离子交换树脂法分离沉积物中锶和钕的影响因素研究_尹鹏.pdf

2018 年 7 月 July 2018 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 37，No． 4 379 －387 收稿日期 2018 －04 －17; 修回日期 2018 －06 －24; 接受日期 2018 －08 －10 基金项目 国家自然科学基金重点项目 41530965 ; 国家自然科学基金面上项目 41276071 作者简介 尹鹏， 化学专业。E- mail 17863962606163． com。 通信作者 何倩， 博士， 副教授， 主要从事元素及同位素原子光谱/质谱分析方法研究。E- mail heqian ouc． edu． cn。 尹鹏，何倩，何会军， 等． 离子交换树脂法分离沉积物中锶和钕的影响因素研究［ J］ ． 岩矿测试， 2018， 37 4 379 －387． YIN Peng，HE Qian，HE Hui- jun，et al． Study on the Factors Influencing the Separation of Sr and Nd in Sediments by Ion Exchange Resin［ J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2018， 37 4 379 －387．【DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 201804170046】 离子交换树脂法分离沉积物中锶和钕的影响因素研究 尹鹏1，何倩2*，何会军2，赵志琦3 1． 中国海洋大学化学化工学院，山东 青岛 266100; 2． 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100; 3． 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室，贵州 贵阳 550081 摘要 Sr 和 Nd 同位素是地质学研究中经典的同位素定年和示踪体系。传统沉积物中 Sr 和 Nd 分离方法通 常是利用 AG50W － X8 树脂分离 Sr 与稀土元素 REEs ， 再用 Sr 和 Ln 特效树脂分别对 Sr 和 Nd 纯化， 但对 于 Fe 元素含量较高的沉积物样品， 该方法对 REEs 的洗脱率偏低， 仅有50。另外， AG50W － X8 树脂高度、 洗脱酸种类、 Sr 特效树脂淋洗酸体积以及 Ln 特效树脂过柱方式对 Sr 和 Nd 分离都有影响。为分析上述因素 对 Sr 和 Nd 分离效果的影响， 本文以水系沉积物标准物质 GBW07309 为例进行了研究， 结果表明 ①高含量 的 Fe 会显著影响 Sr 和 Nd 的分离效果， 而 AG1 － X8 树脂可以有效去除 Fe; ②当 AG50W － X8 树脂高度为 1 mL， 硝酸作为洗脱酸时， Sr 和 REEs 的分离效果较好; ③Sr 特效树脂淋洗酸中硝酸淋洗体积达到 15 mL 时 可以有效分离 Sr 和 Rb; ④Ln 特效树脂采用重力过柱方式时 Sr 和 Nd 分离效果较好， 没有拖尾现象。本研究 解决了 Fe 对分离 Sr 和 Nd 的干扰， K、 Na、 Ca、 Mg、 Fe、 Rb、 Sm 去除率达到 99 以上， 完全满足 Sr 和 Nd 同位 素分析的要求， 为离子交换树脂法分离沉积物中 Sr 和 Nd 提供了较详细的前处理经验数据。 关键词 沉积物; 锶; 钕; 离子交换树脂; 铁; 稀土元素 要点 1 AG1 － X8 树脂可将目标元素与 Fe 分离， 消除 Fe 元素的干扰。 2 1 mL AG50W － X8 树脂高度和硝酸作为洗脱酸的条件可以有效地从沉积物中分离出 Sr 和 REEs。 3 Sr 特效树脂以 15 mL 8 mol/L 硝酸作为洗脱酸可以从较高基质离子样品中纯化 Sr。 4 Ln 特效树脂以自然重力柱的方式可以分离和净化 Nd。 中图分类号 O657． 75; O657． 63文献标识码 A 地质学研究中沉积物 Sr 和 Nd 同位素体系属于 传统的同位素地球化学研究对象， 是经典的同位素 定年和示踪体系， 被广泛应用于岩石成因与地幔演 化 ［1 －2 ］、 岩石风化［3 ］、 古海洋和古气候［4 －5 ］、 沉积物 物源示踪 ［6 －9 ］等研究中， 因此准确测定沉积物中 Sr 和 Nd 的同位素比值具有重要的地球化学意义。沉 积物中的 Sr 87Sr/86Sr 和 Nd εNd 值 同位素组成 常被用来识别和表征沉积物来源。如 Sr 和 Nd 同位 素数据确立了恒河河流系统的运移方式［10 ］， 为中国 东海确立了三个端元， 对东部陆架区沉积物“源 － 汇” 过程及陆海相互作用提供了科学依据［11 ］， 另外 Sr 和 Nd 同位素分析还说明了岩浆的组成， 这对于 东北亚大陆边缘的构成起到了重要作用［12 ］。但沉 积物中 Sr 和 Nd 含量相对偏低， Sr 大约 20 ～ 900 μg/g， Nd 大约 10 ～ 30 μg/g， 且样品基质复杂， SiO2 含量大约 60 ～ 80， Al2O3大约 12 ～ 19， 973 ChaoXing Fe2O3大约 1 ～ 8， K2O 大约 1 ～ 6［12 ］， 使得 预分离成为 Sr 和 Nd 同位素分析中的必需步骤。常 规方法大多是利用 AG50W － X8 阳离子交换树脂分 离沉积物中 Sr 和稀土元素 REEs ， 再用 Sr 特效树 脂和 Ln 特效树脂分别进行 Sr 和 Nd 的分离纯 化 ［13 －16 ］。据文献报道， 该方法对于 Fe 含量高的地 质样品， REEs 的洗脱率偏低 50 ［17 －18 ］， 因此如 何有效去除 Fe 元素是分离沉积物中 Sr 和 REEs 的 关键。文献报道了 AG1 － X8 树脂是大孔径强碱性 阴离子交换树脂， 碱金属和碱土金属阳离子通过交 换柱时， 因以阳离子形式存在不被吸附， 随淋洗液淋 洗出来， 而 Cu、 Fe、 Zn 在高浓度盐酸中形成络阴离 子， 可以通过盐酸洗脱下来［18 ］， 表明了 AG1 － X8 树 脂可以用来去除 Fe 元素的可行性。 离子交换树脂法是根据不同组分离子对固定离 子基团的亲和力的差别而达到分离的目的， 因而不 同的酸介质、 不同的酸浓度都会影响离子的洗脱顺 序 ［19 ］， 而且树脂床高度的不同也会影响树脂柱有效 踏板数， 影响离子在树脂中的保留时间， 继而对离子 分离效率产生影响［20 －21 ］。此外， 离子交换树脂不同 的淋洗酸体积会明显影响干扰离子的去除率和目标 离子的洗脱率 ［22 ］， 而且不同的洗脱速度也会明显影 响洗脱率。当树脂流动相采用较低的流速时， 一般 峰高较高， 分离度也较大， 但流速低， 洗脱时间延长， 又会降低单位树脂的生产能力， 而过快的流速则会 将阳离子交换树脂表面的有机基团冲刷移动［21 －22 ］， 因此找到合适的分离条件是离子交换树脂分离法的 关键。本文以水系沉积物标准物质 GBW07309 为 例， 主要探讨高浓度的 Fe 以及 AG50W － X8 树脂柱 高度和洗脱酸种类、 Sr 特效树脂淋洗酸体积以及 Ln 特效树脂不同过柱方式对 Sr 和 Nd 分离效果的影 响， 优化了采用离子交换树脂法分离沉积物中 Sr 和 Nd 的前处理条件， 为 Sr 和 Nd 同位素分析提供了可 靠数据基础。 1实验部分 1． 1仪器与工作条件 ICAP － Q 型电感耦合等离子体质谱仪 ICP － MS， 美国 ThermoFisher 公司 ， ICAP － 6300 型电感 耦合 等 离 子 体 发 射 光 谱 仪 ICP － OES，美 国 ThermoFisher 公司 ， 仪器工作条件列于表 1。 蠕动泵 MP －2100， 日本 EYEL4 公司 ， 精密电 子天平 MSE225P －000 － DU， 德国 Sartorius 公司 。 实验在 1000 级洁净实验室内完成。 表 1ICP － MS 和 ICP － OES 仪器工作条件 Table 1Measurement conditions of the ICP- MS and ICP- OES ICP － MSICP － OES 工作参数设定条件工作参数设定条件 等离子体功率1548 W射频功率1150 W 雾化气流量1．057 L/min最大积分时间30 s 冷却气流量13．82 L/min 辅助气 Ar 流量0．5 L/min 辅助气流量0．79 L/min冲洗泵速25 r/min 泵速40．0 r/min分析泵速25 r/min 样品间隔冲洗时间60 s垂直观测高度12 mm 测量模式KED样品冲洗时间30 mm 1． 2标准与材料 GBW07309 水系沉积物成分分析标准物质 购自国家标准物质研究中心 其中 Sr 含量 166 14 μg/g， Nd 含量 34 3 μg/g， 有机质含量低， 符合 沉积物性质， 对于沉积物中 Sr 和 Nd 同位素分离具 有可靠的参考价值。 稀土混合标准溶液和 K、 Na、 Ca、 Mg、 Fe、 Sr、 Rb 各单 元 素 标 准 储 备 溶 液 购 自 美 国 Inorganic Ventures 公司 浓度均为 1000 μg/mL， 介质均为 2的硝酸。 AG50W － X8 阳离子交换树脂 100 ～200 目， 美 国 Bio － Rad Laboratories 公司 。AG1 － X8 阴离子 交换树脂 100 ～200 目， 美国 Bio － Rad Laboratories 公司 。Sr 特效树脂 Sr － Spec 树脂 100 ～ 150 μm 粒径， 美国 Eichrom Technologies 公司 。Ln 特效树 脂 LN － C50 － A 树脂 粒径 100 ～ 150 μm， 美国 Eichrom Technologies 公司 。 离子交换柱 ①去 Fe 柱 内径为 7 mm 的聚丙 烯材质的交换柱， 内装 AG1 － X8 阴离子交换树脂， 树脂床水中高度 2 mL。②Sr 和 REEs 分离柱 内径 为 7 mm 的聚丙烯材质的交换柱， 内装 AG50W － X8 阳离子交换树脂， 树脂床水中高度 1 mL。③Rb 和 Sr 分离柱 内径为 7 mm 的聚丙烯材质的交换柱， 内 装 Sr 特效树脂， 树脂床水中高度 2 mL。④Sm 和 Nd 分离柱 内径为 7 mm 的聚丙烯材质的交换柱， 内装 Ln 特效树脂， 树脂床水中高度 2 mL。 硝酸 痕量金属级， 美国 ThermoFisher 公司 ; 盐酸 痕量金属级， 德国 Merck 公司 ; 氢氟酸 优级 纯， 中国国药集团化学试剂有限公司 。 1． 3样品处理和锶钕分离方法 1． 3． 1颗粒物消解 称取标准物质 GBW07309 ≤30 mg 于 30 mL 聚四氟乙烯消解罐中， 加入硝酸 － 氢氟酸 体积比 3 ∶ 1 ， 密闭， 在平板加热板上 180℃消解 24 h， 然后 083 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2018 年 ChaoXing 加入盐酸于 120℃赶酸 3 次 ［23 ］， 得消解液， 备用。 1． 3． 2锶钕分步分离流程 1 AG1 － X8 阴离子交换树脂去除消解液中的 Fe 元素 将消解液溶于 1 mL 6 mol/L 盐酸中， 通过 AG1 － X8 阴离子交换树脂， 以 6 mol/L 盐酸淋洗分 离 Fe。 2 AG50W － X8 阳离子交换树脂去除其他主 要阳离子， 分离 Sr 和 REEs 将样品溶解于 1 mL 1 mol/L盐酸中， 用 2 mol/L 硝酸、 6 mol/L 硝酸分别 作为 Sr 和 REEs 的洗脱酸分离 Sr 和 REEs［16 ］。 3 Sr 特效树脂分离纯化 Sr 样品用 1 mL 8 mol/L硝酸溶解， 再用 0． 05 mol/L 硝酸洗脱分离 Rb 和 Sr。 4 Ln 特效树脂分离纯化 Nd 将样品溶解于 1 mL 1 mol/L 盐酸中， 再用 0． 25 mol/L 盐酸洗脱分 离 Sm 和 Nd。 2结果与讨论 2． 1AG1 － X8 树脂去除 Fe 的效果 研究表明 Sr 和 Nd 样品的纯度会影响热电离质 谱法的离子化效率， 样品不纯会严重抑制信号强度 和造成不稳定的离子束， 其中 Sr 和 Nd 的离子化效 率主要受到 Ba、 Fe、 Ca 的影响 ［24 ］。此外， 本课题组 在前期实验中还发现如果不先去除 Fe 元素， 在后续 Ln 特效树脂分离 REEs 中的 Nd 实验中， 蒸干样品 无法完全溶解， 影响元素洗脱效率， 因此在沉积物 Sr 和 Nd 同位素分析前， 预先除去 Ba、 Fe、 Ca 尤其是 Fe 元素的影响意义重大。 本课题组首先尝试了利用常规分析方法中的 AG50W － X8 树脂对 Fe 和 Sr、 Nd 的分离效果。如 图 1a所示， Sr 和 REEs 的洗脱曲线与 Fe 的洗脱曲线 混在一起， 难以分开， 因此 AG50W － X8 树脂并不能 将 Fe 与 Sr 和 Nd 完全分离。而文献［ 18， 24 －25］ 报 道了利用 AG1 － X8 树脂能实现碱金属和碱土金属 Na、 K、 Mg、 Ca 与过渡金属 Cu、 Fe、 Zn 的分离。为此 本课题组继续尝试采用 AG1 － X8 树脂单独分离 Fe。将洗脱液每 1 mL 单独接样， 然后测定元素浓 度， 根据体积计算元素含量。图 1b 为 AG1 － X8 树 脂在6 mol/L盐酸介质中的洗脱曲线， 可以看出在 Sr 元素的洗脱峰处， Fe 元素的含量仅为 0． 30 ～ 0． 35 ng/g。此结果表明所需元素 Sr、 REEs 可以在 1 ～ 3 mL 完全洗脱出来。如表 2 所示 Fe 的去除率达 99以上， Sr 洗脱率在 96 以上， 符合后续实验需 要。相比于 Li 等［24 ］单独使用 AG50W － X8 树脂分 离 Sr 和 REEs， 本实验可以高效地去除 Fe， 而且不影 响 Sr 和 REEs 洗脱率， 也证实了 Abbott 等 ［16 ］利用 AG1 － X8树脂对地质样品去除 Fe 元素的能力。 图 1AG50W － X8 树脂 a 和 AG1 － X8 树脂 b 对 Fe 的 淋出曲线 Fig． 1Eluting curves of Fe separated by AG50W － X8 resin a and AG1 － X8 resin b 表 2AG1 － X8 树脂洗脱各元素的效率 Table 2Eluting efficiency of elements separated by AG1 － X8 resin 元素洗脱率 元素洗脱率 23Na 97．53 85Rb 96．42 24Mg 97．52 88Sr 96．43 39K 97．40 146Nd 98．59 44Ca 96．67 147Sm 95．87 57Fe 0．374 注 洗脱率 洗脱液元素含量 样品上柱前元素含量 100。Fe 元素首先富集在树 脂柱上， 用盐酸洗脱目标元素， 此时 Fe 被 淋 洗 的 效 率 是 0．374， 而后再用硝酸单独洗脱 Fe， 效率在 99．63。 2． 2AG50W － X8 树脂高度和洗脱酸种类对锶、 稀土元素分离的效果 AG50W － X8 阳离子交换树脂为磺化聚苯乙 烯， 其在硝酸的梯度淋洗条件下， 不仅能有效地分离 基质元素如 Na、 Mg、 Ca、 K、 Ba、 Sr、 Rb 等， 实现与 183 第 4 期尹鹏， 等 离子交换树脂法分离沉积物中锶和钕的影响因素研究第 37 卷 ChaoXing REEs 的分离， 还能消除 Ba 所形成的多原子离子在 质量数 146 附近对 Nd 元素质谱重叠干扰 ［18， 26 －27 ］。 研究表明树脂装填高度、 树脂洗脱酸度等实验条件 对元素分离的影响不可忽视［20 －21 ］， 因此本文以 Sr 为例考察了 AG50W － X8 不同树脂高度、 不同洗脱 酸条件下的洗脱效果。如图 2 所示， 当树脂高度为 2 mL 时， 使用硝酸为洗脱酸比以盐酸为洗脱酸的 Sr 洗脱峰更早出现， 但峰高较低， 回收率低; 当树脂高 度为 1 mL， 用硝酸作为洗脱酸时， 洗脱峰高明显， 在 4 mL 时就出现峰值， 所以本实验采取树脂高度为 1 mL 的 AG50W － X8 树脂， 以硝酸作为洗脱酸。 图 2AG50W － X8 树脂以硝酸或盐酸为介质不同柱高下 洗脱Sr 曲线 Fig． 2Eluting curves of Sr separated by AG50W － X8 resin of different column heights with HNO3or HCl as mediun 接着采用上述分离条件对标准物质进行实验， Sr 的洗脱曲线如图 3a 所示， 10 mL 2 mol/L 硝酸可 以完全把 Sr 元素洗脱出来， 峰值出现在4 mL， 而 K、 Na、 Ca、 Mg、 Rb、 Sr 洗脱率达到 99 ～100。此外， 从图 3a 还可以看出 K、 Na、 Mg、 Rb 在 1 ～4 mL 淋洗 出来并混在了 Sr 洗脱液中， 其中 Ca 与 Sr 洗脱曲线 混合在一起， 难以分开， 因而需要后续 Sr 特效树脂 再次分离。 再采用上述条件继续分离洗脱标准物质中的 REEs， 洗脱曲线如图 3b 所示， REEs 峰值明显， REEs 元素需要 10 mL 6 mol/L 硝酸可以完全洗脱出来。 Sr 与 Nd 在 1 mL AG50W － X8 树脂以 2 mol/L 硝酸 和 6 mol/L 硝酸依次为洗脱酸可以完全分离。相比 于耿予欢等［21 ］增加树脂床高度来提高洗脱率， 本研 究结果表明降低 AG50W － X8 树脂高度会提高洗脱 率， 同时证实了汪齐连［19 ］指出改变树脂淋洗介质可 以改变离子洗脱效率的结论， 而且也表明用硝酸作 为洗脱酸可以更好地洗脱分离 Sr 和 REEs。 图 3 a AG50W － X8 树脂以 2 mol/L 硝酸洗脱 Sr 的 曲线; b AG50W － X8 树脂以 6 mol/L 硝酸洗脱 REEs 的曲线 Fig． 3 a Eluting curves of Sr separated by AG50W － X8 resin with 2 mol/L HNO3as medium; bEluting curves of REEs separated by AG50W － X8 resin with 6 mol/L HNO3as medium 2． 3Sr 特效树脂淋洗酸对锶纯化的效果 为解决 AG50W － X8 树脂洗脱 Sr 元素与 K、 Na、 Ca、 Mg、 Rb 等分离不彻底的问题， 本实验进一步 借助于 Sr 特效树脂纯化 Sr。据文献报道， Sr 特效树 脂通常采用高浓度硝酸作为淋洗酸， 低浓度硝酸作 为洗脱酸 ［28 －29 ］。本研究也采用了 8 mol/L 的高浓 度硝酸作为淋洗酸和 0． 05 mol/L 的低浓度硝酸作 为洗脱酸洗脱 Sr， 并考察了不同淋洗酸体积对 Sr 的 分离效果。实验结果表明， 当采用 5 mL 8 mol/L 硝 酸作为淋洗酸， 10 mL 0． 05 mol/L 硝酸作为洗脱酸 时， Sr 溶液中的 Rb 含量几乎为 Sr 含量的一半， Rb、 Sr 不能彻底分开， 对 Sr 同位素比值测定产生干扰; 当采用 15 mL 8 mol/L 硝酸作为淋洗酸， 10 mL 0． 05 mol/L 硝酸作为洗脱酸时， 发现 Sr 溶液中的 Rb 含 量可忽略不计， Rb、 Sr 可以完全分开。 最终本实验采用 15 mL 8 mol/L 硝酸作为淋洗 酸， 对 AG50W － X8 树脂洗脱 Sr 样品进行纯化。 283 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2018 年 ChaoXing 图 4为 Sr 特效树脂洗脱 Sr 曲线， 可以明显看出 Sr 与其他基质离子完全分离， 解决了 AG50W － X8 树 脂不能很好地分离纯化 Sr 元素的问题， 其中 K、 Na、 Ca、 Mg、 Rb 被 1 ～ 10 mL 8 mol/L 硝酸淋洗出来， Sr 被 1 ～10 mL 0． 05 mol/L 硝酸洗脱出来， K、 Ca、 Mg、 Rb 去除率达到 99 以上， Rb/Sr 0． 0088， 满足 Sr 同位素测定要 求。Horwitz 等 ［28 ］、 吴 连 生 等［22 ］、 唐索寒等 ［30 ］通过改变洗脱酸浓度可以实现 Sr 的有 效分离， 本文也证实了 8 mol/L 硝酸可以淋洗去除 包括 Fe、 Na、 Ca 等大部分基质离子， 0． 05 mol/L 硝 酸可以完全洗脱 Sr， 另外吴连生等 ［22 ］还对 Sr 特效 树脂淋洗酸体积作了相关研究， 表明淋洗酸体积达 到5 ～10 mL时对 Sr 洗脱的影响小， 本研究则表明可 以适当增加淋洗酸体积来提高 Sr 洗脱率。 图 4 Sr 特效树脂洗脱 Sr 曲线 Fig． 4Eluting curves of Sr seperated by Sr- special resin 2． 4Ln 特效树脂洗脱方式对钕分离纯化的效果 Ln 特效树脂为二 2 － 乙基己基 丙烯酸酯聚合 物涂覆的非离子型丙烯酸酯聚合物， 该树脂通过盐 酸的洗脱， 可以很好地分离 REEs 中的 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu 等元素。已有研究表明， REEs 元素加载 到 Ln 特效树脂上， 用 0． 25 mol/L 盐酸洗脱， 样品溶 液装载到 0． 5 mL 的 0． 25 mol/L 盐酸中， 可以有效 地去除树脂中的大部分阳离子和其他轻稀土元素 LREEs 如 La、 Ce、 Pr ， 分离出 Nd 元素 ［31 －32 ］。此 外， 文献报道了离子交换树脂采用不同的洗脱方式 对流动相流速的影响也会明显改变洗脱效率， 因此 选用合适的洗脱方式可以有效提高洗脱率［21 －22 ］。 本课题组对 Ln 特效树脂以 10 mL 0． 25 mol/L 盐酸作为洗脱酸， 对洗脱方式做了相关的条件实验。 从图 5a 可以看出采用蠕动泵过柱， 会有少许拖尾， 需要加大洗脱酸体积， 而采用重力过柱用 10 mL 盐 酸可以有效分离 Sm、 Nd， 因此本文采用重力过柱从 REEs 中分离 Nd。图 5b 为 Ln 特效树脂洗脱 Nd 曲 线， 可以看出 12 mL 0． 25 mol/L 盐酸可以实现 Sm 与 Nd 的完全分离， 峰值明显， 经计算 Sm 去除率达 99以上， Sm/Nd 0． 0083， 已经达到了同位素测定 要求。Huang 等 ［31 ］、 Pin 等［32 ］通过改变 Ln 特效树 脂洗脱酸介质浓度来分离 Nd， 本实验证实了可以通 过0． 25 mol/L 盐酸有效分离纯化 Nd。另外， 吴连生 等 ［22 ］发现洗脱树脂流速对分离效果也有明显影响， 本实验通过不同过柱方式来改变流速， 发现采用重 力自然过柱可以更好地分离 Nd， 洗脱曲线没有拖尾 现象。 图 5 a Ln 特效树脂采用不同过柱方式对 Sm 和 Nd 的洗 脱曲线; b Ln 特效树脂最佳条件下洗脱 Nd 元素曲线 Fig． 5 aEluting curves of Sm and Nd separated by Ln- special resin with different ways of washing columns; b Eluting curves of Nd separated by Ln- special resin in the best conditions 3结论 本文通过离子交换树脂法对沉积物中 Sr 和 Nd 元素分离的影响因素进行了研究， 发现 AG1 － X8 树 脂可以有效去除 Fe 的干扰; 同时， 当分离条件为 AG50W － X8 树脂高度1 mL、 洗脱酸为硝酸、 Sr 特效 树脂淋洗酸体积 15 mL、 Ln 特效树脂采用重力过柱 383 第 4 期尹鹏， 等 离子交换树脂法分离沉积物中锶和钕的影响因素研究第 37 卷 ChaoXing 方式时， Sr 和 Nd 的分离效果最好。该方法不仅解 决了 Fe 对分离 Sr 和 Nd 的干扰问题， 而且 K、 Na、 Ca、 Mg、 Fe、 Rb、 Sm 等基质的去除率达到 99 以上， 完全满足后续 Sr 和 Nd 同位素分析的要求， 为离子 交换树脂法分离沉积物中 Sr 和 Nd 同位素提供了较 详细的前处理经验数据， 也可为其他地质样品中 Sr 和 Nd 同位素比值分析奠定基础。 4参考文献 ［ 1］朱炳泉． 从壳幔同位素体系看不同地体的化学不均一 性［ J］ ． 科学通报， 1990， 35 21 1653 －1655． Zhu B Q． Study on chemical heterogeneity of different terrane from slow shell isotope system［J］ ． Chinese Science Bulletin， 1990， 35 21 1653 －1655． ［ 2］何连花， 张俊， 高晶晶， 等． 地质样品 Sr 和 Nd 同位素 的化学分离方法改进［J］ ． 海洋科学进展， 2014， 32 1 78 －83． He L H， Zhang J， Gao J J， et al． Improvement of the for chemical separations of Sr and Nd in geological samples［J］ ． Advances in Marine Science， 2014， 32 1 78 －83． ［ 3］张永清， 凌文黎， 李方林． 峡东地区南华纪寒武纪地 层风化过程元素及 Sr － Nd 同位素演化特征及其地球 化学意义［ J］ ． 地球科学， 2008， 33 3 301 －312． Zhang Y Q， Ling W L， Li F L． Element and Sr- Nd isotopicmobilityduringweatheringprocessofthe NanhuaianCambrian sedimentary strata in the Eastern Three Gorges and its geochemical implication［J］ ． Earth Science， 2008， 33 3 301 －312． ［ 4］Blaser P， Lippold J， Gutjahr M， et al． Extracting foramini- feral seawater Nd isotope signatures from bulk deep sea sediment by chemical leaching［J］ ． Chemical Geology， 2016， 439 189 －204． ［ 5］Dera G， Prunier J， Smith P L， et al． Nd isotope constraints on ocean circulation， paleoclimate， and continental drainage during the Jurassic breakup of Pangea［J］ ． Gondwana Research， 2015， 27 4 1599 －1615． ［ 6］杨守业， 蒋少涌， 凌洪飞， 等． 长江河流沉积物 Sr － Nd 同位素组成与物源示踪［ J］ ． 中国科学 地球科学 ， 2007， 37 5 682 －690． Yang S Y， Jiang S Y， Ling H F， et al． Sr- Nd isotopic composition and source tracing of sediments from the Yangtze River［J］ ． Science China Earth Science ， 2007， 37 5 682 －690． ［ 7］邵磊， 李长安， 张玉芬， 等． 长江上游水系沉积物锶 － 钕同位素组成及物源示踪［J］ ． 沉积学报， 2014， 32 2 290 －295． Shao L，Li C A，Zhang Y F，et al． Sr- Nd isotopic compositions of the upper Yangtze River sediments Implications for tracing sediment sources ［J］ ． Acta Sedimentologica Sinica， 2014， 32 2 290 －295． ［ 8］Clift P D， Blusztajn J， Duc N A． Large- scale drainage capture and surface uplift in Eastern TibetSW China before 24Ma inferred from sediments of the Hanoi Basin， Vietnam［J］ ． Geophysical Research Letters， 2006， 33 19 1 －4． ［ 9］Clift P D， Long H V， Hinton R， et al． Evolving East Asian river systems reconstructed by trace element and Pb and Nd isotope variations in modern and ancient Red River- Song Hong sediments ［J］ ． Geochemistry Geophysics Geosystems， 2013， 9 4 1 －29． ［ 10］Awasthi N， Ray E， Paul D． Sr and Nd isotope compo- sitions of alluvial sediments from the Ganga Basin and their use as potential proxies for source identification and apportionment［ J］ ． Chemical Geology， 2018， 476 327 － 339． ［ 11］ 密蓓蓓， 刘升发， 窦衍光， 等． 东海周边中小型河流沉 积物锶钕铅同位素组成及其物源示踪意义［ J］ ． 海洋 通报， 2017， 36 4 440 －448． Mi B B， Liu S F， Dou Y G， et al． Sr- Nd- Pb isotopic compositions in the sediments of the middle and small rivers around the East China Sea and the implications for tracing sediment sources［J］ ． Marine Science Bulletin， 2017， 36 4 440 －448． ［ 12］ Zhao P， Jahn B M， Xu B． Elemental and Sr- Nd isotopic geochemistry of Cretaceous to Early Paleogene granites and volcanic rocks in the SikhoteAlin Orogenic Belt Russian Far Eastand their implication on regional tectonic evolution［J］ ． Journal of Asian Earth Sciences， 2017， 146 383 －401． ［ 13］ 刘文刚， 刘卉， 李国占， 等． 离子交换树脂在地质样品 Sr － Nd 同位素测定中的应用［J］ ． 地质学报， 2017， 91 11 2584 －2592． Liu W G， Liu H， Li G Z， et al． The application of ion exchange resins in Sr- Nd isotopic assay of geological samples［J］ ． Acta Geologica Sinica， 2017， 91 11 2584 －2592． ［ 14］ 黄成敏， 王成善． 风化成土过程中稀土元素地球化学 特征［ J］ ． 稀土， 2002， 23 5 46 －49． Huang C M， Wang C S． Geochemical features of rare earth elements in process of rock weathering and soil ation［J］ ． Chinese Rare Earths， 2002， 23 5 46 －49． ［ 15］ 陈天宇． 中北太平洋深水放射成因钕 － 铅 － 铪同位 素物源与演化［ D］ ． 南京 南京大学， 2015． 483 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2018 年 ChaoXing Chen T Y． The Source and Evolution of Radiogenic Nd- Pb- Hf Isotopes in Central North Pacific Deep Water ［ D］ ． Nanjing Nanjing University， 2015． ［ 16］ Abbott A N， Haley B A， Mcmanus J． The impact of sedi- mentary coatings on the diagenetic Nd flux［ J］ ． Earth ＆ Planetary Science Letters， 2016， 449 217 －227． ［ 17］ Iwasaki K， Haraguchi H， 刘然． ICP/AES 法测定地质样 品中的稀土元素 草酸盐沉淀和离子交换分离 ［ J］ ． 世界核地质科学， 1991 1 90 －94． Iwasaki K， Haraguchi H， Liu R． Determination of rare earth elements in geological samples by ICP/AES Sedimentation and ion exchange separation of oxalate ［ J］ ． World Nuclear Geoscience， 1991 1