稀有气体同位素比质谱仪

中国北京，7月26日&mdash &mdash 2013年7月9日，由赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）主办的第二届&ldquo 北京稀有气体质谱用户会&rdquo 在北京香格里拉饭店成功举办，会议向全国用户展示了多接收稀有气体质谱的最新进展、技术和应用案例。来自中国科学院，中国地质科学院，中国工程物理研究院，中国地震局和多所高校的近30位国内用户代表参加了这次会议。 会议现场 稀有气体产品经理Doug Hamilton先生介绍新产品会上，稀有气体产品经理Doug Hamilton先生为国内用户带来精彩的演讲，介绍了稀有气体质谱的仪器发展进程及三款核心产品&mdash &mdash Thermo Scientific稀有气体质谱ARGUS VI、 Helix SFT和Helix MC Plus。值得注意的是这些全新仪器都融入了Thermo Scientific MAT253/Triton Plus/Neptune Plus无机质谱的领先技术，而成为稀有气体质谱革命性产品。同时，新产品的设计充分考虑了学科发展的需求，为稀有气体的研究应用带来强有力的工具和完善的技术解决方案。报告还展示了国外用户利用新一代仪器取得的令人振奋的实验结果，引起用户的对Thermo Scientific稀有气体质谱的极大兴趣。 Doug Hamilton为用户现场演示 演讲后，与会代表还考察了中国首台Helix MC Plus稀有气体质谱仪在中国地质科学院地质研究所安装调试的情况，并饶有兴趣地就技术问题同Doug Hamilton先生进行了深入交流。 稀有气体研究在中国发展方兴未艾，是研究地球与行星科学的重要手段，在油气，矿产，水文，核工业研究中亦有重要应用。这次会议为国内用户提供了分享交流新技术的好机会，同时为国内稀有气体质谱用户提供了切磋新技术、新应用的平台，为国内同行的深入交流和合作的创造了机会。关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码： TMO）是科学服务领域的世界领导者。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额130亿美元，员工约39,000人。主要客户类型包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与过程控制行业。借助于Thermo Scientific、Fisher Scientific和Unity&trade Lab Services三个首要品牌，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。我们的产品和服务帮助客户解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com 关于赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉等地设立了分公司，员工人数超过2400名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有5家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在北京和上海共设立了5个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队，在全国有超过400 名经过培训认证的、具有专业资格的工程师提供售后服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站www.thermofisher.cn

中国科学技术大学地球和空间科学学院特任教授邓正宾与多位国际学者合作，实现了钛稳定同位素组成的超高精度测量方法，应用刻画了地球形成早期到现代的地幔来源火成岩的钛同位素记录，揭示了地球地幔的运转模式是呈阶段性演变的以及现代板块构造体制下接近全地幔对流的模式只是地球演化近期的过渡状态。7月26日，相关研究成果以Earth’s evolving geodynamic regime recorded by titanium isotopes为题，在线发表在《自然》（Nature）上。　　地球自外向内主要分为地壳、地幔和地核。其中，地幔在660公里处存在地震波速的不连续界面，将地幔分为上地幔和下地幔两个圈层。在地球地质历史中，上、下地幔的物质交换会影响元素在地壳和地幔中的分配，对于理解类地行星的动力学和热演化十分重要。地球化学研究发现现代深部地幔保留了地球形成早期的稀有气体或短半衰期放射性核素的同位素记录，意味着下地幔存在原始物质的储库；而地震层析成像研究发现俯冲板片可进入下地幔，意味着现今上、下地幔存在大量物质交换，且现有交换速率下地球早期形成的储库应难以在漫长地质历史中得到保留，与地球化学观察所得结论相对立。在地壳熔融过程中，钛稳定同位素体系存在显著分馏，是用来示踪地壳-地幔的物质交换的良好工具；钛作为难熔元素，在变质和水岩作用过程中不易发生迁移，通过钛稳定同位素研究可以得到地球形成以来相对完整的地壳-地幔物质交换记录，为长期争论的地幔内部物质交换问题带来新的约束。　　邓正宾同丹麦哥本哈根大学等国际研究机构，采用最新一代多接收等离子体质谱仪开发超高精度钛稳定同位素分析方法，改进和优化样品处理流程和数据处理方法，将已有钛稳定同位素分析方法的分析精度提高了3-4倍以用来限定自然样品中微小的分馏信号。　　利用新的分析方法，邓正宾等对24件球粒陨石样品的钛同位素进行标定，确定全硅酸盐地球的钛稳定同位素组成和现在的上地幔存在显著差别。在此基础上，科研人员对比研究了全球从太古代到元古代（38亿年-20亿年以前）的地幔来源火成岩以及现代洋岛玄武岩样品。结果发现，早太古代（38亿年-35亿年）的样品和球粒陨石的钛稳定同位素组成一致；在35亿年到27亿年之间地球地幔来源火成岩样品的同位素组成随着时间逐渐变轻，直到与现代普通型大洋中脊玄武岩接近；而现代洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成与大洋中脊玄武岩存在差别，更接近全硅酸盐地球的组成特征（图1）。　　结合已有大陆地壳生长模型，研究推测目前地幔中的钛稳定同位素组成的变化可能反映：地球太古代（38亿年至27亿年前）上、下地幔的物质交流处于受限的状态（图2，f=0.2）；而该格局在现代已被打破，体现在现代洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成存在较大范围。对比其锶同位素组成，现代洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成变化无法单纯由沉积物或大陆地壳物质的再循环导致，代表了部分原始地幔物质的参与（图3）。这反映了现代地球内部原始地幔储库仍存在却在逐步被瓦解。　　该工作基于同位素分析技术方法的突破，综合研究地球地幔来源火成岩在地质历史中同位素记录随着时间的变化，发现地球地幔的运转模式不是一成不变的，即现代深俯冲板片可以进入下地幔以及接近全地幔对流的格局只是地球演化近期的过渡状态而不完全代表地球早期的动力学特征。该工作弥合了地球化学和地球物理对地球内部过程约束的矛盾；同时，在此基础上，亟需对地球地质历史中地幔物质交换模式及其演化具体控制机制开展更多研究，以更好认识类地行星的地质和宜居性演化。　　美国加州大学圣巴巴拉分校、英国卡迪夫大学、瑞士苏黎世联邦理工和法国巴黎地球物理学院的科研人员参与研究。图1.球粒陨石、古老地幔来演火成岩、现代大洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩的钛稳定同位素组成。图2.大陆地壳生长模型和地球地幔来源火成岩的钛稳定同位素组成随时间的演化。图3.现代洋岛玄武岩和大洋中脊玄武岩的钛稳定同位素和锶同位素组成，可见其钛稳定同位素组成的变化无法单纯由沉积物或大陆地壳物质的再循环导致。

生命起源与热水有关吗?地震预报中同位素技术会有新招?江西温泉有什么特点?南昌市酸雨有何规律?这些涉及人类起源和江西发展前沿的科学问题，东华理工大学孙占学教授课题组给出了答案。因取得重要突破和应用创新，该校"同位素技术在资源与环境研究中的应用"研究成果，荣获"江西省自然科学二等奖"(排名第一)，受到2009年江西省科技奖励大会的表彰和国内外专家的高度评价。　　探索生命起源与自然之谜　　所谓同位素，是指质子数相同而中子数不同，在元素周期表中占有同一位置的各核素称为该元素的同位素。同位素技术在地球与环境科学研究领域中广泛应用，是探索生命起源与自然之谜的重要手段。　　"我们研究发现，寒武纪生命大爆发的起因与大气氧浓度增高及海平面上升有关，并证实生命起源和演化与热水作用密切相关。"孙占学教授说："该成果对研究生物的起源与演化，具有重要的理论意义。"　　通过对江西省及其邻区地热系统的稀有气体研究，课题组不仅发表了该省第一批9个稀有气体同位素数据，填补了该区研究的空白，而且得到了稀有气体同位素可作为构造(地震)活动的指示剂的新认识。孙占学教授解释："地震爆发前，一般岩层会变形、产生裂缝，断裂构造会趋于活跃，这有利于地球深部气体的逸出，通过同位素示踪技术，我们可以查明气体组份的起源，并有望为预测地震提供辅助判据。"　　发现江西地热和酸雨的奥秘　　通过同位素技术，课题组对古环境与古气候、现代生态环境、矿床成因、资源勘查与地热等五个方面开展的深入研究，取得了系列创新性成果。　　以江西地热资源为例，课题组对江西赣北庐山温泉、赣中马鞍坪温泉、赣南横迳温泉等温泉的起源进行了研究，发表了江西省首批45个天然水的H、O同位素基础数据。他们还发现江西地下热水属大气降水深循环补给，年龄为数十至数百年，深部温度为70-120℃的中低温热水资源，具有良好的医疗价值，适合作为医疗保健、疗养、休闲、娱乐等方面的开发利用。　　此外，南昌市为我国重要的酸雨地区之一，硫是酸雨形成主要因素。经过对南昌地区大气降水的硫同位素研究，课题组发现，大气降水中硫同位素的季节变化规律：南昌地区酸雨中硫既有人为成因硫(主要是燃煤产生)，又有生物成因硫。在夏秋季节以生物成因硫为主，而冬春季节以人为成因硫为主。该研究为南昌的大气治理提供又一重要的科学依据。　　研究成果受国内外广泛关注　　创建于1956年的东华理工大学具有鲜明的核特色和地学优势，现设有"核资源与环境"教育部重点实验室、国际原子能机构铀矿地质和同位素水文学高级培训中心。2001年，该校孙占学、潘家永、杨亚新、王光辉等10多位教授组成的课题组，依托教育部重点实验室先进的同位素质谱仪等设备，在"江西省碳酸温泉气体的演化及其水文地质意义"等4项国家自然科学基金项目资助下，在同位素研究领域进行了长达八年的系统研究和协同攻关。　　近年来，孙占学教授课题组共发表论文110篇，其中SCI、EI、ISTP论文57篇，这些论文中有66篇次被国内外重要SCI刊物上的论文所引用，并有3篇论文被刊登在国际最著名的刊物《Nature》上的论文应用，160多篇次被国内刊物上的有关论文所引用。　　中科院院士汪集旸研究员、中国工程院院士钱七虎教授等对此高度评价："孙占学教授课题组进行同位素技术应用的开拓研究，取得重要突破，在许多方面的研究填补了国内空白。"