植物菘蓝稳定碳同位素组成与生态因子的关系

采用气体同位素质谱法,对植物菘蓝的根和叶以及种植地土壤中稳定碳同位素组成进行了测定。在此基础上,通过相关回归分析考察了植物菘蓝的根和叶以及种植地土壤中稳定碳同位素与种植地的地理位置因子和气象因子的相关性。结果表明,菘蓝根中稳定碳同位素组成与纬度、经度、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日平均地温、日最高地温、日最低地温和日照时数不具有相关性,与海拔、平均气温、最高气温、最低气温有低度相关性;菘蓝叶中稳定碳同位素组成与经度、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日最高地温不具有相关性,与海拔和日照时数具有低度相关性,与纬度、平均气温、最高气温、最低气温、日平均地温、日最低地温具有中度相关性;种植地土壤与海拔、平均气温、最高气温、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日平均地温、日最高地温不具有相关性,与纬度、经度、最低气温、日最低地温和日照时数具有低度相关性。本研究成果为植物中碳同位素分馏作用的研究和稳定碳同位素作为植物菘蓝产地溯源的指标提供了理论依据。     

酸雨的硫源及其硫同位素组成

酸雨已经成为全球环境主要的问题之一,而硫同位素的研究对于探讨酸雨的来源、组成与酸雨的治理具有重要的意义。本文从大气降水中的硫同位素组成、小麦的硫同位素组成和煤的硫同位素组成三方面探讨了酸雨硫同位素研究的重要意义。     

稳定同位素分析技术在农田生态系统土壤碳循环中的应用

加强农田土壤碳动态变化过程和调控机制的认识,对于深入认识陆地生态系统碳循环过程和准确估算全球碳平衡有着重要意义。稳定碳同位素作为一种天然的示踪物,较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在农田生态系统土壤碳循环研究中得到广泛应用。采用稳定碳同位素自然丰度法或示踪技术,研究农田生态系统大气一作物一土壤连续体中碳同位素变化规律,能够较真实地反映土壤有机碳的累积及其分解转化过程。本文概述了农田生态系统碳素循环诸过程中的^13同位素分馏机制,稳定碳同位素质谱分析技术的基本原理与方法,以及近年稳定碳同位素自然丰度或示踪法在农田生态系统土壤碳循环研究中的一些应用实例,并针对当前研究存在的问题进行总结。     

自然界铀同位素分馏研究进展及展望北大核心CSCD

铀是自然界中天然存在的最重的放射性元素,其在地壳中广泛分布。随着质谱测量铀同位素比的技术精度的提高,人们逐渐认识到自然环境中铀同位素也具有分馏作用。本文主要对近年来有关铀同位素分馏的研究成果进行了综述,介绍了自然界中铀的地球化学行为和铀同位素的分析方法。自然界铀同位素分馏与核体积效应有关,核体积效应导致重铀同位素更倾向于富集在还原物相当中,U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的δ^(238) U(δ^(238) U为研究样品同位素组成相对于标准物质的千分偏差)变化达到了1.0‰以上。铀同位素组成对氧化-还原环境较敏感的特性揭示了铀在氧化还原交换反应中的同位素分馏机理,形成于不同氧化-还原环境的铀矿床的δ^(238) U存在明显的差异,实验研究表明生物还原作用引起的铀同位素分馏程度更大。因此,铀同位素分馏在反演铀矿成矿环境以及地浸采铀矿山等放射性污染区域的核素迁移转化机理与环境修复的研究中具有重要的示踪作用。最后,提出了铀同位素分馏研究进一步的发展方向,以及在地浸采铀矿山地下水环境修复和其它地球科学领域的应用前景。     

11 微粒自动寻找、定位和精确再定位技术研究

在核设施附近环境中存在的大量气溶胶微粒中，有各种化学成分和不同的同位素比值。对这些微米级颗粒进行单个微粒分析，可以获得比整体分析更多的有关核设施和核活动的敏感信息。二次离子质谱仪（SIMS）是对微粒进行同位素分析的有力工具，但它不能直接分辨同量异位数和确认元素，也难以高效率地在环境样品中寻找特定成分的微粒。带有能谱仪的自动扫描电子显微镜（SEM／EDS）可以较好地进行感兴趣微粒的搜寻与自动定位工作，然后用SIMS对这些已定位的微粒进行同位素分析。     

不同生境红树林青蟹的稳定同位素组成及其产地溯源意义

采用同位素比率质谱仪测定了野生和人工养殖的红树林青蟹(scylla paramamosain)的碳、氮稳定同位素组成,探讨了利用稳定同位素技术辨识野生和人工养殖青蟹的可行性。结果显示,红树林青蟹的碳、氮同位素组成主要受组织的有机物组成、代谢特征以及生境的食物组成控制,但与个体(或年龄)大小无关。排除一些特例后,人工养殖的红树林青蟹的碳、氮同位素组成明显不同于野生青蟹,利用稳定同位素技术可为区分红树林青蟹的不同产地提供科学参数。     

硫同位素测试技术研究进展

硫元素在自然界中分布广泛，有-2、-1、0、+4、+6等多种价态，常见的赋存形态包括硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、单质硫和硫化物等，在不同介质和形态中硫同位素组成存在明显差异。通过硫同位素组成差异能够示踪硫元素来源和转化过程。因此，硫同位素组成广泛应用于环境科学、地球化学、矿床学、地质学等多个科学领域硫循环过程示踪的研究。硫同位素分析测试技术的发展和创新是硫同位素组成应用研究的基础和前提。本研究综述近十几年来已经被广泛使用和当前正在发展完善，以及新出现的硫同位素分析技术，并对硫同位素不同分析方法，包括不同类型仪器、不同前处理方法等的基本原理、优缺点、适用的样品类型、研究现状及未来发展方向进行了归纳和总结，为硫同位素分析测试技术发展、应用和研究提供参考。     

离心法制备稳定同位素综述

稳定同位素被广泛应用于核能、公共安全、环境、工业、农业、医学以及基础研究等不同领域。稳定同位素分离方法有电磁法、气体扩散法、热扩散法、蒸馏法、化学交换法、激光法以及气体离心法等。随着离心分离技术的发展和成熟,越来越多的稳定同位素采用离心法来分离。本文首先对稳定同位素进行了统计和分析,然后对离心法分离稳定同位素的基本原理、技术特点、国内外主要研发情况进行了重点阐述,最后对离心分离稳定同位素技术国内外目前存在的差距进行了分析。     

稳定同位素技术在我国食品安全检测领域的应用进展

为了深入了解稳定同位素技术在近十多年来食品安全领域的应用热点,本文着重关注国内科研领域的相关研究,从稳定同位素比值测定在食品溯源技术中的应用、稳定同位素技术在食品真实属性鉴别中的应用、稳定同位素内标试剂与同位素稀释质谱法结合的检测技术在食品中有害物质检测中的应用等三个方面综述了稳定同位素在食品安全领域的快速发展及已经形成规范的技术水平。随着稳定同位素技术的发展及数据库的积累,相关理论不断完善,其必将在食品安全领域成为至关重要的应用技术之一。     

稳定碳同位素技术在生态系统研究中的应用

稳定碳同位素技术因具有示踪、整合和指示功能,检测快速、准确,在生态学、水文学和地球科学研究领域中得到了广泛应用。本文综述了稳定碳同位素技术在土壤碳循环、植物生理生态反应、树木对气候变化的响应、同位素模型等研究领域的新应用,发现在环境因子和基因型之间的交互作用对δ¹³C的影响、水分利用效率对多因素相互作用的响应、多同位素源分析模型不确定性等方面还有一些问题亟待解决,期望本文对稳定碳同位素在生态系统中应用现状、存在问题以及前景展望方面的总结对今后的相关研究有所裨益。     

多组分同位素分离级联设计方法研究

针对长期稳定生产的同位素,在不考虑产业链技术革新的前提下,级联的利用率是直接影响同位素成本的关键。因此可以通过合理的级联分离及结构设计,提高级联利用率,降低同位素成本。在多组分同位素分离中,没有理想级联的概念,暂无通用化的设计方法,为此以准理想级联设计结合规模级联的圆整化思路,开展多组分同位素分离级联设计方法研究。研究结果表明,设计级联的利用率相较于通用性较强的矩形级联可提高约20%的生产能力,分离成本大幅下降,该设计方法可用于长期稳定生产的多组分同位素分离级联的设计。     

美国同位素生产和应用

同位素,包括放射性同位素和稳定同位素,对美国社会和经济发展、科学技术进步做出了重要贡献。本文对美国的主要同位素生产机构、设施和能力,未来需求及满足其未来需求所应采取的措施等几个方面做了简要叙述。     

一种质谱数据处理方法的扩充及程序化

在质谱分析稳定同位素标记化合物时,由于在某些标记物(特别是某一特定同位素的多标记物)上存在附加质子碎片,因而可导致测试误差增大。针对标记物中有多位标记的情况(如存在三、四、五、六位标记的分子),我们推导了多组实系数高次方程,求出实际标记的丰度;消除了附加质子碎片带来的误差。同时,将推导出的算法在PDP11/79计算机上用FORTRAN-77语言实现了程序化,使计算工作方便地进行。     

基于严重事故剂量后果的堆芯重要核素选择

用于事故放射性后果评价的事故源项与堆芯源项密切相关,而通用的堆芯源项程序,如ORIGEN的计算结果包含几百个甚至更多的核素,如何在大量核素中筛选出重要核素,对于简便、准确地进行放射性后果评估具有重要意义。通过对事故后核素迁移至环境的跟踪,评价每个核素对最终放射性后果的贡献。结果显示30～50个核素的剂量贡献即可包络95%以上的剂量后果,这些核素可作为计算的基准,也是堆芯源项核素选择的依据。计算方法对剂量后果评价具有重要的参考价值。     

煤炭中铅同位素分析方法研究

同位素比值是污染源解析的基础,为了探索燃煤污染源解析的可行性,本研究建立煤炭中铅同位素的分析方法。采用灰化-微波消解相结合的方式,将煤样转换为溶液状态,用PB树脂(冠醚类)萃取色层法,将铅和大量基体元素有效分离,用多接收电感耦合等离子体质谱法测定铅同位素比值。利用NIST 981标定天然铅溶液的铅同位素比值,应用建立的分析方法,测定~(208)Pb/~(207)Pb、~(206)Pb/~(207)Pb的同位素比值,相对误差小于0.03%。钠、镁、铝、铁、钛、锰等元素的去污系数均大于400。结果表明,该方法有效、可靠,测定标准煤样(NIST 1635a、NIST 1632d)、山西大同煤样和攀枝花煤样的~(208)Pb/~(207)Pb、~(206)Pb/~(207)Pb同位素比值,精密度均大于0.2%,两地煤样同位素比值变异为6%~10%,初步验证了建立全国煤炭中铅同位素比值背景数据库的可行性。     

离心萃取级联分离锂同位素的数学模型

萃取法分离锂同位素有望替代汞齐法消除汞害,但需多级萃取才能获得高丰度同位素,采用离心萃取机替代萃取澄清槽形成萃取级联系统可提升分离效率。基于萃取法分离锂同位素、离心萃取分离原理和级联理论,借鉴气体离心级联分离同位素的方法,引入分流比概念,建立了离心萃取级联分离锂同位素单级、多级的数学模型和级联的平衡时间模型,对离心萃取级联分离锂同位素进行计算分析。离心萃取级联是一种类似全回流矩形级联形式,取料量对级联级数有着很大的影响,级联存在最大取料丰度限制,级联平衡时间受到目标丰度和离心萃取机级停留时间(处理能力)影响,采用多步法级联可有效减少平衡时间。该数学模型可指导工艺的设计,为下一步的产业化应用提供理论依据。     

熔化靶技术用于在线同位素分离器

将熔化铅靶技术应用于在线同位素分离器。６００ＭｅＶ中能＾１８Ｏ束轰击熔化铅靶的反应产物通过传输管扩散进入离子源,由带传输系统进行了汞同位素的收集和传输。实验观测到了汞的若干同位素的γ射线。     

以三氯化硼为介质离心分离硼同位素

为了实现硼同位素的分离制备,采用气体离心法,以三氯化硼为工作介质进行离心分离研究。通过单机分离实验,对三氯化硼样品进行质谱分析,得到不同供料流量、分流比条件下的基本全分离系数,并在此基础上进行富集硼-10的离心分离级联计算。结果表明,以三氯化硼为工作介质离心分离硼同位素可行;三氯化硼的基本全分离系数可达1.08;使用30级矩形级联或60级相对丰度匹配级联一次分离可以获得丰度大于60%的硼-10同位素产品,二次分离可以获得丰度大于90%的硼-10同位素产品。该研究的开展可为离心法生产高丰度硼同位素产品提供参考。