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Cd硫化物光化学诱导溶解过程中Cd同位素分馏行为研究

Cd硫化物；光诱导溶解；Cd同位素

近些年，Cd同位素在示踪行星、星云演化，示踪人为和天然Cd的迁移转化等领域取得了广泛应用，因此，Cd同位素的地球化学行为也受到越来越多的关注。目前，导致Cd同位素分馏主要涉及蒸发/冷凝、微生物、吸附/沉淀、以及风化四个方面。最近有研究表明，Cd硫化物在水溶液中能发生光诱导溶解，造成Cd的迁移转化[1]。光诱导溶解过程从机制上区别于现有四种Cd分馏过程，而该过程Cd的同位素分馏行为还完全是未知领域。基于此，本文探讨了Cd硫化物光诱导溶解过程中Cd同位素行为。
样品-标准交叉法实验结果表明，Cd硫化物光诱导溶解过程中Cd同位素分馏遵循质量依赖分馏定律。但是SSB法有不能校正前处理过程中的分馏、测试浓度高、精度相对较差等不足，因此后续使用双稀释剂法进行分析测试。相对于残余固体Cd硫化物，重Cd优先溶解析出，如光照1小时后约10.7%的Cd溶解，溶液中δ114/110Cd = 0.45‰ ± 0.07，△114/110Cdliquid-solid = 0.81‰。溶解态Cd同位素组成随溶解比例呈线性关系，并且液相和残余固相Cd之间同位素组成差值相对恒定，表明Cd硫化物光诱导溶解过程中Cd同位素分馏是平衡分馏过程。而对于平衡分馏，物相/种之间同位素特征受元素结合环境能量控制，重同位素倾向于富集在结合环境更强的环境中[2]。因此我们推断，由于Cd硫化物中Cd-S键长要比溶液中Cd-O键长长，结合环境弱，所以固体中重Cd优先溶解析出。
我们的结果表明Cd硫化物光诱导溶解过程存在明显的Cd同位素分馏，因此光诱导溶解对用Cd同位素示踪物源及地质过程有重要意义