基于高级氧化技术的锇同位素分析方法及其在自然水体中的应用研究

由于锇同位素具有不同于其他同位素体系的特性，在地质过程中具有独特的优越性，因此锇同位素引起了人们的广泛关注。准确获取河流、湖泊、地下水中锇元素浓度及同位素分布信息，对于探讨锇的地球化学行为、研究大陆水体对海洋锇的贡献、准确确定锇的滞留时间等具有重要意义。本项目提出了采用高级氧化技术实现锇的氧化，研究紫外光、液体放电等离子体高级氧化过程中锇的氧化行为，在不使用任何其他氧化剂的条件下实现锇的氧化，通过考察高级氧化技术参数、有机质、温度等的影响以及锇氧化动力学研究，解决样品中不同形态锇的完全氧化以及稀释剂同位素平衡的问题；利用双带技术减少干扰和提高N-TIMS的灵敏度；建立高灵敏、低流程空白的锇元素及同位素分析技术。以长江、黄河水系为研究对象，获得准确的锇元素及同位素比值信息，为深入研究锇元素地球化学行为，认识大陆水体对海洋锇的贡献、弄清海洋锇的滞留时间及锇的迁移规律等提供新的技术手段和方法。

Os 的化学分离纯化过程是制约Os 同位素分析的主要因素。现有方法中都要使用大量的氧化试剂，这就可能引起高的流程空白，因此，在采用上述方法进行Os 的分离纯化时，所使用的试剂、器皿等都要进行反复的纯化或清洗。因此非常有必要开发新型的Os 氧化方法以减少或避免氧化试剂的使用。高级氧化技术(Advanced Oxidation Technology, AOT) 是指利用原位产生的活性基团(例如羟基自由基、双氧水、臭氧等)来实现污染物的去除，避免或减少了氧化还原试剂的使用，近年来作为一种新兴的氧化技术已广泛应用于样品处理、持续有机污染物的环境污染治理等各个方面。本项目通过紫外光化学、等离子体化学高级氧化技术实现了锇的蒸气发生，为锇的分离纯化提供了新的手段，并初步将其应用到锇的同位素分析。. 我们发展的紫外光诱导的锇蒸气发生方法利用紫外光照射产生的活性粒子实现溶液中锇的高效氧化。本方法不需要任何的化学氧化剂，样品中的水在紫外光的照射下分解所产生的大量强氧化性的・OH取代了传统的化学氧化试剂就可以显著地把锇氧化为四氧化锇。与其他传统化学氧化蒸气方法相比，该方法比较简单、效率高（信号与雾化进样相比提高了30倍左右），而且不需要额外试剂的优点。并可以通过流动注射进样方式显著改善锇的残留问题，实现锇的快速测定。我们也初步将该技术应用于水体样品中锇的分离纯化，初步取得了较好的结果。. 我们还发展了新型的基于等离子体化学的锇蒸气发生方法。利用液体阴极放电等离子体区域产生的自由基、电子等活性粒子实现了锇的蒸气发生。与常规雾化进样相比，等离子体蒸气发生进样方法灵敏度提高了约28倍。我们对氧化过程中背景介质、载气流速、样品流速、等离子体功率和放电电流等影响因素进行了研究。在最优化实验条件下，实验的分析特性进行了分析。锇的检出限为0.51 ng/mL。本工作开展的液体阴极放电诱导蒸气发生在线锇测定方法灵敏度高、简单和不需要氧化剂，提供了一个地质或者环境水样锇测定的代替方法。此外我们还利用等离子体技术发展了Cd、Zn等元素的蒸气发生方法，并研究了非表面活性剂等对该蒸气发生技术的增敏作用；这些研究都表明等离子体高级氧化还原技术能够提供新型的高效样品引入手段，而且由于减少了化学试剂使用可以显著降低背景，非常适合用来开展低浓度样品的同位素分析。