氢氧同位素测试分析的记忆效应及标定研究.pdf

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1、第35卷第1期水文V(，I．352015年2月JOURNALOFCHINAHYDROLOGY氢氧同位素测试分析的记忆效应及标定研究马涛，23，刘九夫1I2，3，张建云，23，王国庆，3，贺瑞敏，3，刘宏伟112，3，刘翠善，。(1．南京水利科学研究院，江苏南京210029；2．水利部应对气候变化研究中心，江苏南京210029；3．水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029)摘要：以基于离轴积分腔输出光谱(OA—ICOS)原理的液态水同位素分析仪为例，通过开展记忆效应分析实验和标定方法分析实验．分析了氢氧同位素测试分析中的记忆效应表现特征，讨

2、论了记忆效应对测试结果的影响程度，探讨了记忆效应标定方法。研究结果表明：采用常规运行方法进行氢同位素测试分析时，记忆效应是明显存在的，而进行氧同位素测试分析时，记忆效应表现并不明显：采用常规运行方法进行氢、氧同位素测试分析，基本可以达到液态水同位素分析仪的保证精度：测针次数的增加，对于提高氢、氧同位素的测试分析精度具有有效作用：选择与待测样品值最为相近的3个标样进行测试分析和标定处理工作，可达到提高测试效率、节省测试成本、提高测试精度的目的关键词：同位素；记忆效应；光谱法；液态水；LGR中图分类号：O611．7文献标识码：A文章编号：1000—0852(20

3、15)01—0026—07谱技术(CRDS)Il，为利用激光探测痕量气体提供J1前言论基础。衰荡吸收光谱是通过测量谐振腔的衰荡时fn】在自然界水文循环过程中．同位素分馏导致水中获得分子的吸收信息，其优点在于不受激光光强波动氢氧同位素组成具有时空差异。所谓同位素分馏的影响。1998年，0’Keefe又提f+{积分腔输光}}竿技(isotopicfractionation)，是指同种元素的各同位素原子术(ICOS)t引，该技术是使一束激光在光腔中不断的反以不同比例分配于不同物质或物相中的现象⋯。如开射，测量透过光腔的时间积分光强，通过其与入射光放体系的液相水蒸发

4、时．轻水分子脱离水面的净速率强的差值计算待测物质的浓度，这种方法更接近于传(蒸发速率与凝结速率之差)比重水分子的大，因而随统的直接吸收光谱，更符合Beer—Lambert定律。与着蒸发的进行，剩余水体中重水分子占所有液相水分CRDS技术相比，ICOS技术设备结构更为简单，对环子的比例要大于逃逸到空中的气相水中的重水分子占境要求更低，测量频率更高．能适应更多要求。1999所有气相水分子的比例。氢氧同位素组成的时空差异年。O’Keefe等人在ICOS技术的基础不断改进，推为水源识别和量化、古气候环境演化、水循环演化过程出了连续积分腔输出光谱技术(CW—ICOS)

5、1。2001及形成机理分析等研究领域提供了行之有效的技术手年，Paul等人提出离轴入射方法，不同于传统的激光段，在水文学、地质学、生态学、大气科学等诸多学科中入射与光轴同轴的情形，该方法中激光偏离光轴入得以广泛应用。射，其所需装置更为简单，并且可以有效消除光I大J传统测量氢氧同位素的方法是低温采集和同位素多次反射的干涉效应。2002年，Baer等人在离轴入射质谱仪测量，因其测试成本昂贵，在广泛应用中受到限方法的基础上，开发了基于离轴积分腔输出光谱(OA—制。1988年，O’Keefe和Deacon率先提出衰荡吸收光ICOS)原理的新型设备，因其具有结构简单、

6、操作方收稿日期：2014—07—25基金项目：国家重点基础研究计划(”973”计~tJ)(2010CB951103)；国家自然科学基金(51209139)；南京水利科学研究院t央级公益性科研院所琏小科研业务费重点资~(V513010)；江苏省博士后科研资助计划(1201019c)；南京水利科学研究院博士后科研基金(BH51204)作者简介：马涛(1981一)，男，山东潍坊人，工程师，博士，主要从事水文水资源研究。E—mail：tma@nhfi．cn第1期马涛等：氢氧同位素测试分析的记忆效应及标定研究27便、测量速度快等优点，该技术一经推出便引起了科研基于比尔

7、一郎伯定律，利用分子吸收光谱测定某界的广泛关注。2006年，美国LosGatosResearch一特定气体的浓度的方法称为光谱法，其原理如下：(LGR)公司的第一台基于OA—ICOS技术的液态水同一束具有连续波长的红外光通过吸收介质，当吸收介位素分析仪问世，国际原子能机构(IAEA)经过长期测质分子中某个基团的振动／转动频率和红外光的频率试，对其性能非常满意，预言该分析仪将为稳定同位素一样时．分子就吸收能量，跃迁到能量较高的能级。分测量带来一次方法上的变革【7_1。子吸收红外辐射后发生能级的跃迁．该波长处的光就液态水同位素分析仪的自动注入器可以保证仪器被吸收

8、介质吸收，和入射光相比较，这一波长的光就全自动进样，