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西北院同位素分析技术平台:致力于打造国内顶尖、国际一流的同位素地球化学研究高地

已有 365 次阅读 2025-12-15 14:32 |个人分类:地球科学|系统分类:博客资讯

 同位素地球化学分析技术平台隶属于中国科学院西北生态环境资源研究院,是国内较早专注于同位素分析的专业技术平台之一。平台现有仪器设备总值约7800万元,拥有14名专业技术人才(其中高级职称12人),具备从轻元素稳定同位素到放射成因同位素、稀有气体同位素的全链条高精度分析能力。平台下设五个特色实验室:油气同位素地球化学分析实验室、寒旱区生态环境同位素分析实验室、稀有气体同位素分析实验室、非传统同位素分析实验室及高分辨(团簇)同位素分析实验室,覆盖地球科学、生态环境、资源勘探与行星科学等多个前沿领域。平台配备国际先进仪器系统,包括多台气体同位素比质谱仪(IRMS)、热电离质谱仪(TIMS)、多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)、稀有气体同位素质谱仪(如Nu instrument、NGX600)、Picarro激光同位素分析仪,以及高分辨稳定同位素质谱仪(MAT 253 Ultra/Plus)。尤其在团簇同位素、单体化合物同位素、稀有气体提取与汞等非传统金属同位素分析方面具有国内领先水平。平台不仅支撑青藏高原、冰冻圈、“一带一路”生态安全等国家重大战略研究,还承担探月工程月壤稀有气体分析等深空探测任务,展现出强大的技术创新力与科研服务能力,致力于打造具有国际影响力的同位素地球化学一流技术平台。

1.油气同位素地球化学分析实验室

是同位素地球化学分析技术平台的重要组成部分,专注于油气地质过程的同位素示踪与地球化学研究。实验室配备4台气相色谱-同位素比质谱仪(GC-IRMS)、2套元素分析-同位素质谱仪(EA-IRMS)及1套GasBench-IRMS系统,具备高通量、高精度的稳定同位素分析能力,可对天然气、原油、烃源岩、碳酸盐岩等样品开展碳、氢、氧、氮等多元素同位素测定。实验室具备矿物岩石气体提取与单分子化合物分离能力,能够实现从整体组分到单体烃类化合物的精细同位素解析,尤其在单体烃碳氢同位素、碳酸盐岩碳氧同位素及岩石流体包裹体气体同位素分析方面具有突出优势。近五年来,已为国内100余家高校和科研院所团队提供关键技术支撑,在油气成因、运移演化与成藏机制研究中发挥重要作用,是推动我国油气资源勘探与地球化学理论发展的重要技术力量。 

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2.寒旱区生态环境同位素分析实验室

聚焦于干旱、半干旱及高寒地区生态水文过程的同位素示踪研究,致力于为生态环境演变、水资源循环与碳氮循环等关键科学问题提供精准数据支撑。实验室仪器类型丰富,配备液态水稳定同位素分析仪、高精度CO2/CH₄碳同位素分析仪、ISOPrime气体稳定同位素质谱仪以及Picarro L2140-i超高精度液态水和水汽同位素分析仪等先进设备,具备开展天然水、大气水汽、土壤水及植物水分中氢氧同位素(δ²H、δ¹⁸O)高精度测定的能力,广泛应用于水文学与环境科学研究。实验室在有机元素同位素分析方面具有突出优势,依托TC/EA前处理系统与MAT-253质谱联用技术,专注于HCNOS元素含量及¹³C/¹²C、¹⁵N/¹⁴N同位素比值分析,尤其擅长树轮纤维素样品的碳氮同位素测试,为植物生理响应与生态系统碳氮动态研究提供可靠数据支持。技术团队专业扎实,涵盖水、土、植物多类样品的同位素分析能力,是寒旱区生态地球化学研究的重要技术平台。

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3.稀有气体同位素分析实验室

稀有气体同位素分析实验室专注于氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等稀有气体同位素比值的高精度测定,致力于揭示地球内部物质来源、壳幔相互作用、流体演化过程,在构造地质、地热系统、油气成藏及行星科学等领域具有重要科学价值。实验室配备国际先进的Nu Instrument和NGX600稀有气体质谱仪,结合自主研发的高效样品前处理系统,可实现对气体、固体及液体样品中痕量稀有气体的精准提取与分析,显著提升检测灵敏度与适用范围,支撑多类型地质样品的高精度同位素研究。该实验室四十余年来持续推动我国稀有气体学科发展,产出了国内约60%的相关科研数据与成果,具备深厚的技术积累和丰富的实践经验。近年来,实验室成功承担探月工程月壤稀有气体分析任务,为国家深空探测重大战略提供关键技术支持,展现出强大的科研服务能力与技术创新能力,是目前国内稀有气体同位素分析领域的重要技术平台与核心力量。

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4.非传统同位素分析实验室

非传统同位素分析实验室聚焦于非传统稳定同位素体系的高精度分析,致力于揭示地球系统中元素循环与环境演化过程。实验室配备高精度热电离质谱仪(TIMS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),具备开展铷锶、钐钕、锆铪、铀系及稀有金属(如锌、汞、锂、铜、镉等)同位素分析的强大能力。其中,TIMS系统定年准确度高,广泛应用于物源示踪与地质绝对年龄测定,在寒旱区冰冻圈样品(如冰芯、冻土)的物源解析和年代学研究中发挥关键作用,显著提升区域环境演化重建能力。实验室在汞同位素富集与分析方面具有突出优势,结合MC-ICP-MS技术,深入研究气候变化背景下重金属元素的生物地球化学循环机制,尤其在揭示汞的来源、迁移与转化过程方面成果显著。同时,实验室积极拓展锂、铜、锌等非传统金属同位素在生态与资源领域的应用,推动同位素技术向多学科交叉发展。技术团队经验丰富,具备从样品前处理到高精度同位素测定的全流程能力,支撑国家重大科研项目,是国内外非传统同位素研究的重要技术平台。

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5.高分辨(团簇)同位素分析实验室

专注于分子团簇同位素的高精度测定,配备国际领先的253 Ultra和253 Plus高分辨率稳定同位素质谱仪,质量分辨率高达18000,可精准解析天然气、冰冻圈气体样品中的团簇同位素特征,显著提升气候演化与生物地球化学过程研究的科学深度。实验室拥有甲烷团簇同位素前处理与分析系统,结合253 Ultra实现对Δ¹³CH3D等关键参数的高精度测定,为碳源识别与古环境重建提供新视角。同时,构建了GC-Py-GC-IRMS丙烷位置特异性同位素分析平台,可解析天然丙烷中碳同位素(PSIA)分布特征,服务于能源勘探与寒旱区环境演变研究。技术团队专业扎实,具备从样品纯化到高分辨质谱分析的全流程能力,支撑国家重大科研任务。

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平台网址:tech.nieer.cas.cn



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