术（1）稀释剂的配制选取了天然样品中铬同位素丰度较小的50Cr、54Cr配制成铬单稀释剂,在对单稀释剂的铬同位素丰度进行定值基础上,利用50Cr、54Cr单稀释剂配制成50Cr-54Cr双稀释剂,并将混合溶液中的铬离子氧化成高价态。（2）双稀释剂法测定水中Cr（Ⅵ）铬同位素组成的化学分离流程在前人工作的基础上,调整了适用于双稀释剂法的水样Cr铬同位素分析的化学分离流程,尤其是强调了为同时校正样品在化学处理和质谱分析时产生的同位素分馏效应,应在样品过柱之前加入呈Cr（Ⅵ）价态的50Cr-54Cr双稀释剂,并使混合溶液中的50Cr:52Cr:54Cr比例接近于1:1:1（摩尔比）。（3）测试数据的校正根据双稀释剂法校正的基本原理,对双稀释剂法校正迭代计算方案进行了设计,利用C语言设计了双稀释剂法稳定铬同位素质谱测试数据的离线处理程序和双稀释剂的铬同位素丰度的定值程序。并且采用配制好的双稀释剂和所建立的流程对标准溶液（SRM979）进行了分析,经离线数据处理程序计算,获得了较高精度和准确度SRM979的铬同位素组成,较好地证明了本次工作所确定的双稀释剂定值、相应的化学流程和离线处理程序的可靠性。2、初步建立双稀释剂法测量固体地质样品铬同位素的化学处理流程（1）样品的溶解设计了不同的样品溶解方案对不同类型的固体地质样品进行溶解,其中包括为防止由于不同价态的存在而可能出现的铬同位素分馏,须在样品溶解完成并蒸干后,加入2NHNO3作为还原剂,将样品中的铬全部转化为Cr（Ⅲ）形式,随后才加入接近最佳稀释比、价态为Cr（Ⅲ）的50Cr-54Cr双稀释剂。（2）铬的分离纯化将同位素组成已达平衡的混合溶液进行氧化,即通过加入（NH4）2S2O8氧化剂将样品中的Cr（Ⅲ）氧化成Cr（Ⅵ）,并将阴离子交换柱的pH值调节到弱酸性后,将样品混合溶液直接过柱进行分离和纯化。由于在对样品进行分离纯化时,其接收液中可能含有大量SO42-离子,必要时需将回收的含Cr溶液分两次过阴离子交换柱,以完全除去剩余的SO42-,以避免其在质谱测量过程可能造成干扰。在本次固体地质样品中铬的化学分离纯化的实验中,采用2N HNO3代替0.2N H2SO3作为还原剂,并通过对SRM979标准溶液的检测,表明HNO3对固体地质样品中Cr（Ⅵ）的还原效果与H2SO3相当,可能甚至更好,但由于HNO3是易于纯化的常规试剂,采用该还原剂有利于降低Cr含量较低样品的流程本底。采用前述改进了的样品制备化学流程,应用双稀释剂法技术对黑色页岩、磁铁矿等部分固体地质样品进行了铬同位素分析。所获得的分析结果显示:黑色页岩中的δ53Cr值小于零,磁铁矿和沉积地层中的铁氧化物层样品中的δ53Cr值大于零。这些初步结果表明,氧化条件下形成的样品相对富集较重的铬同位素(即δ53Cr＞0),而在还原条件下形成的样品相对富集较轻铬的同位素(即δ53Cr＜0)。3、铬污染的水的铬同位素组成特征分析实例对黄石某无机盐厂周边铬污染水体及其铬同位素组成的相关性进行了分析。分析结果表明:铬污染严重的水体其水化学类型主要为SO4-（Na+K）型,具有较高的矿化度,相应的δ53Cr值偏小;铬污染较轻的水体其水化学类型主要为HCO3-（Na+K）型,矿化度较低,相应的δ53Cr值偏大;未污染的地表水和地下水,其水化学类型主要为HCO3-Ca型,矿化度低,相应的δ53Cr值接近于零。

全文目录


作者简介  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章 绪论  13-21
  §1.1 铬同位素与非传统稳定同位素  13-14
  §1.2 铬同位素在环境地质研究中的应用及进展  14-17
    1.2.1 在地外撞击事件中的应用  14-15
    1.2.2 在环境污染监测中的应用  15-16
    1.2.3 在热液成矿作用研究中的应用  16
    1.2.4 成矿物质来源示踪  16
    1.2.5 行星演化过程研究中的应用  16-17
  §1.3 铬同位素研究的发展趋势、存在问题及意义  17-18
  §1.4 选题背景和研究内容  18-20
    1.4.1 选题来源  18
    1.4.2 选题目的  18-19
    1.4.3 研究内容  19-20
  §1.5 论文创新点  20-21
第二章 铬稳定同位素双稀释剂法分析技术  21-54
  §2.1 铬同位素体系及其分析方法进展  21-24
  §2.2 双稀释剂法的原理  24-27
    2.2.1 内部校正法  24-26
    2.2.2 外部校正法  26
    2.2.3 双稀释剂法  26-27
  §2.3 双稀释剂法的离线处理程序  27-32
    2.3.1 ~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂中~(50)Cr/~(54)Cr尝试值公式的推导  27-28
    2.3.2 双稀释剂法校正的迭代步骤  28-32
    2.3.3 质谱测试数据离线处理程序  32
  §2.4~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂的制备  32-45
    2.4.1 实验器皿、材料  32-33
    2.4.2 ~(50)Cr、~(54)Cr单稀释剂的配制和定值  33-43
    2.4.3 ~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂的配制  43-45
  §2.5 ~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂的定值  45-50
    2.5.1 ~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂的氧化  45-46
    2.5.2 ~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂铬同位素丰度定值的C语言程序设计  46-50
  §2.6 水样中Cr(Ⅵ)铬同位素双稀释剂法分析技术  50-53
    2.6.1 水样中Cr(Ⅵ)铬同位素双稀释剂法分析流程  50-51
    2.6.2 双稀释剂法测量SRM979的~(53)Cr/~(52)Cr比值  51-53
  §2.7 小结  53-54
第三章 固体地质样品铬同位素分析  54-64
  §3.1 部分固体地质样品的溶解方案  54-55
  §3.2 固体地质样品的氧化条件实验  55-59
  §3.3 固体地质样品化学处理流程  59-61
  §3.4 部分固体地质样品的铬同位素测试  61-63
  §3.5 小结  63-64
第四章 铬同位素在水污染研究中的应用  64-69
  §4.1 天然水污染及其铬同位素组成相关性  64-68
    4.1.1 研究区概况  64
    4.1.2 样品采集和分析结果  64-65
    4.1.3 讨论及结论  65-68
  §4.2 小结  68-69
第五章 结论及建议  69-72
  §5.1 结论  69-70
  §5.2 建议  70-72
致谢  72-74
参考文献  74-79
附件一 ~(50)Cr产品证书  79-80
附件二 ~(54)Cr产品证书  80-81
附件三 铬稳定同位素双稀释剂法测试数据校正的C语言程序  81-83
附件四 ~(50)Cr-~(54)Cr双稀释剂铬同位素组成定值的C语言程序  83-87
附件五 SRM979定值证书  87

相似论文

  1. 畜禽养殖业主要污染物重金属检测技术研究和污染监控评价,X830
  2. 分散液相微萃取—色谱联用技术在有机污染物分析中的应用,X830.2
  3. 共振瑞利散射技术在环境监测中的应用,X830.2
  4. 邻苯二甲酸酯和多氯联苯类化合物的超声微波协同萃取色谱分析,X830.2
  5. 重金属镉单克隆抗体的制备及其免疫学特性研究,X830
  6. 基于纳米材料修饰电极的几种环境污染物的测定方法研究,X830.2
  7. 基于GIS平台的渤海湾水质指标分析模型,X830
  8. 浊点萃取在重金属离子形态分析中的应用研究,X830.2
  9. 利玛原甲藻分子生物学检测技术的研究,X830.2
  10. 薄膜梯度扩散技术累积测量水杨醛和香兰素,X830
  11. 环境内分泌干扰物的前处理及分析方法研究,X830.2
  12. 金纳米催化活性氧化学发光及其在环境分析中的应用研究,X830.2
  13. 在线固相萃取技术与化学发光分析法联用在环境样品检测中的应用,X830.2
  14. 新型样品前处理技术及其在电子和环境样品分析中的应用研究,X830.2
  15. CdSe/CdS量子点检测环境中的微囊藻毒素-LR以及镉离子的研究,X830.2
  16. 南极长城湾海域生态环境监测数据的实时传输,X830
  17. 福州市非点源总磷污染负荷研究,X830
  18. 瓜环对重金属环境污染物的分子识别,X830
  19. 高分辨电感耦合等离子体质谱法测定珊瑚中铅的同位素组成研究,X830
  20. 离子液体萃取分离、分析环境中残留红霉素的实验研究,X830
  21. 离子液体的微波法合成及对环境水体中红霉素的萃取,X830

中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境质量评价与环境监测 > 环境监测 > 一般性问题
© 2012 www.xueweilunwen.com