逯 海,王 军,任同祥,周 涛,李金英

(1.中国计量科学研究院,北京 100013;2.中国原子能科学研究院,北京 102413)

锌在自然界中分布广泛,是生物体必需的营养元素之一,与生命活动息息相关。锌同位素组成受热力学和动力学分馏的控制,通过研究锌同位素组成可以揭示自然界中生物作用和地质过程,因此深受地球化学、环境、海洋学、营养学等领域科学家的关注。

最早的锌同位素研究报道见于1972年[1],Rosman等采用热电离同位素质谱仪(thermal ionization mass spectrometry,TIMS)分析了矿石中锌的同位素组成。但由于测量精度较低,他们没有发现自然界中锌同位素组成的变化,故忽视了其地质应用价值。随着多接收-电感耦合等离子体质谱仪(multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry,MC-ICP-MS)的出现,测量精度获得极大提高。1999年,Maréchal等[2]首次采用等离子体质谱测定了锌同位素组成,并研究了沉积物和生物样品化学处理方法。他们发现,自然界中锌同位素组成的微小变化可以作为示踪剂指示海洋中的生物化学过程[3]。此后,锌同位素测量技术,包括分离技术[4-5]、质谱测量[6]及应用[7-10]、成盐成矿机理研究[6]等逐渐成为研究热点。国内外相关的论文数量[11-12]呈逐年递增之势。

下面介绍锌同位素测量相关的基本情况,包括自然界锌同位素组成、样品处理方法、测量方法包括质谱仪质量歧视校正方法、分馏机理、应用领域等。

1 锌同位素概况

1.1 锌同位素基本情况

锌共有 30个同位素,分别为54Zn、55Zn、56Zn、57Zn、58Zn、59Zn、60Zn、61Zn、62Zn、63Zn、64Zn、65Zn、66Zn、67Zn、68Zn、69Zn、70Zn、71Zn、72Zn、73Zn、74Zn、75Zn、76Zn、77Zn、78Zn、79Zn、80Zn、81Zn、82Zn、83Zn。其中 ,64Zn、66Zn、67Zn、68Zn、70Zn等是自然存在的稳定同位素,其他均为放射性同位素。

锌稳定同位素的基本情况列于表1。……