赛默飞携同位素质谱仪方案参与第三届表层地球系统科学国际学术研讨会

由天津大学地球系统科学学院主办，中国矿物岩石地球化学学会地表与生物地球化学专业委员会，中国地理学会环境地理专业委员会，中国土壤学会土壤化学专业委员会，天津市可持续发展研究会协办的第三届表层地球系统科学国际学术研讨会在天津顺利落幕。中国科学院院士傅伯杰、陶澍、姚檀栋、周成虎、陈发虎、戴民汉、朱永官、刘丛强，美国科学院院士、加拿大科学院院士和美国地球物理学会会士等来自中国、美国、法国、德国、加拿大、日本等6个国家的两百余名代表通过线上线下双渠道参加会议。

随着全 球环境问题日益突出，可持续发展已成为全 球战略共识。大会旨在成为以地球系统科学与可持续发展主题的多学科交叉为特色的学术盛会，聚焦全 球变化背景下的表层地球系统聚焦气候、环境动力学及其变化及其对人类-环境系统可持续发展的影响，通过三个议题、33个高水平口头报告交流了表层地球系统内部变化的物理、化学和生物转化过程和物质演变、表层地球系统对气候和环境变化的响应以及实现可持续发展的应对措施，深入探讨了近海生物地球化学过程和碳通量、植被-土壤系统和流域生物地球化学过程与循环、人-地系统耦合、与可持续发展、气候变化与亚洲水塔响应、大气复合污染与健康、青藏高原、和黄河流域生态水文等与生态文明建设息息相关的前沿与热点问题。来看看赛默飞同位素比质谱仪在地质环境应用中的解决方案吧。

赛默飞稳定同位素比质谱仪253 Plus

应用于高精度碳酸盐 CO₂ 团簇同位素分析

团簇同位素（Clumped isotope）温度计已逐渐成为古温度重建研究的新工具，碳酸盐团簇同位素组成Δ 47 具有独特的温度指示能力，是古气候古环境研究中Z具潜力的温度代用指标之一。Thermo Scientific Kiel IV碳酸盐装置与253 Plus联用，相比于传统的手动制备消解纯化气体的方法，优势在于，能够全自动测量碳酸盐的团簇同位素，并实现了样品量低于2 mg的小样品测量。这样能够将团簇同位素研究应用于样品量非常有限的案例，如有孔虫，水泥胶合剂等。

Kiel IV碳酸盐装置与253 Plus联用

赛默飞高分辨稳定同位素比质谱仪Ultra

在甲烷成因分析中的应用

甲烷是天然气的主要成分，是全 球能源生产的重要资源。甲烷的同位素组成是研究甲烷成因以及运移的方法之一。通过化学转化(燃烧/热解分别生成CO₂或H₂)和经典的低分辨率IRMS（253 Plus 或 Delta V advantage）测量甲烷中的δ¹³C和δD，可以用于区分甲烷的来源：(1)热成因甲烷(由埋藏有机质的热降解形成)、(2)生物成因甲烷(由微生物代谢形成)和(3)非生物甲烷(由无机形成，通常由水-岩反应形成)。这种传统方法的缺点是三种成因的甲烷指标范围比较广，重叠范围大，只有极端的δ¹³C和δD特征才能准确识别甲烷成因。双取代甲烷同位素¹³CH₃D和¹²CH₂D₂为理解甲烷形成条件提供了新的工具，能进一步约束甲烷形成温度。

Ultra 高分辨稳定同位素比质谱仪

与传统的气体IRMS不同，Ultra HR-IRMS的超高分辨率使受污染物、加合物和同量异位素干扰的分析物实现无干扰分析成为可能。Ultra HR-IRMS采用可变的移动检测器系统，可以灵活的设置多种杯结构来检测各种气体。法拉第杯可以自由选择放大器，检测系统的动态范围能扩展到12个数量级。Thermo Scientific™ 10¹³Ω放大器技术可用于提高低信号离子束的测试精度。与传统的IRMS相比，Ultra HR-IRMS的分辨能从~1000增加到了＞30000，能够有效分离质量数同为18的¹³CH₃D和¹²CH₂D₂，实现Δ¹³CH₃D 和 Δ¹²CH₂D₂的直接测量。

甲烷质量数为18的质量扫描图。质量分辨能约为45000（5%, 95%定义），平顶峰约为0.0004 m/z ，仪器质量稳定性为10ppm，相当于0.0002 m/z 。

赛默飞新一代多接收电感耦合

等离子体质谱仪Neoma MC-ICP-MS

在非传统稳定同位素分析中的应用

Thermo Scientific™ Neoma™是赛默飞新一代的高分辨双聚焦多接收ICP-MS，它结合了赛默飞Ultra™ HR-IRMS和iCAP Qnova™ ICP-MS中的前沿技术，并与久经检验的Neptune™ 系列MC-ICP-MS的高性能融合。性能方面，Neoma具有高灵敏度、高同位素比值分析精度和准确度的特点，并显著提升仪器的易用性和分析效率。Qtegra软件设计从使用者出发，带来流程化的工作体验，并结合了多种外设的控制功能，让高精度同位素比分析更简单。

Neoma 多接收电感耦合等离子体质谱仪及其原理图

Neoma MC-ICP-MS 的可变检测器阵列的部分杯结构

非传统稳定同位素在地球化学、行星科学、环境科学、生物医学和农业研究等方面具有广泛应用。以Fe同位素分析为例，Fe有4个同位素⁵⁴Fe、⁵⁶Fe、⁵⁷Fe和⁵⁸Fe，测量时容易受到ArN、ArO等多原子离子的干扰。Neoma MC-ICP-MS 具备三种不同的分辨率：低分辨、中分辨和高分辨。通过软件即可实现分辨率的切换。Neoma MC-ICP-MS 对离子传输效率也进行了优化，在测量Si、S 和Fe 等同位素时，依然可以保持超过20% 的传输效率。

Fe 同位素的质量扫描图，展示了高精度无干扰分析δ⁵⁶Fe,δ⁵⁷Fe 和 δ⁵⁸Fe 时的测量位置。

部分会议内容源于公众号：天津大学地科院