校正质谱法测定氯同位素丰度和绝对氯原子量

目前国际采用的标准氯原子量由上世纪60年代采用精度较低的负离子质谱法测定，随着近年来同位素分析测试技术的长足进步，己成功建立了高精度、高灵敏度的Cs2Cl+-石墨-PTIMS方法，因此采用当前这一最好测试方法来对标准氯原子量进行重新校正十分必要。本项目将利用目前国际上最先进的表面热电离质谱Triton TI，采用高纯35Cl和37Cl同位素试剂，制备氯同位素系列校正样品溶液，采用高精度Cs2Cl+-石墨-PTIMS方法进行校正样品、氯同位素标准物质ISL 354 NaCl，天然海水样品以及NIST 975,NIST 975a氯同位素组成的高精度测定。采用仪器校正系数K值计算以上样品的绝对氯同位素组成和原子量，为IUPAC评价氯同位素组成和原子量提供依据。

本项目开展了氯同位素丰度和绝对原子量的精确测定和同位素地球化学应用研究，主要获得以下三方面的研究进展：（1）研究通过设计称量装置消除了溶液称量过程中蒸发效应引入的测定误差。采用高精度库伦滴定方法测定了由美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory, USA）购置高纯Na37Cl和Na35Cl同位素试剂中的氯含量。由精密称重配制获得系列人工合成的校正样品，在国内不同实验室分别采用两台热电离质谱仪（Triton Ti和VG 354）完成了系列校正溶液中氯同位素组成的测定。通过循环迭代计算方法确定了高纯Na37Cl和Na35Cl同位素试剂中原始37Cl/35Cl比值，并计算得到氯同位素自然丰度条件下两个质谱仪的平均校正系数。（2）在相同实验条件下完成三种国际氯同位素标准物质中氯同位素组成测定，通过校正质谱计系统误差分别得到NIST975、NIST975a和ISL 354 NaCl的绝对37Cl/35Cl比值为0.319876  0.000067、 0.319768  0.000187 和 0.319549  0.000044。本研究得到NIST975、NIST975a和ISL 354 NaCl中绝对氯原子量分别为35.45284(8), 35.45272(21)和35.45252(2)，这一结果与IUPAC-CIAAW于1999年发布的氯原子量值（Ar(Cl) 35.453(2)）相一致。在国际上首次给出了由海水制备具有氯同位素地球化学研究意义的国际标准ISL 354 NaCl中的绝对37Cl/35Cl比值。国际IUPAC原子量与同位素丰度委员会（CIWWA）前主席和执行秘书T. B. Coplen教授对本研究给予了高度的评价，认为本精密测量为自然科学研究做了重要贡献，将被IUPAC评价为氯同位素组成的最佳测量（Best Measurement）。（3）采用二元同位素（B-Cl）指标耦合方法开展同位素地球化学应用研究。根据盐湖沉积物－成矿流体中同位素组成特征和B、Cl元素在不同水体、水-岩体系或水-沉积物之间迁移、分配、富集过程中的同位素分馏机制，研究了盐湖资源富集成矿物源控制机制。为实现利用多元稳定同位素作为示踪剂研究矿产资源成因及其演化过程，正确评价矿产资源可持续开发的物源保障潜力、指导寻找新的矿产资源提供科学依据。