铬为Ⅵ族元素,属于过渡族金属元素,在自然界中广泛分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。铬同位素属于非传统稳定同位素,应用于太阳系和行星演化历史、地外物质撞击事件、热液矿床的成因和物质来源、监测地表环境有毒Cr污染等研究领域。目前铬同位素方法的应用并不普及,但随着高精度TIMS和MC-ICP-MS等质谱仪的广泛应用,铬同位素的分析技术得到了不断改进。实验技术的进步不仅促进了对自然界铬同位素分馏机制的进一步了解,并使铬同位素体系在陨石和宇宙化学、环境污染和矿床学等研究领域取得了有意义的新成果,显示出了该方法具有重要的应用前景。国际上将铬同位素分析应用于监测环境Cr污染的方法始于2000年。在国家自然科学基金的资助下,我校国家重点实验室于2005-2007期间在国内首次建立了Cr稳定同位素分析方法,并在环境Cr污染的监测中得到较好应用。由于条件和时间的限制,该方法对铬同位素测量过程中产生的质量分馏采用了常规的外部校正方法。在无常数组成的稳定同位素分析方法中,双稀释剂法是目前准确度最高的方法,对识别样品间较小程度的同位素组成差异具有重要意义。本文在国内外文献广泛调研基础上,依托地质过程与矿产资源国家重点实验室同位素室先进的超净化实验室和新型热电离同位素质谱仪（Triton Ti）,建立了双稀释剂法测定水样中铬同位素组成的分析技术,初步建立了固体地质样品铬同位素分析的化学处理流程,对黑色页岩、磁铁矿等固体地质样品进行了铬同位素组成分析,并以黄石某无机盐厂为例,分析了铬污染水体及其铬同位素组成特征。本文主要包括以下几方面内容:1、建立双稀释剂法测定水中Cr（Ⅵ）铬同位素组成的分析技术（1）稀释剂的配制选取了天然样品中铬同位素丰度较小的⁵⁰Cr、⁵⁴Cr配制成铬单稀释剂,在对单稀释剂的铬同位素丰度进行定值基础上,利用⁵⁰Cr、⁵⁴Cr单稀释剂配制成⁵⁰Cr-⁵⁴Cr双稀释剂,并将混合溶液中的铬离子氧化成高价态。（2）双稀释剂法测定水中Cr（Ⅵ）铬同位素组成的化学分离流程在前人工作的基础上,调整了适用于双稀释剂法的水样Cr铬同位素分析的化学分离流程,尤其是强调了为同时校正样品在化学处理和质谱分析时产生的同位素分馏效应,应在样品过柱之前加入呈Cr（Ⅵ）价态的⁵⁰Cr-⁵⁴Cr双稀释剂,并使混合溶液中的⁵⁰Cr:⁵²Cr:⁵⁴Cr比例接近于1:1:1（摩尔比）。（3）测试数据的校正根据双稀释剂法校正的基本原理,对双稀释剂法校正迭代计算方案进行了设计,利用C语言设计了双稀释剂法稳定铬同位素质谱测试数据的离线处理程序和双稀释剂的铬同位素丰度的定值程序。并且采用配制好的双稀释剂和所建立的流程对标准溶液（SRM979）进行了分析,经离线数据处理程序计算,获得了较高精度和准确度SRM979的铬同位素组成,较好地证明了本次工作所确定的双稀释剂定值、相应的化学流程和离线处理程序的可靠性。2、初步建立双稀释剂法测量固体地质样品铬同位素的化学处理流程（1）样品的溶解设计了不同的样品溶解方案对不同类型的固体地质样品进行溶解,其中包括为防止由于不同价态的存在而可能出现的铬同位素分馏,须在样品溶解完成并蒸干后,加入2NHNO₃作为还原剂,将样品中的铬全部转化为Cr（Ⅲ）形式,随后才加入接近最佳稀释比、价态为Cr（Ⅲ）的⁵⁰Cr-⁵⁴Cr双稀释剂。（2）铬的分离纯化将同位素组成已达平衡的混合溶液进行氧化,即通过加入（NH₄）₂S₂O₈氧化剂将样品中的Cr（Ⅲ）氧化成Cr（Ⅵ）,并将阴离子交换柱的pH值调节到弱酸性后,将样品混合溶液直接过柱进行分离和纯化。由于在对样品进行分离纯化时,其接收液中可能含有大量SO₄^2-离子,必要时需将回收的含Cr溶液分两次过阴离子交换柱,以完全除去剩余的SO₄^2-,以避免其在质谱测量过程可能造成干扰。在本次固体地质样品中铬的化学分离纯化的实验中,采用2N HNO₃代替0.2N H₂SO₃作为还原剂,并通过对SRM979标准溶液的检测,表明HNO₃对固体地质样品中Cr（Ⅵ）的还原效果与H₂SO₃相当,可能甚至更好,但由于HNO₃是易于纯化的常规试剂,采用该还原剂有利于降低Cr含量较低样品的流程本底。采用前述改进了的样品制备化学流程,应用双稀释剂法技术对黑色页岩、磁铁矿等部分固体地质样品进行了铬同位素分析。所获得的分析结果显示:黑色页岩中的δ⁵³Cr值小于零,磁铁矿和沉积地层中的铁氧化物层样品中的δ⁵³Cr值大于零。这些初步结果表明,氧化条件下形成的样品相对富集较重的铬同位素(即δ⁵³Cr＞0),而在还原条件下形成的样品相对富集较轻铬的同位素(即δ⁵³Cr＜0)。3、铬污染的水的铬同位素组成特征分析实例对黄石某无机盐厂周边铬污染水体及其铬同位素组成的相关性进行了分析。分析结果表明:铬污染严重的水体其水化学类型主要为SO₄-（Na+K）型,具有较高的矿化度,相应的δ⁵³Cr值偏小;铬污染较轻的水体其水化学类型主要为HCO₃-（Na+K）型,矿化度较低,相应的δ⁵³Cr值偏大;未污染的地表水和地下水,其水化学类型主要为HCO₃-Ca型,矿化度低,相应的δ⁵³Cr值接近于零。