硼同位素分离技术

单体稳定碳同位素分析(C-CSIA)技术是示踪温室气体与环境有机污染物来源和过程的有力工具。目前，气相色谱-同位素比值质谱仪(GC-IRMS)是C-SIA的主流技术。近年来，光谱同位素分析技术进步飞速，且具有高效、便携、可现场布控、分析成本低等特点，在现场实时测量温室气体和二氧化碳地质封存场地逸散气体的同位素指纹方面优势明显。但是，该项技术目前主要应用于甲烷、乙烷、丙烷等小分子气体的碳同位素分析。适用于不同环境介质样品中各类化合物的碳同位素光谱分析技术仍缺乏方法优化和系统验证，主要技术难点是衔接混合样品的高效色谱分离和光谱同位素的同步分析。近期，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博士研究生张霁云及导师金彪、张干研究员、王强工程师与苏州冠德能源科技有限公司史哲工程师及齐鲁工业大学朱地教授联合攻关，采用气相色谱-中红外同位素光谱联用技术，在水中苯系物的单体碳同位素组成分析方面取得了突破。这项工作聚焦水中挥发性有机污染物的C-CSIA分析测试需求，联用气相色谱和中红外光谱，通过调节、优化气路设计以及光谱参数，采用固相微萃取(SPME)和预热顶空两种进样方式，实现了微克每升浓度级别水溶液样品中的苯、甲苯、乙苯、三甲基苯等物质的色谱分离与单体δ13C高精度分析。通过与GC-IRMS技术的分析结果对比表明此方法对于各目标单体的分析误差均在0.5‰以内。另外，我们应用这个方法观测到了页岩气水平钻井过程钻井液中三甲基苯的稳定碳同位素分馏。该方法稳定性强、精度高、并以氮气为载气降低了污染物C-CSIA的分析成本，更利于污染场地现场布控和现场测试(图1)。图1. 气相色谱-中红外同位素光谱联用方法建立、优化与页岩气开发场地应用图2. 测量系统构成与原理(左)及JAAS期刊封面(右)该项成果近期以主封面(Front Cover)文章发表在Journal of Analytical AtomicSpectrometry (JAAS) 杂志(图2)，该研究获得国家重点研发计划“页岩气开采场地特征污染物筛查和污染防控”(2019YFC1805500)和中国科学院仪器研发攻关预研项目(282021000003)资助。

2017年8月19日，由中国质谱学会、表面物理与化学重点实验室主办2017年中国质谱学会无机及同位素质谱学术会议在四川成都隆重揭幕。来自高校、科研院所、以及相关企业的200余人参加了本次会议。组委会邀请了相关质谱领域的院士和著名学者进行大会报告，同时举行分组专题报告和墙报论文展示，交流无机质谱、同位素质谱以及相关技术的最新研究、仪器研发和应用成果。 大会现场传真 会议由本次会议组织委员会主任、北京师范大学教授谢孟峡主持开幕，中国质谱学会副理事长、核工业北京地质研究院郭冬发研究员，中国工程物理研究院机械制造工艺研究所王宝瑞所长，中国核工业建设集团公司研究员李金英致开幕词，期待本次大会能够增进质谱事业的发展以及质谱设备研发水平的提高。简短的开幕仪式后，进入大会报告环节。中国钢铁研究总院王海舟院士做了题为《中国材料与试验标准的发展》的报告，介绍了材料与试验标准体系现状，以及中国材料与试验团体标准CSTM的情况。他强调标准应该是前端的、与技术同步。随后，中国核工业建设集团公司李金英研究员做了题为《质谱技术在核工业领域应用研究新进展》的报告，核工业北京地质研究院郭冬发研究员题为《铀矿物质谱成像分析》的报告，清华大学林金明教授做了题为《微流控芯片质谱联用细胞分析方法研究》的报告，中国工程物理研究院材料研究所廖俊生研究员做了题为《核材料研究中的无机质谱应用技术》的报告，上述权威专家的大会报告中，与“核”相关的报告有3个之多，可见无机及同位素质谱技术在核工业领域的广泛应用。 中国钢铁研究总院王海舟院士做了题为《中国材料与试验标准的发展》的报告 中国核工业建设集团公司李金英研究员做了题为《质谱技术在核工业领域应用研究新进展》的报告 核工业北京地质研究院郭冬发研究员题为《铀矿物质谱成像分析》的报告 清华大学林金明教授做了题为《微流控芯片质谱联用细胞分析方法研究》的报告 中国工程物理研究院材料研究所廖俊生研究员做了题为《核材料研究中的无机质谱应用技术》的报告 岛津公司倾情赞助了本次大会并披露了在无机及同位素质谱的最新研究成果。在“无机质谱技术及应用”分会上，岛津公司分析测试仪器市场部的资深技术专家石欲容博士做报告，重点介绍了岛津无机质谱的联用技术，岛津公司可以提供LC、GC、IC、CE、LA与ICPMS联用的所有产品及技术支持。她在报告中主要介绍了岛津的LC-ICPMS做汞形态分析及地下水中硼、溴、碘形态价态的同时分析。汞的形态分析需要考虑汞的残留，岛津公司的联用系统采用全惰性的液相色谱，PEEK材质的泵头、管路、进样针、联机组件的切换阀，同时也采用了一根带PEEK内衬的C18柱，将汞的残留降低到最低，在等度的条件下将二价汞、甲基汞、乙基汞进行了很好的分离。由于硼大量的工业化应用，加上水臭氧消毒过程将水中的溴、碘氧化成具有一定毒性的衍生物，岛津公司采用离子色谱柱，在等度的条件下同时分析了硼、溴、碘形态分析，同时加标回收、重现性、检测限都得到理想的结果。此外，岛津公司分析中心的技术专家还发表了多篇代表岛津公司先进水平的墙报，引起与会者的关注。 岛津公司分析测试仪器市场部石欲容博士做报告 岛津展台传真 并排而列的岛津公司分析中心的墙报发表引起与会者的关注 岛津分析中心孙友宝与他的发表墙报《电感耦合等离子体质谱法同时测尿的液中多种元素》人体内的痕量元素可以分为必需元素（如Se、Mo、Co、Cu、Zn 等)和有毒元素（如Be、 Pb、Cd等）两大类。通过对尿液中痕量元素的监测，本文参考《SFZ JD0107017-2015 生物检材中32种元素的测定电感耦合等离子体质谱法》，采用直接稀释前处理方法，使用岛津ICPMS-2030型电感耦合等离子体质谱仪测定了尿液中的多种金属元素的含量并通过加标回收率实验对方法进行了验证。实验结果表明，各元素线性相关系数大于0.999，该方法精度在5%以内，元素检测线在0.001-0.07μg/L，尿液样品回收率在90%～110%之间。该方法操作简单，定量准确，线性范围宽，可满足人尿中多种金属元素成分分析的要求。 岛津分析中心盖荣银与他的发表墙报《ICPMS-2030测定中药材甘草中砷、镉、铜、汞、铅元素的含量》对于中药市场的检查发现，市场上的甘草存在硫熏、细菌、重金属超标等问题，达不到药用要求，甚至出现伪品，冒充甘草出售。所以对于中药材甘草中砷、镉、铜、汞和铅重金属的测定非常重要。本文使用岛津ICPMS-2030直接测定中药材甘草样品中重金属元素的含量，并进行加标回收实验。加标回收率在98.6%～101%之间。该方法具有灵敏度高，检出限低，精密度高，分析速度快，操作简单，可行性高等特点，可以完全满足药典规定的 岛津分析中心曾力与他的发表墙报《ICPMS 同时测定人发中多种金属元素的含量》人体含有多种必需的、非必需的和有害微量金属元素。准确检测这些微量元素，有利于指导人们的膳食结构，控制人体体液的离子平衡，保障身体健康。本文采用岛津新品电感耦合等离子体质谱仪 ICPMS-2030 结合微波消解前处理方法，测定了头发样品中的 23 种金属元素含量的方法。将所建立方法应用于人发标准物质中的金属含量分析，分析结果线性相关系数良好， r0.9998，实验结果与标准值吻合，方法准确、可靠。该方法具有灵敏度高，检出限低，易于操作的特点，为人发样品中的金属元素测定提供了有用的参考。 岛津分析中心钟跃汉与他的发表墙报《HPLC-ICP-MS 法测定环境水样中的形态汞》水环境中的汞及其化合物是全球性污染物，是欧美、日本、俄罗斯和中国等多个国家优先控制的污染物之一。本文建立了联用岛津高效液相色谱 LC-20Ai 和电感耦合等离子体质谱 ICPMS-2030，使用PEEK column InertSustain C18, 4.6*250mm, 5μm 色谱柱分离测定环境水样地表水和地下水中无机汞、甲基汞和乙基汞含量的方法。将所建立方法应用于环境水样地表水和地下水中的汞形态分析，分析结果线性相关系数良好，r0.9998，加标回收率在 83.1%～106.6%之间，方法准确、可靠。该方法不仅可以同时分析不同形态的汞，并且具有灵敏度高，检出限低，易于操作的特点，为环境水样品中的汞形态分析测定提供了有用的参考。 在大会举办前夜，岛津公司举办了招待晚宴，为全体与会嘉宾提供了一个轻松交流的平台。岛津公司分析测试仪器市场部胡家祥部长发表了热情洋溢的致辞。首先他对能够在魅力城市成都与各位新老朋友相聚表示非常高兴。他在致辞中指出，目前在各个领域无机质谱和同位素质谱所发挥的重要日益显著，岛津公司不断革新与挑战，开发生产具有高附加价值的产品。岛津推出的ICPMS-2030电感耦合等离子体质谱仪具有显著优势，在推出后短短的一年中得到了包括医药、环境、疾控、农业、独立检测等领域众多客户的高度认可与好评。他在致辞的最后表示岛津公司将继续与中国用户密切合作，持续倾听客户声音，开发出真正适合用户需求的产品与应用。 岛津公司分析测试仪器市场部胡家祥部长发表致辞，表示岛津公司将继续与中国用户密切合作，持续倾听客户声音，开发出真正适合用户需求的产品与应用

2024年8月15日，上海凯来仪器有限公司与南京大学国际同位素效应研究中心达成战略合作，正式成立《飞秒原位同位素技术合作实验室》，揭牌仪式在南京大学国际同位素效应研究中心（现代工程与应用科学学院大楼）三楼举行。 上海凯来仪器有限公司与南京大学国际同位素效应研究中心成立的《飞秒原位同位素技术合作实验室》，聚焦地球科学和行星科学中在高空间分辨率上亟待解决的关键科学问题，将联合研发飞秒原位同位素测试技术，包括碳酸岩碳氧同位素，有机碳同位素，黄铁矿硫同位素，叁氧和多硫同位素的微米级高空间分辨率原位高精度同位素分析测试方法。中心主任鲍惠铭教授、彭永波教授、上海凯来总经理胡勇刚、副总经理梁燕共同为联合实验室揭牌。 揭牌仪式现场中心主任鲍惠铭教授表示：“飞秒原位同位素技术合作实验室旨在加强原位同位素分析技术发展和方法开发。未来双方需要共同努力，推动技术创新和科研发展，为同位素效应理论与应用研究打开新的大门。”中心彭永波教授表示：“目前对全样样品的同位素研究已经到达极限，需要从微米级空间分辨率进行原位分析，从而寻求空间分辨率和分析精度之间的平衡发展。上海凯来全自研的国产飞秒激光剥蚀系统性能远超国际水平，与上海凯来的合作将为中心提供更多技术支持和创新动力，双方将共同努力打造前沿科研平台。”上海凯来胡勇刚总经理表示：“飞秒激光剥蚀系统短脉宽、低分馏的特点在原位同位素分析的应用前景广阔。GenesisGEO新型飞秒激光剥蚀系统是全国首台全自研国产飞秒激光系统，我们一直坚持创新自主研发，做靠谱的高端国产仪器。公司与南京大学国际同位素效应研究中心达成正式合作，期待通过双方在仪器开发优化、原位同位素技术方法开发等方面的紧密合作，在飞秒原位同位素研究领域取得创新和突破性成果。” 仪式适逢2024同位素效应研学营召开，本次课程为期两天，来自全国各个高校及研究机构的近百名参会代表参加课程，并共同见证了合作仪式。揭牌仪式结束后，中心实验室负责老师和上海凯来工程师带领现场参加揭牌仪式和参加暑期同位素效应研学营的老师同学们参观了中心实验室，并现场演示上海凯来自主研发的新型飞秒激光剥蚀系统。南京大学国际同位素效应研究中心国际同位素效应研究中心（ICIER）是国家级引进人才鲍惠铭教授全职回国在南京大学创立的跨学科的独立的研究中心。中心以研究同位素效应为核心，促进各学科的交叉，融合和突破，解决重大交叉科学问题为使命，涉及的主要学科包括：地球、行星，大气、海洋，环境，考古，生态，材料，生命等科学。凯来上海凯来成立于2004年，起始于专业代理国际先进分析仪器，定位为专业技术服务商，聚焦专业细分市场，目前已经成为多个领域的领导者。上海凯来总部位于上海临港新片区海洋科技创业园，设有应用演示及服务实验室，客户定制产品及研发中心，专注于推广和研发前沿的元素分析测试解决方案。目前在北京，武汉，成都，青岛设有应用实验室，并处于快速扩展中。公司文化：“只有精英才能生存”。