铜（Cu）、锌（Zn）既是生物必需元素，作为多种酶的成分参与生命活动，也是强亲硫性元素，能形成硫化物矿床。Cu-Zn元素广泛参与了高温岩浆和低温表生地球化学过程，其稳定同位素在示踪行星早期演化过程、高温岩浆熔融过程、矿床成因、重金属溯源、海洋循环和古环境演化等方面显示重要的应用价值。然而，传统的Cu、Zn化学纯化方法都是采用阴离子交换树脂法，该方法需要使用高浓度的盐酸介质和复杂的多步分离流程，导致样品处理周期长、耗酸量大和流程本底偏高，限制了该同位素体系在地球科学中的广泛应用。

 为突破上述技术瓶颈，中国科学院广州地球化学研究所博士研究生何炽凤和钟桥辉博士在李杰正高级工程师指导下，基于自主研制的三辛癸烷基叔胺（N235）萃取树脂，开发了简便高效的单柱Cu和Zn的化学分离流程。采用标准–样品间插与铜内标结合的校正法（C-Cu-SSB）或双稀释剂法（DS）都能实现对地质和生物样品中Zn同位素的高精度测定，而Cu同位素的高精度测定则采用标准–样品间插法（SSB）校正。取得的主要进展包括：

 1、高精度的Cu同位素分析方法的建立

 （1）在化学分离方面，系统表征了N235树脂在盐酸介质中对Cu的吸附行为（图1），基于此，选用地质样品确定Cu与基体元素在树脂上的淋洗曲线，并建立了高效的Cu化学分离流程。该流程有效去除了基体及干扰元素（如Na、Mg、K、Ca、Ti、Cr、V、Ni、Ba、Co、Fe、Zn等），流程空白仅0.28 ± 0.15 ng，Cu回收率高达99.8 ± 0.9%（图2），为后续准确的Cu同位素分析提供了关键前提。相比传统阴离子树脂的方法，该纯化技术仅使用16 ml较低浓度的盐酸，耗时1.5小时，显著减少了酸用量和分析空白，提升了实验效率。

图1. 不同浓度的盐酸条件下Cu和Fe在N235树脂上的分配系数（K_d）

图2. Cu在N235树脂上的洗脱曲线

 （2）在MC-ICP-MS测试方面，采用SSB法进行Cu同位素的质量分馏校正。对NIST SRM 3114标准溶液的长期重复测试和监控仪器稳定性的NUW-Cu-A二级标准的短期测试获得的外部重现性（2SD）都优于±0.05‰（图3）。

图3. 对（a）NIST 3114 Cu和（b）NUW-Cu-A的重复分析测试结果

 （3）对8种国内外常用的地质标准物质（涵盖玄武岩、安山岩、花岗岩及铁锰结壳）和5种生物标样（头发、牛血清、猪肝、绿茶）进行了重复分析，获得的δ⁶⁵Cu值与已报道数据在误差范围内高度一致（图4），充分验证了方法的准确性和普适性。

图4. 地质和生物标准物质的Cu同位素组成

 2、高精度的Zn同位素分析方法的建立

 （1）在化学分离方面，先系统表征了N235树脂在盐酸、氢溴酸和硝酸介质中对Zn和Fe的吸附选择性（图5），基于此，使用地质样品标定Zn和基体元素在N235树脂的分离行为，并建立了非常简单高效的化学分离流程（图6）。该流程有效去除了基体及干扰元素（如Na、Mg、K、Ca、Ti、Cr、V、Ni、Ba、Co、Fe、Cu等），全流程空白仅0.6 ng，Zn回收率高达97.5 ± 1.6（图6）。相比传统阴离子树脂的方法，该纯化技术仅使用约8毫升0.5 mol/L HBr和少量的超纯水，超纯水快速洗脱的Zn溶液可以直接开展Zn同位素的测定，而不需要蒸干，显著减少了酸用量、样品处理时间和分析空白，提升了实验效率。

图5 不同浓度的盐酸、硝酸和氢溴酸条件下Zn和Fe在N235树脂上的分配系数（K_d）

图6. Zn在N235树脂上的洗脱曲线

 （2）在MC-ICP-MS测试方面，我们对比了标准–样品间插与铜内标结合的校正法和双稀释剂法对Zn同位素测试期间的质量分馏校正效果。对NIST SRM 3168a标准溶液的长期重复测试和监控仪器稳定性的AA-ETH-Zn二级标准的短期测试：C-Cu-SSB和DS校正法获得的外部重现性（2SD）分别优于±0.04‰和±0.03‰（图7）

图7. (a) NIST SRM 3168a和(b) AA-ETH Zn的δ⁶⁶Zn_{JMC Lyon}。空心和实心符号分别表示采用DS法和C-Cu-SSB法校正的结果

 （3）对3种国内外常用的地质标准物质（玄武岩、安山岩及花岗岩）和5种生物标样（头发、牛血清、猪肝、绿茶）进行了重复分析，获得的δ⁶⁶Zn_{JMC Lyon}值与文献已报道的数据在误差范围内高度一致（图8），充分验证了方法的准确性和普适性。

图8 地质和生物标准物质的δ⁶⁶Zn_{JMC Lyon}组成

 本研究建立了简单高效、低本底和高回收率的高精度Cu、Zn同位素分析方法，为地球科学中Cu、Zn的同位素应用提供了可靠的技术支撑。相关的成果发表于国际光谱学期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上。本研究由国家重点研发计划（2023YFF0803704）资助。

[1] 论文信息：He Chifeng（何炽凤），Zhong Qiaohui（钟桥辉），Guo Jiakai（郭家凯），Xiao Yuchen（肖雨辰），Chu Gaobin（初高彬），Li Jie*（李杰）. High-Precision Cu Isotope Analysis by MC-ICP-MS using N235-Impregnated Resin. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2026, 41, 3667-3675. 论文链接：https://doi.org/10.1039/d6ja00269b

[2] 论文信息：Li Jie*（李杰），He Chifeng（何炽凤），Zhong Qiaohui（钟桥辉），Peng Binyu（彭冰钰），Guo Jiakai（郭家凯），Chu Gaobin（初高彬），Wang Zhaoyang（王朝阳），Shen Nengping（沈能平）. A simple and low-blank Zn separation from biological samples using a trialkyl amine extraction resin for high-precision determination of Zn isotopes by MC-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2026, 41, 3688-3698. 论文链接：https://doi.org/10.1039/d6ja00284f.