水样中溶解性无机碳同位素测试前处理方法对比研究.pdf

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1、2013年8月岩矿测试Vo1．32．No．4August2013R0CKANDMINERALANALYSIS659～664文章编号：0254—5357(2013)04—0659—06水样中溶解性无机碳同位素测试前处理方法对比研究吴夏，涂林玲，杨会，王华，朱晓燕，张美良(国土资源部岩溶动力学重点实验室，中国地质科学院岩溶地质研究所，广西桂林541004)摘要：水中溶解性无机碳(DIC)的碳同位素前处理方法由传统的BaC1沉淀法，逐步发展到野外采样后直接通过连续流系统(GasBench—IRMS)测试。当前对于BaC1，沉淀法和连续流测试结果的差异，

2、以及最佳DIC的前处理方法均需要开展深入研究。本文应用BaC1沉淀法、医用无菌高密度聚乙烯瓶装样、GasBench1I顶空样品瓶野外直接生成CO，气体三种前处理方法，对比研究前处理方法对采自桂林盘龙洞洞穴滴水和地下河水样中DIC碳同位素测试的影响。结果表明，由于BaC1沉淀法使水样中游离CO，逸出，导致测定的DIC碳同位素值相对于另两种方法均偏正：地下河水样的碳同位素值最大偏正0．26％0；洞穴滴水的碳同位素值最大偏正0．33％0。因为野外水样采集环境的温度、大气压强与实验室内部环境变化较小，没有引起CO，、HCO[的溶解度改变，用医用无菌高密度

3、聚乙烯瓶和GasBenchII顸空样品瓶采集水样的碳同位素测试结果相同；相对而言，利用GasBenchI／顶空样品瓶直接产生CO气体，能够避免外界环境条件变化导致CO，、nco；的溶解度发生变化引起碳同位素分馏，是精确测定水中DIC碳同位素最佳的前处理方法。关键词：水样；溶解性无机碳同位素；样品前处理；同位素分馏中图分类号：P641；O613．71；0652．6文献标识码：A随着大气中CO：浓度从1750年的280X10逐平衡混合物。由于pH值控制着水体中DIC不同形渐上升到2005年的380X10¨1J，使得的环境问题态所占的比例，在pH值为7

4、～9时，水体中的DIC中碳循环和温室气体(CO、O、N：O、CH)问题更为主要是以HCO~-的形式存在J。随着碳稳定同位素突出。全球碳循环主要是指碳在岩石圈、水圈、气圈分析精度的提高，研究水循环中不同形态碳及测定和生物圈之间不同形态之间的相互转换和运移。在同位素能够揭示碳“源”、“汇”以及碳通量等问全球碳循环的研究中，随着岩溶地区碳“汇”和“源”题。最初测试水体中DIE的前处理方法主要是的研究逐步深入J，发现在岩溶作用下产生溶解BaC1：沉淀法，通过将液体样品中DIC转化为固性无机碳(DissolvedInorganicCarbon，以下简称体样

5、品来测试沉淀物(碳酸盐)的碳同位素值，但已DIC)并存储于水体中，具有碳“汇”效应-51。DIC经有学者指出BaC1沉淀法在快速沉淀过程中存在是整个碳循环的一个重要组成部分。在整个过程中着同位素分馏¨11。Matthews等¨开发研究了以惰水、大气和基岩相互作用主要方程式可以简化为：性气体为载气携带测试气体进入质谱仪的高真空室(1)气与水相互作用：离子源室。随着这种测试技术的发展和完善，美国CO2(g)+H2O(aq)一H2CO3(aq)ThermoFisher公司研发了水体中DIC的碳同位素分(2)水与岩相互作用：析的前处理装置GasBench

6、。该装置能够直接测定H2C03(aq)+CaCO3(s)一2HCO~(aq)+C(aq)水中DIE的碳同位素，具有准确度高、分析速度较大气CO溶于水体后在水体中形成DIC的存在快等特点，已经在国内实验室得到广泛的应形式分别为：CO、HCO、HCO；、CO；一等主要形态用。为了准确测定水体DIC中极易逸出的游收稿日期：2013—0l一27；接受日期：2013—03—13基金项目：国家自然科学基金资助项目(40772216，40802042)；中国地质科学院岩溶地质研究所基金项目(2012006)；中国地质科学院重点开放实验室专项资金(2010一sy

7、s一14)；广西青年科学基金项目(桂科青0640076)；中国地质调查项目(水[2010]矿评03—06—02，水[2013]矿评02—013—07)作者简介：吴夏，硕士研究生，助理研究员，主要从事同位素地球化学研究。E—mail：wuxia@karst．ac．Cll。-——659-——第4期岩矿测试httpff．ykcs．ac．en离CO：，我国研究人员针对其特点提出了准确的测季的季风降水主要受到夏季风的影响，年均气温试方法，并且对室内测试DIC含量和碳同位素的19．5℃，年均降水量1868mm。方法都进行了详细研究，但是并没有指出如何解盘龙洞

8、处于桂林市南部38km处的报安村(如决野外样品前处理过程对水体中所有DIC引起的图1所示)，所处为典型的亚热带温润地区岩溶峰碳同位素分馏