朱建明：基于同位素双稀释剂MC-ICP-MS的低镉样品中Cd同位素组成的高灵敏度测定

发布时间：2020-06-08     作者：[科学研究院]    阅读：53次

　　镉(Cd)是全球公认的五大公害元素之一，世界卫生组织把镉列为汞之后的优先控制的食品污染物和人类致癌物。人体摄入过量的Cd，会导致肾脏、肝脏的功能衰退和骨骼的损害，严重者会出现骨痛病(又称痛痛病)。我国Cd污染的耕地达到了8000万亩，约占中国总耕地面积的约5%，土壤中镉来源、迁移途径和环境归趋等已成为影响民生健康的基本科学问题。

　　近年来Cd同位素体系已逐渐发展为一个新兴的地球化学代用指标，在Cd来源与过程示踪、海洋初级生产力估算和P-Zn等营养物质循环方面得到了广泛的应用。但由于目前的Cd同位素分析方法大多适用于高Cd(>1 mg/kg)的地质与环境样品，低Cd高基质样品中Cd同位素的分析仍面临一定程度的困难和挑战。

　　针对上述存在的问题，我校科学研究院“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体朱建明教授，与中科院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室和我校科学研究院韩贵琳教授课题组合作，带领其博士研究生在优化出低空白Cd分离纯化流程和改进现有干法进样系统的基础上，结合¹¹¹Cd-¹¹³Cd双稀释剂技术，在Nu Plasma II，Nu Plasma 3D和Neptune Plus型MC-ICP-MS上对国际常用的低Cd地质标样进行了系统分析与对比验证，取得了如下几点新进展：

　　(1)改良后的Cd纯化流程空白<0.1ng，回收率≥90%, 20ng的Cd量即可满足纯化的最低需求，能够适用于各种低Cd的地质与环境样品。

　　(2)在Neptune Plus型和Nu Plasma 3D型MC-ICP-MS上，当进样浓度为20-25 ng/mg时，标准溶液和地质标样的长期分析精度分别为0.035‰(2SD)和≤0.080‰(2SD)；5-10ng/mg时数据的准确度和精密度均在可接受的范围内，确认了10ng水平下测试 Cd同位素的可靠性和方法的普适性，使Cd同位素分析完全进入超低含量Cd样品分析的时代。

   (3) 首次报道了14个新的低Cd地质标样数据，为不同实验室数据的对比提供了参考标样。发现了玄武岩和水系沉积物中Cd同位素的组成是相对均一的，与初步估计的硅酸盐地球值(-0.044‰)相当。页岩中Cd同位素组成变化较大，与土壤中Cd同位素组成的变化相近。人发等动物器官相对富集轻Cd同位素，而陆生植物中往往呈现富集重Cd同位素的特征。

　　该研究率先使用普通型H锥和高灵敏度X锥组合，在提高Aridus II干法进样系统传输效率和稳定性的情况下，在MC-ICP-MS上实现了10ng水平下高灵敏度高精度Cd同位素分析技术上的突破。取得的成果不仅为不同实验间Cd同位素分析数据的质量控制提供了可供参考和对比的标样数据，而且也为岩石与地表环境中Cd迁移、转化和归趋等的生物地球化学循环示踪研究提供了技术上的保障。

　　 上述成果以封底文章发表于质谱类Top期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上：Decan Tan, Jian-Ming Zhu*, Xiangli Wang, Guilin Han, Zhuo Lu and Wenpo Xu, 2020. High-sensitivity determination of Cd isotopes in low-Cd geological samples by double spike MC-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 35: 713-727. (IF: 3.646)

    全文链接：https://doi.org/10.1039/C9JA00397E