随分析仪器精度的进一步提高，“微小非质量分馏”研究的重要意义已被学界认可。以色列Hebrew大学Boaz Luz教授从上世纪九十年代就创立了“微小非质量分馏”这一新的研究领域，他证实“微小非质量分馏”与“环境变化”之间存在联系，因此获得2009年环境地球化学Patterson奖章。 Luz研究组不仅用冰川中氧气的微小O-17异常信号来指示全球生物的生产率，而且还使用小于千分之0.045的信号波动，来指示环境湿度的变化。他们发现，空气湿度会影响到水蒸气的扩散，湿度越低，扩散导致的分馏在最终的水－液分馏中占的比例越大，而如果采用水与水蒸汽平衡分馏的质量分馏线作为参考线，结果就会产生一个小的氧同位素非质量分馏信号，可以指示不同历史时期全球湿度的变化。

目前，学界已经证实不同物质体系之间的平衡分馏、不同过程的分馏，都具有稍微不同的质量分馏线（如Young等，2002）。对一般氧同位素非质量研究，可以使用笼统的质量分馏线（如斜率为0.52）,但是，对微小非质量分馏的研究，必须使用针对具体分馏反应的精确的质量分馏线（斜率λ值或比率q值要求到小数点后第三位）。遗憾的是，实验上确定这些质量分馏线较为困难，不仅需要高精度的实验分析条件，更需要设计一个完全独立的过程。因此，目前仅靠Luz研究组长年的反复实验测试，获得少数几个可靠的氧交换反应的质量分馏线，例如：光合作用过程中产生的氧气的λ值为0.521（Luz et al., 1999），呼吸作用消耗的氧气的λ值为0.518（Luz and Barkan, 2005），水与水蒸气之间平衡分馏的λ值为0.529（Barkan and Luz, 2005）等。

由于精确的质量分馏线是“微小非质量分馏”研究最重要的基本参数，如要进一步推广“微小非质量分馏”的工作，必须要有大量的精确的质量分馏线。自然界氧同位素交换反应的数目是一个天文数字，为每一个交换反应提供质量分馏线位置，将是一个工作量无比巨大的、几乎不可能的事情。

我室博士研究生曹晓斌及其导师刘耘研究员，在一项国家自然科学面上基金的支持下，最近解决了这一问题，文章发表在国际权威地球化学杂志上（Cao and Liu, 2011, Equilibrium mass-dependent fractionation relationships for triple oxygen isotopes. Geochimica et Cosmochimica Acta, 7435-7445）。他们的工作立足于解决所有氧同位素质量分馏线位置的问题，而非仅仅提供几个重要交换反应的质量分馏线，因而具有重要学术意义。 他们推导了一个新的质量分馏线计算公式，在这个公式中，他们首次定义了一个新的概念“k”（kappa）。每个化合物都有一个特定的k值，计算任意交换反应的质量分馏线位置时，只要比较反应中的两个化合物的k值以及它们的氧-18分馏的Beta值即可，而后者已经大量存在于各种文献中。使用k值的重要原因,不仅是使用它可以方便地保存和显示数目庞大的质量分馏线数据，而且还因为具有相似化学官能团的化合物都有几乎完全相同的k值，因此，只需确定少数k值就可以获得几乎所有化合物的k值数据库。比如，所有碳酸盐矿物的k值差别在0.0004以内，因而可以使用一个平均的k值，代替所有碳酸盐矿物的k值；硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐矿物等，均有相似的情况，这使得计算或估计质量分馏线的工作变得简单。在该文中，曹晓斌和刘耘提供了常见化合物的k值，并讨论了k值的变化趋势与特性，还以几个重要氧同位素交换反应为例，显示了如何利用k值计算出质量分馏线精确位置。研究者们可以利用其方法，方便地计算出所需要的各种质量分馏线位置，这类计算的精度至少达到小数点后第3位（如0.5xx）, 完全满足目前“氧同位素微小非质量分馏”领域的需要。

原文链接：　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703711005825 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (矿床室 刘耘供稿）