同位素分析中采用二级参考物质可行性与风险评估

—锂同位素的“中国尺”：三个标准，一个体系

  地球是本亿万年的“大史书”，岩石、海水、矿物里藏着一种叫锂同位素的“钥匙”—它能判别沉积环境、示踪环境污染、研究矿床成因、重建古海洋和古气候条件、示踪海水入侵、研究大陆化学风化，堪称地质研究的“指纹”。要读懂这枚“指纹”，地质学家必须有一把绝对精准、全球统一的“地质砝码”—锂同位素标准物质。

一、锂同位素的“零点”是什么？

Li 有两个稳定同位素⁶Li 和⁷Li，它们之间的比例（⁷Li/⁶Li）可以告诉我们很多秘密—比如海水循环、矿物形成、甚至电池材料的来源，通常用δ⁷Li表示天然样品中锂同位素组成的变化，其计算公式为：

这里的“标准”（尺子），就是全球公认的δ⁷Li零点—NIST RM 8545（LSVEC），一种由美国国家标准局（NIST）制备的纯碳酸锂。

但问题来了：这把尺子会受到各种因素影响，会用完，也可能会面临“断供”风险。

二、二级参考物质—方便但有风险

为了节省，亦为了方便，很多实验室开始使用二级参考物质，比如：商业二级参考物质（RMs，包括纯溶液标准，如 SPEX-Li、GBW-Li和复杂基体标准，如 NASS-6），这些就像你拿家里的卷尺代替国家标准尺—快捷实惠，但准吗？

针对该问题，中国科学院地球环境研究所、长安大学、中国计量科学研究院等多家单位合作，采用多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS），对锂的一级同位素标准物质与商业二级参考物质（RMs，包括纯溶液标准，如 SPEX-Li、GBW-Li和复杂基体标准，如 NASS-6）开展了对比分析，评估了其适用性。

结果发现：

不同实验室对同一海水样品（NASS-6）的测量结果差异很大（见图1），这就像不同人用同一把尺子量一杯浑水—结果五花八门。

图1海水参考物质不同实验室的 δ⁷Li 值对比

 不同批次的SPEX-Li、GBW-Li，δ⁷Li值差异明显（见图2），有的批次之间能差出好几个“千分号”，这在地球化学中已经是“巨大的偏差了”。

图2 不同批次的 SPEX-Li、GBW-Li 的 δ⁷Li 值对比

三、我们的解决方案—研制具有自主知识产权的 δ⁷Li 溶液标准物质

针对中国锂同位素标准物质缺乏的问题，中国科学院地球环境研究所联合中国计量科学研究院以及国内外数家单位，成功研制出三种具有自主知识产权的 δ⁷Li 溶液标准物质（图3），以期建立锂同位素分析自主标准体系。该标准物质以天然 Li₂CO₃ 固体粉末为基础原料，以浓缩 ⁶LiCl 或浓缩 ⁷Li₂CO₃ 稀释剂固体粉末作为添加原料，定值采用标准-样品交叉法，使用高精密度多接收-电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS），以 10 家实验室测量结果的平均值作为标准值。该标准物质的特性量为锂同位素丰度比相对于国际参考标准 NIST LSVEC 的千分偏差，如表1所示，δ⁷Li 分别为：0.71±0.15‰、-37.90±0.13‰ 和38.78±0.19‰（k=2）。该标准物质溶液中锂浓度约为 1 mg/mL，介质为 2% 硝酸，包装采用高密度聚乙烯瓶，每瓶 5 mL。

图3 三种 δ⁷Li 同位素溶液标准物质

该标准物质具有良好的均匀性和稳定性，且原料充足能够保证长期供应，可应用于核工业、地球化学、地质、环境和生物等领域中锂同位素组成的分析测量，以及 δ⁷Li 分析方法的评估和验证。

以上研究产品已在国家标准物质资源共享平台进行共享和售卖

表1 三种溶液标准物质的 δ⁷Li 特性量标准值及不确定度

四、在LSVEC断供时，我们还有一个备用方案

在实验室一级同位素标准物质供应受限或无法获取的情况下，可采用以下经过验证的分析校正方案。

 相关研究成果发表于国际英文期刊《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》上，研究工作受到黄土科学全国重点实验室培育项目（SKLLQGPY2410）、深地国家科技重大专项（2025ZD1006607、2024ZD1003302）、国家自然基金青年基金（42403030）等共同资助。

 论文信息如下：

Cheng, Y., Song, P., Ren, T., Deng, L., Li, Z., He, M., Wen, H., Lv, N., Gao, T., 2026. Feasibility and pitfalls of using secondary reference materials as isotope standard substances for isotopic analysis: A comprehensive risk assessment for lithium isotopes. Spectrochim. Acta Part B: At. Spectrosc. 241, 107539.

https://doi.org/10.1016/j.sab.2026.107539.

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