[发明专利]甄别二氧化硅颗粒来源的方法

说明书

本发明提供一种甄别二氧化硅颗粒来源的方法，根据不同来源的二氧化硅颗粒具有不同的硅和氧天然稳定同位素指纹特征，可以实现对天然来源和人为来源的二氧化硅颗粒进行有效甄别。此外，凝胶法、沉淀法和气相法三种不同工艺合成的二氧化硅颗粒具有不同的硅稳定同位素组成，因此可对不同工艺合成的二氧化硅颗粒进行来源甄别。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，具体涉及一种基于硅和氧两种天然稳定同位素来甄别二氧化硅颗粒来源的方法。

背景技术

二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他自然矿物一起共同构成了岩石，约占地壳质量的12％。天然二氧化硅又被称为硅石，在自然界中存在结晶态和无定性态两种。石英晶体为主要的天然结晶二氧化硅，杂质含量不同，其色彩也存在差异。无色透明的石英晶体称为水晶，具有彩色环带状或层状的称为玛瑙(含有杂质)。天然石英用途广泛，常用作工艺品原材料、建筑材料和研磨材料等。自然界中存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等海洋植物硅藻的遗体。硅藻土通常为多孔、质轻、松软白色固体，具有吸附性强的特点。全球各地分布着很多大型的硅藻土矿，经过不断的开发利用，大量的硅藻土颗粒会进入到水、土壤和大气等环境介质中。工业品二氧化硅纳米颗粒是目前应用量最大人工合成纳米材料，常用作橡胶补强剂、油漆涂料填充剂、塑料增粘剂和合成润滑脂的稠化剂等。这也使得大量的二氧化硅纳米颗粒排放到环境中。

石英晶体被世界卫生组织列为一致致癌物，纳米尺寸石英晶体可通过呼吸进入人体，长期暴露会导致石英晶体在肺部的积蓄。体外实验表明，人工合成的二氧化硅纳米颗粒对人体神经细胞、小鼠细胞等都会产生毒性效应。不同来源的二氧化硅具有不同的毒性效应。此外，只有实现对环境中二氧化硅颗粒来源进行判断，才能明确天然源和人为源二氧化硅颗粒在不同环境介质中的分布规律，才能控制二氧化硅颗粒对自然环境和人体的危害。因此，鉴别环境中二氧化硅颗粒的来源具有十分重要的意义，但是目前还没有有效方法能够鉴别天然来源和人为来源二氧化硅颗粒。

在自然界中，由于物理化学条件的变化，导致不同程度的同位素分馏，会造成不同物质中同位素的组成出现差异。天然石英晶体形成于地质化学过程，其同位素组成分布范围相对较小。天然无定形硅藻土是海洋植物硅藻的遗体。硅藻吸收海洋中硅元素形成硅骨架，死亡后形成硅藻土，期间发生的是生物硅转化为无机硅的过程，与天然二氧化硅晶体形成的物理化学条件完全不同。人为来源二氧化硅颗粒是以天然石英晶体为原材料，经过一系列化学反应制备而成，且其不同合成工艺采用不同合成路径，物理化学过程也不相同。因此，不同来源的二氧化硅颗粒经历了不同的物理化学过程，硅和氧两种稳定同位素会发生不同程度的同位素分馏，导致不同来源的二氧化硅颗粒中硅和氧两种稳定同位素组成出现差异。物质的稳定同位素组成包含了物质的自然属性，可作为物质的“天然指纹”，为不同来源的二氧化硅颗粒提供了身份鉴别信息。利用同位素指纹信息，可以鉴别污染物来源，食品来源和重金属来源等。

但是，本发明的发明人在研究中发现：目前，虽然国内外利用同位素技术对食品溯源方面的研究较多，包括对食品成分掺假、肉类产地溯源和农产品产地溯源等。但在人工合成无机材料领域，目前尚无法实现对人为来源和天然来源的甄别，缺乏人工合成无机材料同位素指纹甄别技术的研究和应用。

发明内容

本发明实施例提供一种甄别二氧化硅颗粒来源的方法，用以解决现有技术无法实现对人为来源和天然来源的二氧化硅甄别的问题。

本发明实施例提供一种甄别二氧化硅颗粒来源的方法，包括如下步骤：

1)样品采集并清洗、烘干

选取适量待测二氧化硅样品，并用自来水和乙醇分别进行清洗，最后放于烘箱中在60℃～70℃烘干至恒重；

2)稳定同位素比率测定