[发明专利]一种硅藻样品分层氟化的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅藻样品分层氟化的分析方法。

背景技术

硅藻是一类水生微体生物，个体形态多样，大小在2-200μm之间，硅藻壳体由水合二氧化硅组成，属蛋白石类(opaline silica)，也称生物硅(biogenic silica)，其分子组成为(SiO₂·nH₂O)。硅藻被埋藏后，壳体可长期地保存于沉积物中。影响硅藻的氧同位素组成的环境因素很多，其中，与壳体的氧同位素直接相关的因素主要包括：壳体形成时水体的氧同位素组成和水体温度以及壳体被埋藏后的影响。因此，硅藻的氧同位素的信息记录着水体的温度变化、气候干湿、水源变化、降水来源的相关信息。此外，由于作为示踪原子的氧同位素不具有放射性危害，因此，氧同位素作为示踪原子已经广泛应用于工业、农业、医学、药理学、生物学、地质年代学、环境科学等许多领域。

硅藻壳体具有双层化学结构，其内部为硅氧四面体即Si-O-Si架构，外层为Si-OH架构。内层硅氧结构稳定，氧同位素组成均一，而外层结构中的氧则可以在低温下与外界水体自由交换。因此，要获得硅藻壳体特征氧同位素值，则需要将硅藻壳体的表层氧去除掉。

目前，去除表层氧并获得特征氧同位素的方法主要有3种：加热-氟化混合法、控制同位素交换法以及高温碳还原法。

(1)加热-氟化混合法：通过阶段性高真空加热(最高温度段为1000-1070℃)将水合层的氧去掉，然后将脱水样品与BrF₅在高温下反应，并将置换出的氧转化成CO₂供质谱仪测定。

(2)控制同位素交换法：通过已知氧同位素值的水汽与样品可交换组分在特定温度下(250℃)达到平衡后将样品高温(1000℃)脱水，再将脱水后的样品充分氟化并将释放出的氧制成CO₂，测出氧同位素值，经计算获得硅藻壳体的特征氧同位素值。

(3)高温碳还原法：通过一个高度专业化的装置完成，样品被置于一个内部全部用高纯度碳玻璃材料制成的高真空反应舱，舱外配有电感升温装置，经多段碳还原反应去除可交换氧(此阶段温度最高在1050℃)，然后大幅升温至1550-1750℃，硅藻壳体与碳反应生成CO，不需转化成CO₂，而直接测试CO的氧同位素。

上述三种方法存在的主要问题是，对设备的要求高，限制了硅藻氧同位素分析法的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的硅藻样品的分析方法存在的对设备要求高的缺点，提供一种新型的硅藻样品的分析方法。

本发明提供了一种硅藻样品分层氟化的分析方法，该方法包括：

(1)将所述硅藻样品颗粒的表层氧去除掉；(2)在真空条件下，用氟化剂对去除了表层氧的硅藻样品颗粒进行完全氟化；(3)将完全氟化生成的O₂转化成CO₂，并将CO₂进行质谱分析，以得到硅藻样品的δ¹⁸O‰值，其中，将所述硅藻样品的表层氧去除掉的方法包括：在真空条件下，用氟化剂对硅藻样品颗粒进行预氟化，以硅藻样品颗粒中的二氧化硅计，相对于100摩尔的二氧化硅，预氟化所用氟化剂的用量为40-60摩尔。

本发明提供的硅藻样品的氧同位素分析方法能够有效地将硅藻样品颗粒的表层氧去除掉，并且无需额外的设备，在有效地获得特征氧同位素信息的情况下，也大大地拓展了硅藻氧同位素分析法的应用范围。

具体实施方式

本发明提供了一种硅藻样品分层氟化的分析方法，该方法包括：

(1)将所述硅藻样品颗粒的表层氧去除掉；(2)在真空条件下，用氟化剂对去除了表层氧的硅藻样品颗粒进行完全氟化；(3)将完全氟化生成的O₂转化成CO₂，并将CO₂进行质谱分析，以得到硅藻样品的δ¹⁸O‰值，其中，将所述硅藻样品的表层氧去除掉的方法包括：在真空条件下，用氟化剂对硅藻样品颗粒进行预氟化，以硅藻样品颗粒中的二氧化硅计，相对于100摩尔的二氧化硅，预氟化所用氟化剂的用量为40-60摩尔。

根据本发明，术语“δ¹⁸O‰值”通过以下公式计算得到：

其中，SA表示样品，ST表示标准样品。