成果简介
张文、胡兆初【AS 2020】重新评估纯化学物质及地质标准物质的同位素参考值
20-08-04 09:25 发布者： 浏览次数：次
地质样品的同位素组成是地球化学重要研究对象。标准物质是开展同位素分析的重要组成部分和物质保障。它通常被用于优化仪器参数、评估分析方法的准确性和可靠性，还是不同实验室进行跨越空间、时间的数据比对工作的基准。根据ISO标准物质指导手册的意见 (ISO-13528 2015; ISO-GUIDE-35 2017)，以及全球地球化学实验室的长期传统，地质标准物质元素及同位素组成的参考值分配工作通常由多个实验室同时开展，以消除单一实验室分析可能带来的系统误差问题。但是这样的工作模式往往需要较长的沟通和协调过程，其工作效率完全无法满足日益增长的元素及同位素分析测试需求。
一个新的研究思路即利用大数据对标准物质进行参考值估算。这类数据具有全球、长期、独立的特性，是开展标准物质推荐值统计分析的优秀样本。GeoRem是一个地球化学与环境样品分析标准物质数据库 (Jochum et al. 2005)，迄今收录了11340篇论文中3500个标准物质的50,410个分析结果（统计至2020年2月1日，GeoRem网站）。网站的创始人Klaus Peter Jochum教授已经利用GeoRem数据库的资料对USGS、GSJ、和GIT-IWG的19个常用地质标准物质的60余个元素进行了新的参考值统计工作 (Jochum et al. 2016)。但是到目前为止，还未有学者对地质标准物质的同位素组成开展过相关研究。因此，本次研究利用GeoRem数据库，依据ISO参考值分配指导方案，设定了一套行之有效的数据处理流程，对18个纯化学物质和地质标准物质的Sr-Nd-Hf-Pb同位素和5个锆石参考物质的Hf-O同位素进行了新的参考值统计分析（表1和表2）。由于篇幅限制，另外9个地质标准物质的Sr-Nd-Hf-Pb新参考值汇编结果请参见原论文。在数据筛选和数据统计分析过程中，我们获得以下认识：
(a) TIMS和MC-ICP-MS在测试Sr-Nd同位素方面不存在系统偏差，且分析性能相似。
(b) MC-ICP-MS在Pb同位素分析方面表现更为优秀，但是纯化学物质NIST 981的Pb同位素组成具有较大的不确定度，这可能是由于NIST 981不均匀，或者是全球同位素实验室的Pb同位素分析方法之间存在较大的系统偏差，我们更倾向于后者。
(c) USGS地质标准物质不同批次之间，Sr-Nd-Hf同位素是一致的，如BCR-1、BCR-2、BHVO-1、BHVO-2、AGV-1和AGV-2。
(d) USGS地质标准物质不同批次的Pb同位素组成存在差异，偏差平均达到0.25%，我们推测这可能是标准物质制备过程中受到了不程度的污染导致的Pb同位素组成差异。
(e) 对91500的Hf同位素数据进行核密度分析发现两个Hf同位素组成峰（图1），分别是0.282270和0.282300， 表明91500的Hf同位素组成并不均匀，不适合作为锆石的Hf同位素参考物质。
表1. 9个纯化学物质的Sr-Nd-Hf-Pb的统计平均值及不确定度（Algorithm A统计方法）
Name |
Mean |
SD |
Original sample number |
Final sample number |
Utilization efficiency (%) |
|
87Sr / 86Sr isotope ratios |
||||||
NIST 987 |
0.710248 |
0.000012 |
2058 |
1583 |
77 |
|
IAPSO |
0.709169 |
0.000012 |
22 |
8 |
36 |
|
EIMER-AMEND |
0.708011 |
0.000016 |
40 |
14 |
35 |
|
143Nd / 144Nd isotope ratios |
||||||
JNdi-1 |
0.512107 |
0.000012 |
586 |
503 |
86 |
|
La-Jolla |
0.511850 |
0.000010 |
1020 |
679 |
67 |
|
JMC-Nd |
0.511134 |
0.000038 |
149 |
97 |
65 |
|
AMES-Nd |
0.512077 |
0.000081 |
200 |
129 |
65 |
|
176Hf / 177Hf isotope ratios |
||||||
JMC-475 |
0.282157 |
0.000008 |
384 |
260 |
68 |
|
Pb isotope ratios |
||||||
NIST 981 |
206Pb/204Pb |
16.938 |
0.005 |
586 |
349 |
60 |
207Pb/204Pb |
15.494 |
0.006 |
568 |
308 |
54 |
|
208Pb/204Pb |
36.710 |
0.019 |
568 |
318 |
56 |
|
表2. 锆石的Hf和δ18O的统计平均值及不确定度（Algorithm A统计方法）
Name |
Mean |
SD |
Original sample number |
Final sample number |
Utilization efficiency (%) |
176Hf / 177Hf isotope ratios |
|||||
GJ-1 |
0.282009 |
0.000010 |
342 |
268 |
78 |
91500 |
0.282300 |
0.000011 |
352 |
229 |
65 |
Plešovice |
0.282478 |
0.000008 |
73 |
49 |
67 |
TEMORA-1 |
0.282684 |
0.000008 |
35 |
22 |
63 |
TEMORA-2 |
0.282683 |
0.000008 |
63 |
33 |
52 |
δ18O |
|||||
91500 |
9.89 |
0.12 |
51 |
27 |
53 |
TEMORA-1 |
8.08 |
0.16 |
9 |
6 |
67 |
TEMORA-2 |
8.19 |
0.05 |
58 |
19 |
33 |
图1. 锆石参考物质91500的Hf同位素报道值核密度图
注：本次研究获得的新同位素参考值尚不能作为真正的有证标准物质分配值。因为本次研究选取的数据虽然具有随机性、独立性，但是数据并非完全由能力实验室（competent laboratory）提供。而且数据溯源性较弱。但是我们的研究结果可以作为一个可信度较高的参考值和不确定度，用于仪器校准和分析数据的质量监控，以弥补目前有证标准物质相关同位素组成数据缺乏的现实问题。
文章信息：Zhang Wen and Hu Zhaochu*, Estimation of Isotopic Reference Values for Pure Materials and Geological Reference Materials, Atomic Spectroscopy 2020, 41(3), 93-102. http://www.at-spectrosc.com/as/article/abstract/202003001
参考文献
ISO-13528, 2015. Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparison.
ISO-GUIDE-35, 2017. Reference materials — Guidance for characterization and assessment of homogeneity and stability.
Jochum, K.P., Nohl, U., Herwig, K., Lammel, E., Stoll, B., Hofmann, A.W., 2005. GeoReM: A New Geochemical Database for Reference Materials and Isotopic Standards. Geostand. Geoanal. Res. 29 (3): 333–338.
Jochum, K.P., Weis, U., Schwager, B., Stoll, B., Wilson, S.A., Haug, G.H., Andreae, M.O., Enzweiler, J., 2016. Reference Values Following ISO Guidelines for Frequently Requested Rock Reference Materials. Geostand. Geoanal. Res. 40 (3): 333–350.
