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气体中甲烷单组分的色谱—真空低温富集方法及其同位素分馏效应

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石油实验地质 2024年第3期46卷 621-629页

作者：刘清梅李嘉成蒋文敏熊永强中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 中国科学院大学北京100049

甲烷(CH_(4))团簇同位素分析在气候变化、能源勘探和行星生命等领域中发挥了重要作用。样品中CH_(4)的纯度直接了影响高分辨质谱团簇同位素分析的精度和准确性。针对气样中CH_(4)组分的富集纯化难题,根据气相色谱(GC)组分分离原理,实时... 详细信息

甲烷(CH_(4))团簇同位素分析在气候变化、能源勘探和行星生命等领域中发挥了重要作用。样品中CH_(4)的纯度直接了影响高分辨质谱团簇同位素分析的精度和准确性。针对气样中CH_(4)组分的富集纯化难题,根据气相色谱(GC)组分分离原理,实时监测组分峰形,进一步优化了载气线速、进样量等条件。同时,通过外标法量化回收率,GC组分分析验证纯度,保证纯化的有效性。通过优化色谱—真空低温富集制备方法,确定了IBEX系统载气最佳线速为12mL/min,CH_(4)进样量需小于12 mL等实验条件,可视化GC峰形确保CH_(4)峰与相邻N_(2)干扰峰基本分离,实现了CH_(4)单组分的高纯富集。当气样中CH_(4)含量小于70%而空气含量较高时,需要进行二次纯化以提高CH_(4)纯度。讨论了5Å分子筛等吸附剂在纯化过程中可能引起CH_(4)同位素分馏的原因,并通过适当延长CH_(4)收集时间来消除5Å分子筛干扰。目前,该方法单次纯化过程约90 min,CH_(4)的回收率和纯度分别为90.1%~95.7%和97.3%~98.9%,对同位素组成(δ^(13)CVPDB和δDVSMOW、Δ^(13)CH_(3)D和Δ^(12)CH_(2)D_(2))的差异均小于质谱仪的分析误差,几乎可以忽略不计。

关键词：甲烷气相色谱纯度回收率同位素分馏

云南高赤坪岩体的岩石成因及成矿潜力:锆石U-Pb年代学、地球化学及Sr-Nd-Hf同位素制约

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大地构造与成矿学 2024年

作者：李凯旋冷成彪蓝江波郭国林朱志军陈喜连东华理工大学核资源与环境国家重点实验室中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室

高赤坪岩体位于云南中甸斑岩成矿带的北端,主要由边缘相的辉石闪长岩及中心相的闪长玢岩组成。岩体中发育铜金矿化,但其成岩时代、地球化学特征及成矿潜力都未曾报道。本文对该岩体开展全岩主微量元素分析、锆石U-Pb年代学、微量元素以... 详细信息

高赤坪岩体位于云南中甸斑岩成矿带的北端,主要由边缘相的辉石闪长岩及中心相的闪长玢岩组成。岩体中发育铜金矿化,但其成岩时代、地球化学特征及成矿潜力都未曾报道。本文对该岩体开展全岩主微量元素分析、锆石U-Pb年代学、微量元素以及Hf同位素分析和全岩Sr-Nd同位素分析,旨在揭示岩石成因并评价其成矿潜力。结果表明从辉石闪长岩到闪长玢岩,Na2O、CaO含量略有降低, K2O、Fe2O3T含量明显升高,表现为由拉斑玄武质的闪长岩类向钙碱性或高钾钙碱性的二长岩类方向演化;两类岩石的稀土和微量元素配分模式基本一致,均富集轻稀土及大离子亲石元素（Ba、Th、U、Sr等）,亏损重稀土和高场强元素（Ta、Nb、Y、Ti等）,且轻重稀土分异强烈、无明显Eu异常。从边缘相到中心相,岩体Rb、Ba含量明显升高, Sr略有降低,这与闪长玢岩中斜长石含量减少,黑云母、钾长石、磁铁矿的出现相一致,指示岩性从辉石闪长岩向富水高氧逸度的闪长玢岩演化。辉石闪长岩的锆石U-Pb年龄为232.3±1.3 Ma,指示岩体形成于印支期甘孜理塘洋壳俯冲的陆缘弧构造背景。锆石εHf（t）值为-0.94～+1.68,两阶段模式年龄(tDM2)为1132～1294 Ma;辉石闪长岩和闪长玢岩的全岩(87Sr/86Sr)t、εNd（t）值分别为0.7061～0.7062、0.7059～0.7065和-3.61～-1.76、-3.79～+0.66,加上二者具有低硅埃达克岩及高Mg#的特征,指示岩浆起源于板片脱水或熔体蚀变的地幔楔的部分熔融,可能有下地壳组分以MASH的形式加入。高赤坪辉石闪长岩的氧逸度略低于区内典型成矿岩体普朗斑岩,蚀变规模较小,暗示成矿潜力虽不及普朗,但更加演化的富水、高氧逸度的闪长玢岩与区内典型成矿岩体地球化学性质一致,表明其具有一定的成矿潜力,在未来的找矿勘查中应予以重视。

关键词：高赤坪岩石成因锆石成矿潜力滇西北

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中国消耗臭氧层物质和含氟温室气体研究进展

矿物岩石地球化学通报 2024年第5期43卷 921-945+896页

作者：张艳利黄晓晴王仪王新明中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室中国科学院大学

消耗臭氧层物质（ODS）和含氟温室气体（F-GHGs）对臭氧层破坏和温室效应有重要影响，是应对全球环境和气候变化的相关国际公约致力减控的大气痕量卤代气体。ODS和F-GHGs的大气寿命长、浓度低、变化幅度小，同时来源广泛且新型替代物不... 详细信息

消耗臭氧层物质（ODS）和含氟温室气体（F-GHGs）对臭氧层破坏和温室效应有重要影响，是应对全球环境和气候变化的相关国际公约致力减控的大气痕量卤代气体。ODS和F-GHGs的大气寿命长、浓度低、变化幅度小，同时来源广泛且新型替代物不断涌现，准确、全面、实时地监测其在大气中的浓度水平和变化特征在分析技术上有极大的挑战性，而估算ODS和F-GHGs的排放量、评估履约成效也是科学界和环境外交层面都十分关注的问题。中国自加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》以来，为全球ODS减排做出了卓越贡献，近年来也积极推动F-GHGs国际行动以在应对气候变化方面更好地发挥引领作用。本文从监测、大气浓度和排放等方面梳理了对中国ODS和F-GHGs相关研究成果。近十年来，中国氟氯烃和氢氟氯烃等受控物质呈现下降趋势，表明中国履约成效显著，而氢氟碳化物、全氟化物和含氯溶剂则表现出明显的增长趋势；分析了中国当前ODS和F-GHGs研究面临的问题与挑战，并对协同保护臭氧层和应对气候变化背景下可能关注的重点方向领域进行了展望。

关键词：消耗臭氧层物质含氟温室气体大气观测排放估算蒙特利尔议定书气候变化

大气成因放射性宇生核素^(10)Be指示土壤演化:机理与进展

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地球科学进展 2024年第6期39卷 565-575页

作者：刘彧刘金涛刘承帅罗维均程安云王世杰中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定562100 河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

在全球变化背景下,我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题,正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化(时间和速率等)是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素^(10)Be(以下简称大气^(10)Be)是天然示... 详细信息

在全球变化背景下,我国土壤面临严重的污染、侵蚀和退化问题,正在威胁生态系统稳定性和粮食安全性。如何量化土壤的形成演化(时间和速率等)是地球科学领域的重要科学问题。大气成因放射性宇生核素^(10)Be(以下简称大气^(10)Be)是天然示踪剂,其在土壤中的含量受成土时间、地表侵蚀和化学风化等土壤演化过程综合控制,是定量示踪千万年来土壤形成演化过程的有效手段,具有广阔的应用前景。首先系统梳理了^(10)Be在地球大气层的生成、传输、沉降以及在土壤中累积和迁移过程的最新研究进展,指出大气^(10)Be长期沉降速率及其在风化带中迁移性的精确估算,是该研究领域亟待解决的重要难题;其次评述了大气^(10)Be用于估算成土时间、成土速率、指示土壤侵蚀及在坡地运移等方面的方法,提出深入调查区域地质和环境过程并对模型参数和结果进行合理约束,是应用大气^(10)Be技术的关键前提。我国加速器质谱分析技术和能力的快速发展,将有力推动大气^(10)Be技术在土壤演化定量研究中的广泛应用,帮助解决环境生态系统演变预测及耕地土壤保育等难题。

关键词：大气^(10)Be 土壤成土时间成土速率侵蚀速率

页岩气开采中典型重金属及无机物对周边环境的潜在影响

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天然气地球科学 2024年第4期35卷 718-728页

作者：宋之怡曾祥英张彪杨胜军宋谦肖时宇梁医于志强中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

页岩气开采在满足能源需求的同时也可能带来潜在环境风险。页岩气开采产生的岩屑和返排液携带了地层物质、添加剂及其可能的转化产物,其组成成分复杂,浓度差异显著,意外泄漏、不合理处理处置或者不达标排放容易对周边环境造成污染。研... 详细信息

页岩气开采在满足能源需求的同时也可能带来潜在环境风险。页岩气开采产生的岩屑和返排液携带了地层物质、添加剂及其可能的转化产物,其组成成分复杂,浓度差异显著,意外泄漏、不合理处理处置或者不达标排放容易对周边环境造成污染。研究选择典型的毒害重金属以及返排液中重要的无机离子为研究目标,评述岩屑和返排液中目标污染物的浓度水平和赋存特征,剖析它们进入周边环境的主要途径及潜在环境影响。同时,针对中国国内页岩气开采现状,就污染控制提出建议和研究展望,希望为中国页岩气开采中污染物防控和风险管理提供可借鉴的经验和教训。

关键词：页岩气环境影响重金属无机物

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“镓”国情怀,虽散实丰

矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：冯琪威孟郁苗中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室成都理工大学地球与行星科学学院

镓（Ga）作为“半导体工业的新粮食”和“电子工业的脊梁”，被广泛应用于集成电路、光伏发电、医疗和军事等领域，前景宽广。作为最大的镓生产国和出口国，中国在2016年将镓列为战略储备金属并计划在必要时刻进行战略储备。2023年7月3...

镓（Ga）作为“半导体工业的新粮食”和“电子工业的脊梁”，被广泛应用于集成电路、光伏发电、医疗和军事等领域，前景宽广。作为最大的镓生产国和出口国，中国在2016年将镓列为战略储备金属并计划在必要时刻进行战略储备。2023年7月3日，中国商务部、海关总署发布《关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告》用于对镓、锗相关物项实施出口管制，是自2018年贸易战以来，首次利用出口管制的办法对西方国家进行反制。镓在经济和战略领域具有举足轻重的作用，需要加强对镓的物理化学性质研究，促进镓在矿产、环境和材料等多领域的开发利用。

关键词：

新疆阿尔泰将军山天河石花岗岩的岩石成因及其对铷成矿的制约

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岩石学报 2024年第3期40卷 907-926页

作者：佘贵民刘堃周晋捷吕正航张辉中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压实验室贵阳550081 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

新疆阿尔泰盛产稀有金属伟晶岩,但缺乏数量上相当的高分异花岗岩。将军山天河石花岗岩是阿尔泰目前发现的唯一富Rb花岗岩,但其岩石成因、Rb的赋存状态及其与周边伟晶岩的关系尚不清楚,从而制约了对Rb富集机理和成矿潜力的认识。据此,本... 详细信息

新疆阿尔泰盛产稀有金属伟晶岩,但缺乏数量上相当的高分异花岗岩。将军山天河石花岗岩是阿尔泰目前发现的唯一富Rb花岗岩,但其岩石成因、Rb的赋存状态及其与周边伟晶岩的关系尚不清楚,从而制约了对Rb富集机理和成矿潜力的认识。据此,本文对将军山天河石花岗岩和伟晶岩开展了全岩组成、年代学、同位素和矿物学研究。结果显示,阿尔泰将军山天河石花岗岩为高分异的A型花岗岩,独居石U-Pb年龄为276.9±2.7Ma,表明形成于早二叠世。独居石Nd同位素组成(ε_(Nd)(t)为+4.15~+6.05,二阶段模式年龄t DM2为548~708Ma)显示亏损的源区特征,表明源自新生地壳或有幔源物质的参与。天河石花岗岩与周边的天河石伟晶岩具有空间、时间和成分上的联系,表明二者具有分异演化上的成因关系。将军山天河石花岗岩类型以及天河石伟晶岩矿物组合指示伟晶岩属于NYF族(富Nb、Y、F)。天河石花岗岩与伟晶岩都显示出Rb的矿化,矿石矿物主要为天河石和多硅白云母。从花岗岩到伟晶岩,天河石和云母中的Rb逐步富集。岩浆高度分异是天河石花岗岩Rb富集的主要机制,但新生地壳物源或幔源物质的加入从源区上限制了Rb的矿化程度。除天河石花岗岩以外,阿尔泰未来的Rb资源勘查应同时关注稀有金属伟晶岩中的钾长石和云母类矿物。

关键词：天河石花岗岩伟晶岩岩石成因阿尔泰

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黑臭水体沉积物中新型溴代阻燃剂的污染特征

中国环境科学 2024年第7期44卷 3945-3954页

作者：黄晨晨曾艳红管克兰刘银娥鲁祺鸿汪善全罗孝俊麦碧娴中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室与广东省资源环境利用与保护重点实验室广东广州510640 中山大学环境科学与工程学院广东广州510006

测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT... 详细信息

测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT)占比较低.NBFRs的组成符合其在中国的生产和使用情况.尽管DBDPE、HBB和PBT均在不同城市间具有显著的浓度差异,但是总体呈现东部高(华南、华东和东北地区)、西部低(西北和西南地区)的分布格局,各地区的产业结构和城市化率是控制其空间分布的重要因素.DBDPE作为多溴联苯醚十溴工业品(BDE209)的替代品,其在沉积物中的浓度仍普遍低于BDE209,且DBDPE/BDE209比值与各城市的生产总值和工业产值呈显著的负相关关系.生态风险评价表明黑臭水体沉积物中DBDPE、HBB和PBT均不足以对水生生物造成暴露风险.

关键词：城市黑臭水体表层沉积物新型溴代阻燃剂污染特征生态风险评估

基于HPLC和MC-ICP-MS的植物叶绿素镁同位素测试方法

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岩矿测试 2024年第3期43卷 476-486页

作者：安子涵张宏宇殷佳欣张攀姚敏黄康俊西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640

叶绿素a和叶绿素b是植物光合作用时吸收光能的主要色素,其中叶绿素b能帮助叶绿素a扩展吸收光谱促使其吸收更多光能,叶绿素a和叶绿素b比例的改变有助于植物适应光照变化。准确测定叶绿素a和叶绿素b的镁同位素值对研究叶绿素形成过程中镁... 详细信息

叶绿素a和叶绿素b是植物光合作用时吸收光能的主要色素,其中叶绿素b能帮助叶绿素a扩展吸收光谱促使其吸收更多光能,叶绿素a和叶绿素b比例的改变有助于植物适应光照变化。准确测定叶绿素a和叶绿素b的镁同位素值对研究叶绿素形成过程中镁的生物合成路径等问题具有重要意义,其中将叶绿素a和叶绿素b分离并收集是使用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)准确测定两者镁同位素值的关键。高效液相色谱(HPLC)是分离叶绿素的常用仪器,但目前HPLC分离叶绿素的方法主要聚焦于细菌和藻类叶绿素分离。因此,需开发一套能将植物叶绿素a和叶绿素b分离的方法,且该方法分离的样品适用于MC-ICP-MS的镁同位素测定。本文基于665nm检测波长和C18色谱柱(7.6mm×250mm,5μm),以三因素三水平正交设计优化HPLC条件,分析影响样品运行因素间的关系,得出符合要求的参数条件。经过优化的HPLC方法柱温为25℃,流速为1mL/min,流动相为甲醇-丙酮(80∶20,V/V)。结果表明:通过外标法定量分析叶绿素a和叶绿素b所得标准曲线在5~50mg/L浓度范围内的相关系数均大于0.9996,检测限为0.40~1.09mg/L,定量限为1.22~3.31mg/L,相对标准偏差(RSD)小于8.10%,样品加标回收率介于91.92%~111.11%。采用该方法对样品进行分离后,再利用MC-ICP-MS对前处理后的样品进行镁同位素测定,标准-样品间插法测定的数据表明镁同位素测试结果可靠,证明本文建立的方法为植物叶绿素a和叶绿素b的分离提供了技术支撑,且分离样品可用于镁同位素测定。

关键词：镁同位素标准-样品间插法高效液相色谱法流动相叶绿素a 叶绿素b

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