快速准确的重晶石Ba同位素分析方法取得突破

重晶石（BaSO₄）是Ba的主要矿物之一，其化学性质稳定、分布广泛、保存率高，对于反演古海洋生产力，制约海洋环境变化以及全球Ba循环有重要意义。近年来，MC-ICP-MS得到了快速发展，高精度的Ba同位素数据为古环境的研究提供了新的有力手段。最近，黄方教授课题组建立并优化了重晶石Ba同位素的分析方法。

重晶石Ba同位素测量的难点在于其难溶于水和酸。常用的重晶石溶解法是碳酸钠置换法，原理是过量的CO₃^2-置换SO₄^2-从而形成可溶于盐酸的BaCO₃。在前人的基础上，黄方教授团队建立了碳酸钠置换以测量Ba同位素的方法，他们特别严格检验基质效应以及置换过程是否产生Ba同位素分馏的问题。此外，他们还测量了6个BaSO₄含量不等（18 wt.%~100 wt.%）的重晶石标准物质的Ba同位素组成（图1），长期外部精度δ^137/134Ba好于0.05‰ (2SD)。

图1 重晶石标准物质的Ba同位素组成（碳酸钠法，Tianet al., 2019）

黄方教授团队进一步发现，重晶石不完全置换为BaCO₃时，重晶石的Ba同位素测量的结果依然不受影响，推测在重晶石的溶解过程中可能不会产生Ba同位素分馏。因此，他们用去离子水“洗涮”重晶石粉末（~200目），提取上清液并测量其Ba同位素。结果发现这种方法的测量结果与碳酸钠法的结果完全一致（图2），并且长期外部精度δ^138/134Ba好于0.05‰ (2SD)。相比碳酸钠法，水提取法极大的提高了重晶石Ba同位素分析效率，化学流程时间从5天缩短到了2小时。通过反复分析重晶石标准物质（图2），验证了水提取法的可靠性，这为重晶石的大规模地质应用提供了准确快速的技术支持。

图2 水提取法测量结果与碳酸钠法的对比(Tian et al., 2020)

 重晶石测量方法的两篇论文于2019和2020年发表在Journal of Analytical Atomic Spectrometry上（Tian et al., 2019, 2020）。该论文第一作者为博士研究生田兰兰，通讯作者为黄方教授。

论文信息：

[1]Lan-Lan Tian, Ying-Zeng Gong,Wei Wei, Jin-Ting Kang, Hui-Min Yu, Fang Huang *, 2020. Rapid determination ofBa isotope compositions for barites using H₂O extraction method andMC-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, DOI:10.1039/D0JA00078G.

[2]Lan-Lan Tian, Zhen Zeng, Xiao-Yun Nan, Hui-Min Yu, Fang Huang*, 2019. Determining Baisotopes for barite using Na₂CO₃ exchange reaction anddouble-spike method on MC-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry,34(7):1459-1467.

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D0JA00078G；

https://doi.org/10.1039/C9JA00064J.