溶解硫酸盐硫同位素测试预处理方法优化

王永涛，张 东，尹希杰，刘维维

(1.河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 454000； 2.自然资源部第三海洋研究所 信息与测试保障中心，福建 厦门 361005)

硫酸盐作为硫的最高价化合物占据全球硫库的42%，是硫循环重要组分之一[1]。在平衡条件下，从硫化物(S-2)到自然硫(S0)到硫酸盐(S+6)，34S倾向于富集在高价态化合物中[2]，因此测试硫酸盐中的硫同位素对分析其复杂的来源和转化过程(人类活动排放、硫化物氧化、岩石风化、硫化细菌还原等)十分重要[3-5]。

1 实验

1.1 硫酸钡沉淀动力学原理

A B P

(1)

其成核及晶体生长的推动力为过饱和度比(S)定义如下：

(2)

成核速率B(no·m-3·s-1)[16]：

(3)

(4)

晶体生长速率G(m·s-1)[17]：

G=1.78×10-10(S-1)S>55

(5)

G=2.91×10-7(S-1)255≥S>1

(6)

1.2 沉淀条件优化

硫同位素测试水溶硫酸盐直接沉淀法实验步骤比较列于表1。

由表1可知，现有的直接沉淀法主要流程为：先加HCl(优级纯)调整水样pH，静置30 min后加入提前配置的饱和或10%的BaCl2(99.9%，优级纯)溶液，静置反应12～72 h后用孔径0.22 μm的聚醚砜(PES)滤膜收集BaSO4沉淀，去离子水反复冲洗去除Cl-后将滤膜烘干待测。

表1 硫同位素测试水溶硫酸盐直接沉淀法实验步骤比较Table 1 Comparison in the experimental procedures of direct precipitation methods for dissolved sulfate in sulfur isotope testing

表2 水溶硫酸盐直接沉淀法优化实验Table 2 Optimization experiments on direct precipitation method for dissolved sulfate in water

1.3 沉淀法优化前后对天然样品处理流程

回收率的计算公式为：

(7)

1.5 样品δ34S测定

称取0.2 mg BaSO4与1 mg V2O5(99.9%，分析纯)混合包入锡杯待用，设置元素分析仪工作条件：氧化还原炉1 000 ℃，色谱柱温80 ℃。固体样品经氧化还原管转化为SO2气体并通过色谱柱分离后，由接口进入质谱仪(Sercon integra2)。SO2气体被电离成质荷比(m/z)为64、65、66的离子碎片，聚焦后经磁场分离分别落入万用三杯中检测。样品前设置两个空白，每12个样品插两个标样。选择……