用于铁同位素测定的海水样品自动处理

海洋中的生物可利用态金属元素，如铁，是浮游植物生长所需的重要营养物质，通常以极低的浓度存在，限制了浮游植物的生长。近年来，对海水中溶解态生物可利用金属元素的稳定同位素比值的测定，使人们对这些元素的生物地球化学循环有了更加深入的了解。特别值得注意的是，铁同位素比值可示踪开阔大洋中铁的来源。高精度同位素比值分析所需样品量一般不低于2ng，取决于所关注的元素和同位素。海水中微量金属元素和生物可利用金属元素自然浓度很低（1-100ngL-1），同时海水基体盐度很高，这就对样品采集和处理过程提出了更高的要求，既要大体积样品量（1-4L甚至更高）、又要去除基体的过程避免沾污。目前，已有手动处理样品的方法，该方法分为两步，即先通过富集柱富集并去除基体，然后再通过另一根色谱柱分离纯化（例[2]），其方法通常每次只能提纯1到2种元素。为此，我们研究了一种全自动的完整样品处理程序，该程序使用新开发的大容量（高达2L）海水预浓缩系统，并可以和市面上的色谱系统（prepFAST MC）连用。第一套自动化系统使用200µL seaFAST柱，对一系列过渡金属和稀土元素进行1000倍（400mL富集至400µL）预浓缩/基质去除步骤。然后，将前一步处理好的样品经过prepFAST MC纯化，并将铜、铁、锌元素分别洗脱并收集起来，用于同位素分析。使用HR-ICP-MS（Element2）测定元素浓度，用于计算总流程空白、回收率和拖尾效应。使用HR[1]MC-ICP-MS（Neptune Plus）测量以上方法处理的海水样品的Fe同位素比值，与使用已发表的批量提取和手动过柱纯化方法测量的样品进行精确度和准确性比较[2]。 Author： M.P. Field1， T.M. Conway33，B.A. Summers?， N. Saetveit， and J.C. Sakowski1 用于铁同位素测定的海水样品自动处理 海洋中的生物可利用态金属元素，如铁，是浮游植物生长所需的重要营养物质，通常以极低的浓度存在，限制了浮游植物的生张。近年来，对海水中溶解态生物可利用金属元素的稳定同位素比值的测定，使人们对这些元素的生物地球化学循环有了更加深入的了解。特别值得注意的是，铁同位素比值可示踪开阔大洋中铁的来源[1]。 高精度同位素比值分析所需样品量一般不低于2ng，取决于所关注的元素和同位素。海水中微量金属元素和生物可利用金属元素自然浓度很低(1-100 ng L-1)，同时海水基体盐度很高，这就对样品采集和处理过程提出了更高的要求，既要大体积样品量(1-4L甚至更高)、又要去除基体的过程避免沾污。 目前，已有手动处理样品的方法，该方法分为两步，即先通过富集柱富集并去除基体，然后再通过另一根色谱柱分离纯化(例[2])，其方法通常每次只能提纯1到2种元素。 为此，我们研究了一种全自动的完整样品处理程序，该程序使用新开发的大容量(高达2L)海水预浓缩系统，并可以和市面上的色谱系统( prepFASTMC)连用。第一套自动化系统使用200 uL seaFAS7柱，对一系列过渡金属和稀土元素进行1000倍(400 mL富集至400 uL)预浓缩/基质去除步骤。然后，将前一步处理好的样品经过prepFAST MC纯化，并将铜、铁、锌元素分别洗脱并收集起来，用于同位素分析。 使用HR-ICP-MS (Element 2) 测定元素浓度，用于计算总流程空白、回收率和拖尾效应。使用HR-MC-ICP-MS (Neptune Plus ) 测量以上方法处理的海水样品的Fe同位素比值，与使用已发表的批量提取和手动过柱纯化方法测量的样品进行精确度和准确性比较[2]。 ( 2 College of Marine Sciences， University of South Florida， St Petersburg， FL， USA. ) ( 3 School of Geosciences， University of South Florida， Tampa， FL， USA. ) 步骤1 - seaFAST Litre预浓缩海水中的微量金属 实验条件 ·热带南大西洋西部水深3000米的海水样 ·品样品体积370 mL ·200 uL seaFAST 柱 ·600 uL 10M HCI洗脱液 ·120分钟/样品 Vial+1M HCI dry down Blank·Cu： 11 pg·Fe： 23pg·Zn： 19pg sea FAST Litre Blank* seaFAST Litre Recovery* ·Cu： 38 pg ·Cu： 100.1% ·Fe： 134 pg ·Fe： 99.8% ·Zn： 34 pg ·Zn： 98.4% *3个样品的平均值 以蒸干并加1M HCI溶解的方式计算样品空白和回收率 步骤2 - prepFAST MC纯化分离，用于同位素分析 实验条件 ·用10M HCI洗脱的预浓缩海水样品·加载 600 mL ·100 uL Fe Zn Cu 柱(p/nCF-MC-FeZnCu-0100) ·加载 10M HCI·洗 10M HCI ·洗脱Cu、Fe和Zn组分 prepFAST MC Blank*prepFAST MC Recovery*prepFAST MC Carryover*·Cu： 7 pg·Cu： 92.8%·Cu： 500x·Fe： 119·Fe： 99.5%·Fe： 400xpg·Zn：·Zn：·Zn： 19 pg102.5%1500x *3个样品的平均值 第三步-apexQ+ Neptune Plus分析样品，获得精确的同位素比值 1.0 实验条件 0.9 ·配备Ni Jet采样锥和AIX截取锥的Neptune Plus ·Apex业氩气流量约~5L， 未加氮气增敏 ·雾化器流速~120 uL/min ESI PFA neb 。双稀释剂使用isoflex的57、58，加入比例1：2 ·同位素双稀释剂法的计算过程参考Siebert等人的经典方法 ·基于对NIST 3126a标准的重复分析，长期分析精度为0.36 +-0.04 每mil， 基于2年内15次运行中共计190个数据的统计值 0.0 0 2 4 6 8 10 Replicate Number 结论 开发了一种新的自动前处理方法，用于纯化海水中的铜、铁和锌，并测试了Fe同位素的准确性和精确性。该自动化方法的特点： ·高回收率 ·低空白 ·低拖尾效应 参考文献 2. Conway et al.，(2013)，ACA， 793， 44-52. Elemental Scientific， World Communications Drive， Omaha， Nebraska USA.