大氣降水氫氧穩(wěn)定同位素測(cè)試方法介紹

一、研究背景與意義

大氣降水作為內(nèi)陸水循環(huán)的重要水分輸入項(xiàng)，其形成過(guò)程中，伴隨著地表蒸發(fā)、植物蒸騰以及水汽凝結(jié)等平衡分餾或動(dòng)力分餾過(guò)程，使降水中的氫氧穩(wěn)定同位素組成有不同的特征。因此降水氫氧穩(wěn)定同位素常被視為良好的示蹤劑，被廣泛應(yīng)用于水汽源地示蹤、古氣候重建、蒸發(fā)量及局地水汽再循環(huán)的估算等研究。降水氫氧穩(wěn)定同位素的研究始于上世紀(jì)五十年代，以國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和世界氣象組織（WMO）建立了全球大氣降水同位素觀測(cè)網(wǎng)（Global Network of Isotopes in Precipitation, GNIP）為標(biāo)志，開始了全球性的降水氫氧穩(wěn)定同位素的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；隨后研究者們?cè)趪?guó)家、區(qū)域或單站點(diǎn)尺度上也開展了大氣降水氫氧穩(wěn)定同位素的監(jiān)測(cè)，這些觀測(cè)數(shù)據(jù)促進(jìn)了我們對(duì)于復(fù)雜水循環(huán)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。因此，高時(shí)間和空間分辨率的降水氫氧穩(wěn)定同位素的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)非常重要的工作。
 

二、測(cè)量原理

 

降水氫氧穩(wěn)定同位素組成的測(cè)定采用的是基于光腔衰蕩光譜（Cavity Ring-Down Spectrospecopy, CRDS）技術(shù)的Picarro高精度水同位素分析儀。同其它光譜技術(shù)相同，CRDS技術(shù)也是基于氣態(tài)分子獨(dú)特的紅外吸收光譜來(lái)量化穩(wěn)定同位素組成的方法，但不同于其它光譜技術(shù)基于吸收強(qiáng)度的測(cè)量，CRDS技術(shù)是基于時(shí)間的測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果對(duì)激光源本身的變動(dòng)不敏感，從而可以保證儀器的噪聲更小，且精度更高。Picarro高精度水同位素分析儀的光腔采用三鏡片小光腔（體積約35 ml，長(zhǎng)度約為25 cm）的設(shè)計(jì)，可以保證更快的腔室內(nèi)氣體更新速率，使儀器的響應(yīng)時(shí)間更快；同時(shí)小光腔的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光腔內(nèi)溫度和壓強(qiáng)的控制（溫度：± 0.005 ℃；壓強(qiáng)：±0.0002 大氣壓），使儀器具有更好的漂移性能。光腔內(nèi)采用高反射率鏡面可以有效的減少由于激光透射所引起激光強(qiáng)度的減弱，從而可以使激光穿過(guò)的更大的氣體厚度，即更大的有效長(zhǎng)光程（> 10公里），從而使儀器擁有更低的檢測(cè)下限。

三、儀器介紹

 

基于CRDS技術(shù)的Picarro高精度水同位素分析儀可以用于液態(tài)水樣品中穩(wěn)定氫氧同位素比率（δ2H，δ17O和δ18O）的測(cè)量，如降水、河水、湖水、地下水、冰川水、土壤水和植物水等液態(tài)水。

儀器的典型精度：δ2H: ＜0.1‰，δ17O: ＜0.025‰，δ18O: ＜0.025‰；

測(cè)量速度：每9分鐘可以完成一針測(cè)量，每天可以完成160針（即27個(gè)樣品）的測(cè)量；

測(cè)量范圍：滿足同位素標(biāo)記的重氘樣品測(cè)量，δ2H的測(cè)量上限≥50000‰(或≥8500ppm)；

取樣溫度：0-50 ℃；樣品體積：＜2 μL/針（可調(diào)）。

四、取樣方法

根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)和世界氣象組織的要求，采用標(biāo)準(zhǔn)雨量器進(jìn)行降水樣品的收集。如需測(cè)定月尺度上的降水氫氧穩(wěn)定同位素組成，可在室內(nèi)準(zhǔn)備一個(gè)足夠大的容器，每次降水后，將在室外通過(guò)雨量器收集到的降水倒入該容器，低溫密封保存，每個(gè)月的最后一天取10毫升過(guò)濾后的樣品裝入樣品瓶中，使用封口膜密封，并冷藏保存。如需測(cè)定降水事件尺度上的降水穩(wěn)定氫氧穩(wěn)定同位素，則在每次降水后取10毫升過(guò)濾后的樣品裝入樣品瓶中，使用封口膜密封，并冷藏保存。各觀測(cè)點(diǎn)收集的降水樣品可寄送至北京松盛華嘉檢測(cè)技術(shù)有限公司使用基于CRDS技術(shù)的Picarro高精度水同位素分析儀進(jìn)行集中測(cè)試。

五、公司介紹

北京松盛華嘉檢測(cè)技術(shù)有限公司，為北京理加聯(lián)合科技有限公司的全資子公司，致力于為用戶提供更高質(zhì)量的穩(wěn)定同位素樣品測(cè)試服務(wù)。已先后為中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所、中國(guó)科學(xué)院植物研究所、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所和中國(guó)水利水電科學(xué)研究院等近百家單位提供快速、精確的穩(wěn)定同位素測(cè)試服務(wù)和技術(shù)咨詢服務(wù)。北京松盛華嘉檢測(cè)技術(shù)有限公司擁有專業(yè)的測(cè)試團(tuán)隊(duì)，提供快速、精確的測(cè)試服務(wù)，可以為您提供及時(shí)的數(shù)據(jù)測(cè)樣服務(wù)，助力您科研成果的盡快發(fā)布。

六、聯(lián)系方式

北京理加聯(lián)合科技有限公司/北京松盛華嘉檢測(cè)技術(shù)有限公司
測(cè)樣服務(wù)工程師：葛 歡，
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