中国科学家在Eu同位素分析技术上取得重大突破
中国科学家在Eu同位素分析技术上取得重大突破
稀土元素铕（Eu）的同位素分析技术近日取得重要突破。中国科学院广州地球化学研究所的研究团队成功将Eu同位素分析的精度提升至±0.04‰（2SD），这一成果发表在分析化学领域顶级期刊《Analytical Chemistry》上，并入选封面论文。
稀土稳定同位素是新兴的非传统稳定同位素体系，有望为探索天体形成、地壳演化、稀土成矿和海洋沉积等稀土循环提供新的信息。特别是Eu稳定同位素可能是破解Eu异常与“氧化还原条件”和“晶体化学效应”之间联系的关键。然而，目前已有的Eu同位素分析技术精度仍然不够高（2SD > 0.1‰），使得Eu稳定同位素在探索上述科学上难以充分发挥其优势。
针对这一技术性难题，中国科学院广州地球化学研究所吴昊博士生、白江昊博士后在韦刚健研究员指导下，基于前期研发的高精度Ce-Nd-Sm同位素分析技术，继续对高精度Eu同位素展开了攻关。经过反复的试验发现，基于AG 50W-X12+TODGA树脂的联合化学分离技术，完全可以实现单一稀土元素Eu的化学提纯，特别是该方法能够有效地将Eu从干扰元素（如钡（Ba）、钕（Nd）、钐（Sm）和钆（Gd））中分离出来，并能同时保证高回收率（99.4 ± 0.4%）和低空白（< 20pg）（图1）。此外，采用不同的岩石类型和上样量，Eu的洗脱曲线没有发生明显的漂移，证明了新方案的有效性。
图1 Eu与其它稀土元素分离的淋洗曲线
在Eu同位素测试方面，首次将Nd内标法应用于校正质谱测量（Nu 1700 MC-ICP-MS）过程中的质量歧视效应，实现了稳定Eu同位素组成δ153/151Eu的长期外部精度优于±0.04‰ (2SD)（图2），这比现有分析方法的精度提高了2-5倍。在此基础上，测定了多种地质参考物质的Eu同位素组成，发现正长岩具有低的δ153/151Eu值（-0.14 ± 0.04‰），暗示着Eu稳定同位素是示踪岩浆演化的潜力指标。综上，新建立的高精度Eu同位素分析技术将极大推动Eu稳定同位素地球化学的发展。
图2 Eu稳定同位素的外部重现性
图3 地质参考物质的稳定Eu同位素组成
图4 封面论文