MC-ICP-MSによる海水の高精度Pb同位体分析のための最適化手法の評価

Evaluation of optimized procedures for high-precision Pb isotope analyses of seawater by MC-ICP-MS.

• Alex Griffiths
• Hollie Packman
• Yee Lap Leung
• Barry J Coles
• Katharina Kreissig
• Susan H Little
• Tina van de Flierdt
• Mark Rehkämper

抄録

Pb同位体の海洋地球化学への応用は、海水中のPb同位体の分析に関連した課題に阻まれている。本研究では、Nobias Chelate PA-1樹脂を用いた固相抽出またはMg(OH)との共沈によるPb分離後の海水中のPb同位体組成のMC-ICP-MS測定の性能を評価し、Pbダブルスパイクまたは質量バイアス補正のためのTlへの外部正規化のいずれかを使用している。4つの分析法の組み合わせは、海水中のPbを1～7 ng測定した場合、再現性（2SD）はPb/Pb/Pbで100～1200 ppm、マイナーなPb同位体を含む比率では300～1700 ppmで、同様の品質の結果を得ることができます。4つの手順はすべて、確立されたTIMSのダブルスパイク法と比較して、サンプル全体の大幅な改善を可能にし、同等または改善された精度で偏りのない海水中のPb同位体組成を生成します。ノビアス抽出は、より高い分析スループットと、高いSi(OH)含有量を持つ大規模な海水サンプルの分析に適しているため、共沈法よりも好ましい。最も正確な鉛同位体データは、ノビアス抽出と二重スパイク補正により得られます。しかし、Tl正規化を用いたノビアス抽出は、ダブルスパイク手順とは異なり、1回の質量分析測定のみが必要とされるため、魅力的な代替手段となっています。固相抽出の利点にもかかわらず、共沈法は、安価で実装が簡単で、データの精度がわずかに低下するだけで、特に質量バイアス補正のためのPbダブルスパイクと組み合わせた場合、低～中程度のSi含有量のサンプルのための有用なPb分離技術となります。

The application of Pb isotopes to marine geochemistry is currently hindered by challenges associated with the analysis of Pb isotopes in seawater. The current study evaluates the performance of MC-ICP-MS measurements of seawater Pb isotope compositions following Pb separation by either solid-phase extraction with Nobias Chelate PA-1 resin or co-precipitation with Mg(OH), and using either a Pb double-spike or external normalization to Tl for mass bias correction. The four analytical combinations achieve results of similar quality when measuring 1-7 ng of seawater Pb, with reproducibilities (2SD) of 100-1200 ppm for Pb/Pb, Pb/Pb and 300-1700 ppm for ratios involving the minor Pb isotope. All four procedures enable significantly improved sample throughout compared to an established TIMS double-spike method and produce unbiased seawater Pb isotope compositions with similar or improved precision. Nobias extraction is preferable to co-precipitation due to its greater analytical throughput and suitability for analyses of large seawater samples with high Si(OH) contents. The most accurate Pb isotope data are produced following Nobias extraction and double-spike correction as such analyses are least susceptible to matrix effects. However, Nobias extraction with Tl-normalization constitutes an attractive alternative as, unlike the double-spike procedure, only a single mass spectrometric measurement is required, which improves analytical throughput and optimizes Pb consumption for analysis. Despite the advantages of solid-phase extraction, co-precipitation represents a useful Pb separation technique for samples with low to moderate Si contents as it is inexpensive, simple to implement and the data are only marginally less accurate, especially when combined with a Pb double-spike for mass bias correction.