利用石生苔藓中硫同位素示踪大气硫源的变化规律

为探讨石生苔藓硫同位素组成特征对区域性大气硫源的指示作用,连续两年采集鄱阳湖生态经济区内的石生苔藓样品,测定δ³⁴S值;并结合已有的雨水、煤的硫同位素值等相关研究数据进行对比分析。样品δ³⁴S值均偏正,平均为+4.9‰,取值范围为+1.9‰~+9.6‰;石生苔藓δ³⁴S值与空气中SO₂浓度呈负相关关系;南昌、抚州两市苔藓δ³⁴S值的取值范围与其对应城市大气降水δ³⁴S值的变化区间相接近;研究区内土壤相对富集重硫,且土壤中可溶性硫主要受大气硫沉降影响。结果表明,石生苔藓的硫同位素组成对区域性大气硫源具有指示意义,鄱阳湖生态经济区大气硫沉降的硫源主要来自人为成因硫和生物成因硫,可能还有远距离传输硫等其他硫源的影响。     

AG-MP-1M在氢溴酸体系中分离镉的方法

Cd同位素质谱分析中存在的质谱干扰有¹¹⁰Pd、⁷⁰Zn⁴⁰Ar、⁹⁵Mo¹⁶O、¹¹²Sn、¹¹³In、¹¹⁴Sn和⁹⁸Mo¹⁶O等。因此在分析前应将Cd元素与产生干扰的其他元素分离,以避免测量过程中的质谱干扰。目前分离Cd的常用方法通常采用盐酸体系,分离过程中存在Sn与Cd分离困难的问题,操作步骤繁琐且淋洗体积大。针对上述问题,本工作开发了用阴离子树脂AG-MP-1M在氢溴酸体系中分离Cd的方法,采用混合酸消解的方法将样品消解完全后,用1 mL 0.25 mol/L的氢溴酸溶解样品并上柱,用3 mL 0.25 mol/L氢溴酸淋洗后可将绝大部分Sn、Zn、Mo等元素分离,然后用1 mL 2 mol/L盐酸和3 mL 0.5 mol/L盐酸淋洗Pb等其它元素,最后,用3 mL 0.002 mol/L盐酸解吸Cd。实验表明Cd回收率可达99.1%,且能将Sn、Zn、Mo等产生干扰的元素完全分开。采用此方法分离Cd总的淋洗体积为10 mL,和之前文献报道的方法相比大量减少了淋洗体积。该方法提高了Cd的分离效果,节约了实验流程时间,可用于Cd含量测试和Cd同位素测试的前处理工作中。     

基于稳定同位素比率差异的西湖龙井茶产地溯源分析

通过测定不同产区扁形茶稳定同位素比率,借助化学计量学工具探索建立西湖龙井茶产地区分模型。从山东、四川、浙江、贵州等扁形茶主产区代表性取样,采用稳定同位素质谱测定样品中碳、氢、氧、氮、锶、铅、镉稳定同位素比率,对其进行方差分析,采用逐步线性判别（FLDA）、决策树C5.0和神经网络方法构建模型进行产地区分。结果表明,不同产地扁形茶中稳定同位素比率表现出产地差异。δD、δ¹⁸O受陆地效应和高程效应影响较大,并且二者有较好的正相关关系,⁸⁸Sr/⁸⁶Sr比值随地区纬度增加而增大,在不同产地扁形茶间差异尤为显著。FLDA和BP-ANN模型对外部样本的预测能力相对较差,分别为76%和84%;决策树算法模型回代验证准确率为91.35%,对外部样本的预测准确度达到92%。结果表明,在西湖龙井茶产地判别中,采用基于稳定同位素比率的决策树算法模型可取得较好的效果。     

分光光度计法测量氨基聚醚的专属性

氨基聚醚(K_2.2.2)含量是¹⁸F-FDG质控中的关键指标,比较了两种常用测量K_2.2.2方法的专属性。分别采用分光光度计和半定量TLC 碘显色法测量了14个样品,其中9个阴性样品、2个阳性样品和3个供试品,并与LC-MS/MS测量对比。结果显示：9个阴性样品经分光光度计法测量均为阳性,K_2.2.2的测量结果在6.7～470.0 μg/mL;2个阳性样品结果偏高（53,73 μg/mL）,3个供试品的K_2.2.2含量在14.3~19.2 μg/mL;半定量TLC 碘显色法测量9个阴性样品结果为阴性,2个阳性样品半定量结果与实际一致,3个供试品的K_2.2.2含量低于10 μg/mL;LC-MS/MS法测量的14个样品的结果与半定量TLC 碘显色法的结果一致。以上结果表明,半定量TLC 碘显色法测量K_2.2.2的专属性较好,适用于测量¹⁸F-FDG溶液中K_2.2.2含量。     

秦山核电基地外围植被中14C水平分布研究

为了解秦山核电基地外围¹⁴C的水平分布与规律,本文采用加速器质谱法（AMS）对秦山核电基地外围6.5 km以内的植物样品（苔藓、松针）与食物样品中的¹⁴C比活度进行测量。测量结果显示：苔藓样品的¹⁴C比活度范围为223.0～265.6 Bq/kg C（本底为223.8 Bq/kg C）,¹⁴C比活度随距排放点距离的增加呈降低的趋势,在距排放源6.5 km处达到了本底水平。与松针相比,苔藓更适合做核设施¹⁴C排放的指示植物。苔藓样品的¹⁴C比活度分布规律表明,¹⁴C气态污染物在大气中的扩散受地形和风向因素的影响。食物样品的¹⁴C比活度比参照样品高8.5～13.0 Bq/kg C（大米样品除外）,给当地公众带来的附加剂量为0.5 μSv /a。     

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)进展

锦屏深地核天体物理实验（JUNA）项目将利用中国锦屏深地实验室（CJPL）的良好条件,在天体物理伽莫夫能量窗口开展核天体关键反应²⁵Mg(p,γ)²⁶Al、¹⁹F(p,α)¹⁶O、¹³C(α,n)¹⁶O和¹²C(α,γ)¹⁶O的直接测量。目前已成功完成400 kV强流加速器和ECR离子源的研发,获得了400 keV、10 mA的质子束流和一价氦离子束流及800 keV、2 mA二价氦离子束流。大功率固体靶的研制及实验数据获取系统的建立也已成功完成。超低本底快中子探测器、4π BGO探测器阵列以及大立体角带电粒子探测器阵列已研制组装完成,并测量了地面和锦屏地下实验室的本底水平。总体来说,JUNA项目整体进展顺利,完成了中期设立的目标并通过了基金委评估（A级）和国际评估。     

同位素示踪农业应用的研究热点

为深入了解同位素示踪技术的特点和优势,重点总结了近年来在农业科学相关领域的一些应用研究热点。¹⁵N、³²P示踪为揭示作物营养元素有效转化机理,创建养分高效利用技术模式提供重要支持。¹³C、¹⁵N示踪在土壤有机碳循环、温室气体减排研究中,凸显了独特优势。¹⁴C示踪为我国自主创制的新农用化学物质生态环境影响评价,提供重要技术支撑。稳定性同位素比率、δ¹³C等同位素指纹技术,为明确农田污染物的环境行为、解析污染源,提供了重要手段;为国家名特优农产品原产地溯源,提供原创的技术性思路。¹⁰⁹Cd、⁶⁵Zn示踪为揭示土壤重金属镉、锌污染环境行为,提供不可或缺的技术支持。环境核素⁷Be、¹³⁷Cs示踪在生态系统稳定性研究方面,发挥了不可替代的作用。     

热电离质谱直接测定铀氧化物中氧同位素

本文研究了热电离质谱（TIMS)直接测量粉末状铀氧化物中氧同位素的方法,涉及主要测量条件包括环境中氧、样品带材料、样品颗粒大小和测量方式等对测量结果的影响。对仪器的相关测量参数进行了优化,并建立了TIMS直接测量粉末状铀氧化物中¹⁸O、¹⁶O原子个数比的方法。对TIMS法与经典测量氧同位素的氧化法的测量结果进行了比较,两者的相对偏差为0.2%。TIMS法的¹⁸O、¹⁶O原子个数比测量精度优于0.28%。     

13C同位素的分离工艺设计与实验研究

本文综述了在¹³C同位素的分离研究中建立“数值模拟+实验研究”的工程化研究方法,完成了一氧化碳低温精馏法分离稳定性同位素¹³C的计算机辅助设计,以及低温精馏工程实验研究。通过CO低温精馏单塔实验测定了¹³C同位素分离体系的基础参数;利用计算机辅助设计了¹³C分离二塔级联工艺,并得到了级联装置的优化参数;通过低温精馏分离¹³C二塔级联实验,对优化设计结果进行检验。研究结果表明,课题建立的“数值模拟+实验研究”相结合的工程研究方法可靠,在¹³C同位素分离中得到了实际应用;课题建立的研究方法提高了¹³C同位素分离的设计水平、降低了实验成本、提高了研发效率,为¹³C同位素分离工业化生产装置的设计提供了可靠的技术方法。     

稳定同位素13C或D标记对甲氧基苯甲酸的合成

稳定同位素标记对甲氧基苯甲酸是防腐剂、香料及药物等稳定同位素标记内标试剂合成中的重要中间体。本文以尼泊金乙酯(对羟基苯甲酸乙酯)和碘甲烷-¹³C或碘甲烷-D₃为原料,碱性条件下经2步反应合成对甲氧基苯甲酸-甲氧基-¹³C和对甲氧基苯甲酸-甲氧基-D₃。通过单因素实验确定适合的反应温度、物料摩尔比、反应时间,优化工艺参数为：反应温度为80 ℃,物料摩尔比n(碘甲烷-¹³C/D₃)∶n(尼泊金乙酯)=1.15∶1,反应时间为6 h。产品经液质联用仪（LC-MS）测试化学纯度和同位素丰度、经核磁共振（¹H NMR）进行结构确认,对甲氧基苯甲酸-甲氧基-¹³C的收率为91.12%,碘甲烷¹³C利用率为79.32%,产品熔点为186.5~187.8 ℃,化学纯度为99.1%,¹³C同位素丰度为99.0%;标记对甲氧基苯甲酸-甲氧基-D₃的收率为90.49%,碘甲烷-D₃利用率为78.70%,产品熔点为186.3~188.1 ℃,化学纯度为99.0%,D同位素丰度为98.1%。     

基于湿法氧化法测量放射性废树脂中3H和14C的方法

基于湿法氧化法对核电厂产生的放射性废树脂进行前处理,建立了树脂中³H和¹⁴C的测量方法,分析了影响方法回收率的因素,并对国内某核电厂废树脂中的³H和¹⁴C进行了测量。结果表明,H₂O₂浓度对方法回收率影响最大,在最优的氧化条件下,方法回收率达96.8%;³H和¹⁴C最小可探测比活度分别为41 Bq/g和1.3 Bq/g;¹⁴C测量结果与《生物样品中¹⁴C的分析方法 氧弹燃烧法》(GB/T 37865-2019)的测量结果相比,无显著性差异,¹⁴C测量精密度为10.2%。对国内某核电厂废树脂进行测量,³H和¹⁴C的平均比活度分别为（6 134 ±640） Bq/g和（2 724±147） Bq/g。     

AMS-14C样品制备系统的研制及其性能研究

为了开展加速器质谱仪（accelerator mass spectrometry, AMS）在¹⁴C测量方面的研究,研制了可采用锌法、氢法、氢化钛法制备¹⁴C样品的装置,该制样系统以石英玻璃为主要结构材料,分为以下三个单元：系统真空维护单元、CO₂纯化单元和CO₂还原单元。为验证此装置的可靠性,进行了系列 ¹⁴C样品的制备实验,得到的石墨产率基本达到80%,同时对商业碳粉、树木的含碳量与实验过程中测量区域对应的CO₂量进行了线性拟合,结果呈现明显的线性关系。对一批标准样品和本底样品进行AMS测试,结果显示每个样品¹²C^-的引出束流均大于20 μA,系列空白样品的测量结果表明,¹⁴C/¹²C丰度比平均值为1.061×10^-15,样品制备系统稳定且在制样过程中引入的碳污染较小,符合制样要求,现代木头样品的AMS绝对测量值为（9.13±0.05)×10^-13,与预期值~9.0×10^-13相符合。上述结果表明,该系统结构紧凑,能避免相互污染,高效且便于操作,满足AMS对¹⁴C样品的测试要求。     

同位素10B靶的制备

为准确测量¹⁰B(n，α)⁷Li和¹⁰B(n，t2α)的反应截面，需制备质量厚度为50～350 μg/cm²的¹⁰B靶。本文系统研究了同位素¹⁰B靶的制备工艺，确定了“压片-烧结-蒸发”三步法制备¹⁰B靶。研究了基片温度对¹⁰B膜生长过程、结构和膜基结合力的影响，测试和分析了¹⁰B靶的不均匀性。结果表明，利用间歇式静电聚焦微调电子轰击法制备同位素¹⁰B靶，蒸发速率应低于0.02 μg/(cm²·s)；灯丝平面与¹⁰B柱的最佳距离为10.5～11 mm；生长的¹⁰B膜随基片温度的升高而致密并逐步结晶，膜基结合力也更好，最佳基片温度约为300 ℃。对于尺寸为Ø80 mm同位素¹⁰B靶的制备，不均匀性可控制在10%以内。已经成功在Ta和Al基片上制备了厚度<350 μg/cm²的¹⁰B靶用于核物理实验测量。     

14C同位素研究进展

¹⁴C是一种重要的放射性示踪剂,能够揭示物质的分布、代谢机制及迁移路径,广泛应用于生物医药、农业、地质和环境等领域。近年来¹⁴C标记化合物的需求不断增长,其应用研究领域不断拓展。本文总结了¹⁴C同位素的来源、制备和分离纯化方法,¹⁴C标记化合物的制备和结构鉴定方法,以及¹⁴C标记化合物在相关研究领域的应用情况,着重探讨了¹⁴C同位素分离纯化技术的发展现状和趋势,希望在解决¹⁴C排放污染的同时,实现¹⁴C的资源化利用,并促进¹⁴C应用研究的进一步发展。     

基于动态模拟计算的低温精馏分离13C同位素丰度分析

低温精馏法分离碳同位素（¹²CO/¹³CO）的分离系数仅为1.007,且分离操作工况苛刻,富集平衡时间长,为降低工业化装置运行风险,实现¹³C同位素富集的动态过程理论预测是工业化技术研究中亟需解决的问题。为此,本文通过采用Aspen Dynamics模拟研究CO低温精馏分离碳同位素的动态过程,获取¹³C同位素在全回流、浓缩富集、连续精馏操作条件下的丰度分布等值图,实现¹³C同位素在时间和空间两个维度内丰度变化过程的可视化。将上述操作条件下的动态模拟值与试验值进行对比分析,结果显示,两者吻合较好,且富集平衡时塔底¹³C丰度和富集平衡时间的相对误差均在15%以下,验证了所建立的低温精馏分离¹³C同位素动态模拟计算方法的准确性,可进一步用于高丰度¹³C同位素生产装置中丰度变化过程的理论预测。     

堆后铀产品中232U测定方法研究

²³²U是燃料元件制造中需严格控制的铀同位素,为此,需建立一种准确的测量方法。本工作建立了一种α谱仪和质谱法相结合测定铀产品中²³²U含量的新方法。采用质谱法测量²³⁴U、²³⁵U、²³⁶U与²³⁸U的同位素丰度比,α谱仪测量²³²U的活度和²³⁴U、²³⁵U、²³⁶U、²³⁸U的总活度,即可计算出铀产品中²³²U的浓度。对于²³²U含量为1.118 ng/g的样品,16次测定数据的相对标准偏差为3.43%,证明该测量方法有效,可应用于实际样品的分析测定。     

特种高效填料用于13C分离的计算传质学研究

由于碳同位素分离系数仅为1.007,分离难度大,要获得99%¹³C的高丰度产品,需要近三千块理论级数,为有效降低工程化实施难度,需要采用特种高效填料实现¹³C的分离。为准确预测¹³C分离用低温精馏塔的传质性能,本文运用计算流体力学方法（CFD）,对自主研制的高比表面高效规整填料PACK¹³C进行计算传质学分析。通过研究气液两相在两片填料片组成的精馏单元内部相互传质现象,提出了一种耦合传质效率的CFD计算方法;并实现由局部精馏单元的传质模拟计算推广到对整塔传质性能的模拟预测。结果显示,计算传质学模拟值与低温精馏分离¹³C同位素的传质实验值吻合较好,等板高度（HETP）的模拟值与实验值平均相对误差为10.15%;分离功模拟值与实验值的平均相对误差为9.1%。本研究方法可推广运用于¹³C产业化装置的传质性能预测。     

同位素标记原儿茶酸-(13COOH)的合成研究

设计了以3,4-二甲氧基溴苯为原料,经格利雅反应制备得到格式试剂,通入¹³C标记的¹³CO₂气体,制备得中间体3,4-二甲氧基苯甲酸-（¹³COOH）。将中间体用BBr₃脱除甲基后得到粗产品,粗产品再经过活性炭脱色,冷却结晶得到原儿茶酸-（¹³COOH）。设计的合成路线操作简单,工艺流程短,副产物少,收率可达45%,¹³C同位素丰度稀释低。产物经HPLC、MS、¹H-NMR 和¹³C NMR表征,结果表明：制备的原儿茶酸-（¹³COOH）化学纯度＞99%,¹³C同位素丰度＞98%,作为重要的示踪剂,可为医药和化工领域研究提供基础。     

尿素14C胶囊中55Fe分析方法研究

为确保药品质量的可控性与安全性,需对尿素¹⁴C胶囊中的杂质核素⁵⁵Fe进行分析。本工作建立了尿素¹⁴C胶囊中⁵⁵Fe分析测量方法,样品经过AGMP-1阴离子交换树脂2次分离纯化后,用液体闪烁计数器（LSC）测量⁵⁵Fe的活度,同时计算了尿素¹⁴C胶囊样品中放射性杂质核素⁵⁵Fe的检测限,并对方法的专属性、耐用性和检测限进行了验证。结果表明,放射性杂质核素⁵⁵Fe的活度限值为小于等于¹⁴C活度的0.1%、干扰核素¹⁴C的去污因子大于10⁵、铁的化学回收率在57%～67%之间、测量1 h的检测限为0.4 Bq。     

ICP-AES法测定二氧化镎粉末中的杂质元素

建立了采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定二氧化镎粉末中Ca、Be、Cd等12种金属杂质元素含量的分析方法。采用HNO₃-HF混酸体系于聚四氟乙烯坩埚中溶解二氧化镎粉末样品,样品溶液进行调价后再用TEVA树脂柱进行预处理,接收的样品测试液采用ICP-AES法进行测量。结果表明,最佳分析条件为：取样量30 mg、样品溶解液采用过氧化氢在常温下调价约5 min、5 mol/L硝酸为淋洗液。在此条件下,元素的收率大于95%,各元素测量值的相对标准偏差为0.6%~4.8%（n=6）,方法的加标回收率为93%~108%、检测限为0.07~8 μg/g。