论文部分内容阅读
随着多接收器电感耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用以及同位素分析方法的改进,近10年来非传统稳定同位素(Cu、Zn、Fe、Se、Mo、Cd、Cr、Hg等)的研究得到迅速发展。它们在宇宙化学、矿床学、环境科学、海洋学、行星科学等研究领域显示出较大优越性,并取得了较好的研究成果。
本论文选择Mo和Cd这两个非传统稳定同位素进行研究,建立地质样品中Mo同位素和Cd同位素的分析测试方法(尤其是预处理方法),以供在Mo同位素和Cd同位素研究领域的同行参考和借鉴；探讨运用Mo同位素示踪黑色页岩Ni-Mo多金属富集层中Mo的来源(以贵州遵义松林剖面和织金剖面为例),为黑色页岩Ni-Mo多金属富集层的研究提供直接的证据参考；探讨运用Cd同位素示踪不同污染源共同污染区域的重金属Cd污染(以云南兰坪超大型铅锌矿区为例),为我国环境法中规定的“污染者负担”的原则提供重金属Cd污染治理方面的技术支持。通过一系列的研究工作,取得了以下几点初步的成果和认识:
1、在国内首次建立了较完整的地质样品中Mo同位素分析测试前的化学分离纯化和富集方法(预处理方法)。该方法Mo回收率高(经大量地质样品检验,Mo回收率>95％),主要干扰元素的去除效果理想,且在阴离子交换柱洗脱Mo的过程中总计约需的提取液(盐酸和硝酸)体积只有75 ml,只占文献报道用量的45％,减少了试剂对样品(特别是对超低含量样品)可能带来的潜在污染。
2、对国内外大多数实验室采用的5个Mo同位素标准进行了标定,发现除了Merck Mo标准外,其它Mo标准溶液在现有测试精度误差范围内是相等的,即:δMoNIST与δMOJMC、δMoProlabo、δMoAldrich之间是相等的。这给文献资料中Mo同位素组成的换算提供了实验数据支持。
3、进行了阴离子树脂洗脱动力学实验并测定每一份分段洗脱液中的δMo值,实验证实了在洗脱液相同的情况下,先被洗脱出来的是较富重Mo同位素,后被洗脱出来的是较富轻Mo同位素。在阴离子树脂洗脱Mo的过程中会产生Mo同位素分馏,δ97/95MONIST分馏范围大,超过了目前已经发现的自然界中地质样品的Mo同位素分馏值。
4、进行了固体地质样品的焙烧温度实验,实验发现在1000℃下焙烧8小时时,样品Mo焙烧损失率最高可达53.6％,δ97/95Mo值最高增大0.53‰,确定了固体地质样品的最佳焙烧温度为600℃2。
5、查明了Cloquet等(2005)的化学分离纯化和富集方法(预处理方法)与Gao等(2008)的化学分离纯化和富集方法(预处理方法)Cd回收率不高的原因是0.012 mol/L HCl洗液的用量与所用离子交换树脂的体积之间比值的大小,并对他们的方法进行了调整和改进,经我们改进后的预处理方法Cd回收率高(经不同地质样品检验,Cd回收率>96％),主要干扰元素(Sn,In,Zn,Pb)和基质元素的去除效果均较理想。
6、通过Mo同位素示踪,提出了海水和热液流体两端元混合模式来解释黑色页岩中Ni-Mo多金属富集层Mo(也包括Ni、Se等)的来源,同时对寒武纪海洋和生命的演化也作了一些探讨。
7、尝试用Cd同位素示踪云南兰坪超大型铅锌矿区的金顶镇附近不同污染源共同造成的土壤重金属Cd污染,为追溯该地区的Cd污染源进行了初步研究,并取得了初步的较合理的结果。