锶同位素

全球变暖增加了当地大气对水分的需求，导致许多地区降水减少，两者都会导致干旱。水汽可以在辐射冷却到露点温度以下的表面凝结成露水。露水因其对地表水平衡的重要贡献而被认为是一个重要水源，尤其是在半干旱和干旱地区。干旱地区，年露水量占降雨量的9%-23%。在热带岛屿旱季，露水可以作为一种替代水源。露水对干旱地区或干旱期植物的生存、生长和发育十分重要，例如带来夜间水分以及通过植物气孔或特殊的物理特征（如气生植物）直接被叶片吸收利用。因此，露水可以增加叶片的净光合产物积累，提高植物水分利用效率。露水还参与了大气中的化学过程，例如亚硝酸盐氧化物的昼夜（和夜间）循环。从1961-2010，中国露水频率降低了5.2天/10年，这主要是因为近地表增温和相对湿度（RH）下降。此外，中国干旱区露水频率下降率（50%）高于半湿润和湿润地区（40%和28%）。因此，随着全球气候变化，不同地区露水具有不同的趋势，需了解不同气候区域的露水特征以更好地预测未来露水动态变化。图片来源于网络，如有侵权请联系删除δ2H和δ18O是天然和传统的水文示踪剂，在追踪与不同类型水（例如降雨、降雪、露水、雾、地表水、植物水和冰芯）相关的不同水文气象过程中发挥着重要作用。两种质量分馏过程，平衡分馏和动力学分馏，是水相变过程中同位素差异的根本原因。它们分别由饱和水汽压和不同同位素的扩散速率决定。17O-excess（17O-excess = ln（δ17O + 1）-0.528×ln (δ18O + 1）），作为一种新的示踪剂，可用来提供有关水分输送、降雨和蒸发的额外限制，以探测水文和气象过程。与传统的依赖于温度和RH的同位素相比，17O-excess主要对10-45℃的RH敏感。δ′18O（δ′18O = 1000×ln（δ18O + 1））和 δ′17O（δ′17O = 1000×ln （δ17O + 1））之间的关系可用来更好的解释自来水和降水形成机制，区分干旱类型和纳米布沙漠不同类型的凝结。此外，利用17O-excess与δ′18O（或 d-excess）之间的关系（如实验室模型试验、降水和天然水体（河流、渠道、水井、泉水、地下水、湖泊和池塘））来推断经历平衡分馏或动力学分馏的不同水分蒸发过程是一种有效的方法。然而，到目前为止，还没有公布δ2H，δ18O，δ17O，d-excess和17O-excess日露水同位素记录。图片来源于网络，如有侵权请联系删除基于此，在本文中，作者于2014年7月-2018年4月从3个不同的气候区域（纳米布沙漠中部的戈巴布（沙漠气候）、法国尼斯（地中海气候）、美国中部印第安纳波利斯（湿润大陆性气候））收集了黎明前日露水。利用基于离轴积分腔输出光谱技术的三参数水汽同位素分析仪（T-WVIA-45-EP）同时分析了露水的δ2H，δ18O，δ17O，然后计算了d-excess和17O-excess。该报告介绍了3个气候区域的日露水同位素数据集。在研究全球露水动力学和露水形成机制时，研究者可以利用该数据集作为参考。【结果】表1 戈巴布（2014年7月-2017年6月）、尼斯（2017年12月-2018年4月）和印第安纳波利斯（2017年1月至2017年10月）的每日露水记录汇总。图1 戈巴布（紫色）、尼斯（蓝色）和印第安纳波利斯（红色）露水的稳定同位素变化。图2 基于戈巴布、尼斯和印第安纳波利斯每日露水的δ18O和δ2H之间的关系及δ′18O和 δ′17O之间的关系（b）。请点击下方链接，阅读原文：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650310465&idx=2&sn=e1d3675059e7a6e4221f5633291cd304&chksm=bee1abbe899622a8ec8b2b200b841a8a8def0dc591af3b2ae6543b52a6c03d08f7ce4fd95b10&token=234254584&lang=zh_CN#rd

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 Atomic Spectrometry (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。

作为现代化国家综合实力的重要基础，关键核心技术是国之重器，要不来、买不来、讨不来。党的二十大报告强调，要以国家战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战。　　自1998年第一台自主研发的气体同位素质谱仪问世以来，四川红华实业有限公司分析研发中心始终坚持自主研发道路，走过20余载的探索之路，具有中核特色的自主创新发展蓝图徐徐展开，擦亮高精磁质谱中国智造新名片。　　质谱仪科研团队　　探索“无人区”　　质谱仪是核工业主工艺的“眼睛”，其重要性与安全性不言而喻。　　上世纪90年代，四川红华开启了自主研发之路。质谱仪研发涉及精密电子、精密机械、高真空、软件工程、自动化控制、电子离子光学等多项技术及学科，而摆在他们眼前的只有老旧的国外机器。他们一边使用老机器一边探索新方向，同时紧盯国际最新前沿技术,在艰难的求索中踯躅前行。　　在前一代科研人员积累的技术基础上，接过前辈接力棒的研发人员充分发挥运维经验优势,加速突破，终于在1998年的冬天筑梦成功——一台名为BFQT-5的气体同位素质谱仪样机在大山深处横空出世，“机器上的螺丝钉都是我们自己的”。该质谱仪填补了国内空白，其技术性能已达到国际同类先进水平。　　走出了科研人员完全掌握整机研发制造技术的第一步，又该如何持续改进样机并使其转化为生产力?2002年，四川红华与某研究院签订了商务合同，经过一年多的努力，第一台商用质谱仪成功交付用户，为开拓仪器市场打下坚实基础。　　此后的10余年里，科研人员以实现核用商用级质谱仪中国智造为目标，不断创新设计、优化性能、完善工艺，使之定型并达到批量生产的能力，共研制、销售了30余台质谱仪,销售产值达2亿元。　　BFQT-5的气体同位素质谱仪样机　　耕耘“丰产田”　　在研发中心大厅里，有一面特别的“专利墙”，墙壁上密密麻麻地挂着各式各样的专利证书——“高灵敏度同位素分析质谱仪离子源”、“一种高精密质谱仪磁分析系统”、“质谱仪薄壁冷阱的制造方法”……每一张证书都见证着一项关键技术被攻克，也见证着不同型号的质谱仪的孕育和落地。　　历经几十年如一日的不懈奋斗，仪器的分析精度越来越高、干扰越来越小、系统更加稳定可靠、操作更加便捷、功能愈发强大。此外，研发人员还完成了核能开发项目及高分辨质谱仪研制，参与完成科技部国家重大科学仪器设备开发专项项目。　　为实现质谱仪产业化，2020年7月，四川红华成立质谱仪开发部，一年后，2021年4月，分析仪器研发中心在成都温江成立，是国内唯一、世界第三家具有核用商用级高精磁质谱仪正向开发、设计、制造、销售、维护能力全链条的研发中心。　　“从开发部成立起，我们就一直致力于无机高精磁质谱的研究，不到两年就成功研制出G900和T900质谱仪，其各项性能指标均达到国际先进水平。”研发中心副主任李海军介绍道，“现在，我们是美国和德国之外第三个突破这项技术的国家。”　　为了突破这项技术，这位荣获多项国家“专利”的技术大拿，带领着研发人员，一步步调研、探索、尝试、推翻重来，仅设计图纸就达上万张。刚入职一年的四川大学研究生李浩云打趣道：“新时代的年轻人就得有一股‘闯’劲，才能冲破迷局，才能把高新技术、核心技术掌握在咱们自己手里!”　　擦亮“国字牌”　　“我们的研发方向，就是做国家需要的事!”研发中心主任林跃武表示：“国产质谱仪研发正处于‘冲顶’之时，尽管担有千钧，但绝不能有丝毫松懈，打造具有全球竞争力的‘国字号’质谱仪，也是我们每一个人的毕生事业与终极理想。”　　从青丝到白发，55岁的林跃武，是质谱仪科研团队中最年长且最有经验的专家，一直领航着科研人员奋战在质谱科研最前线。面对研发任务，他不顾心脏安装着支架的特殊身体状况，毅然挂帅出征，带领由老中青三代20多人组成的“科研铁军”再一次冲击“新高地”。　　欲流之远者，必浚其泉源。据研发人员介绍，研发中心已开发全谱系的特种气体同位素、热电离、双聚焦高分辨质谱仪，目前正在加速研发新型气体同位素、ICP质谱仪。这5种新型的超高灵敏设备，不仅对进样方式进行了拓展，也实现了同位素检测由中子密度法向质谱分析法的升级，更重要的是，它们将普遍应用于所有型态以及核工业特殊材料的分析。在持续提升技术的同时，研发中心将在未来不断拓展更多技术应用场景，最终使质谱分析技术在未来切入到生活的每个领域。