[發(fā)明專利]水中氧同位素的提取系統(tǒng)及水中氧同位素分析的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811420127.3 | 申請(qǐng)日： | 2018-11-26 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109540621B | 公開（公告）日： | 2019-09-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李洪偉;馮連君 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 |
| 主分類號(hào)： | G01N1/28 | 分類號(hào)： | G01N1/28;G01N33/18 |
| 代理公司： | 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283 | 代理人： | 劉依云;喬雪微 |
| 地址： | 100029 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 提取系統(tǒng) 氧同位素 水中 樣品收集單元 平衡單元 抽真空單元 分析 測(cè)試數(shù)據(jù)誤差 同位素分析 分析數(shù)據(jù) 記憶效應(yīng) 連通設(shè)置 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)效率 樣品收集 平衡器 重現(xiàn)性 整合 測(cè)試 | ||
本發(fā)明涉及同位素分析技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種分析水中氧同位素的提取系統(tǒng)和使用該提取系統(tǒng)進(jìn)行水中氧同位素分析的方法。所述提取系統(tǒng)包括平衡單元、樣品收集單元和抽真空單元，其中，所述平衡單元和樣品收集單元連通設(shè)置并依次接入抽真空單元，所述平衡單元中包括多個(gè)平衡器，所述樣品收集單元包括多個(gè)樣品收集管，所述提取系統(tǒng)將平衡單元和樣品收集單元良好地整合為一體，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作、提高了實(shí)驗(yàn)效率，使用該提取系統(tǒng)進(jìn)行水中氧同位素分析的方法具有穩(wěn)定性高、重現(xiàn)性好、測(cè)試精度較高、分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效避免記憶效應(yīng)導(dǎo)致的測(cè)試數(shù)據(jù)誤差大等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及穩(wěn)定同位素分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水中氧同位素的提取系統(tǒng)和一種使用所述提取系統(tǒng)進(jìn)行水中氧同位素分析的方法。
背景技術(shù)
自然界中天然水的氫氧同位素組成與含量受復(fù)雜的地球物理、地球化學(xué)和生物化學(xué)作用的影響，在蒸發(fā)和冷凝過程中會(huì)產(chǎn)生同位素分餾。由于同位素分餾作用的結(jié)果，使得各種天然水具有各自不同的同位素特征，這使得穩(wěn)定同位素技術(shù)在地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，水的穩(wěn)定同位素分析現(xiàn)已逐漸成為水科學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)代研究方法之一。水的穩(wěn)定同位素成分被認(rèn)為是水的“指紋”，在分析水分來源、運(yùn)移和混合等動(dòng)態(tài)過程的研究中發(fā)揮著日益重要的作用。特別是D和18O，被認(rèn)為在沒有高溫的水巖作用和強(qiáng)烈的蒸發(fā)條件下是穩(wěn)定的，是示蹤水動(dòng)力過程最理想的環(huán)境同位素。
隨著氫氧同位素技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，其檢測(cè)方法也越來越多。目前用于氫氧同位素檢測(cè)的方法主要有：離線雙路進(jìn)樣同位素比質(zhì)譜法(Dual-inlet IRMS)、連續(xù)流水平衡法Gasbench-IRMS、熱轉(zhuǎn)換元素分析同位素比質(zhì)譜法(TC/EA-IRMS)。Dual-inlet IRMS測(cè)定樣品中氫氧同位素組成，也是應(yīng)用最早的一種同位素比值測(cè)定的方法，具有分析精密度和準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，是氫氧同位素分析方法中最為經(jīng)典的方法。
對(duì)于水中氧同位素的分析，目前最廣泛的方法是二氧化碳-水平衡交換反應(yīng)，二氧化碳同位素和水之間的氧同位素交換反應(yīng)如下式所示：
C16O16O(氣)+H218O(液)＝＝＝C16O18O(氣)+H216O(液)
二氧化碳和水之間的氧同位素的分餾程度，通常用氧同位素分餾系數(shù)(αCO2-H2O)來表示，其數(shù)值等于二氧化碳和水中的氧同位素比值之商，其計(jì)算表達(dá)式如下：
在二氧化碳和水中氧同位素交換條件下，二氧化碳和水達(dá)到氧同位素進(jìn)行交換，待交換達(dá)到平衡后，二氧化碳和水中的氧同位素比值之商達(dá)到分餾系數(shù)。
通常，所述二氧化碳-水平衡交換反應(yīng)過程主要包括以下三個(gè)步驟：
(1)氣態(tài)二氧化碳溶解到水中，即：
CO2(氣)---CO2(液)
(2)在pH<8的溶液中，二氧化碳與水進(jìn)行水合作用，即：
H2O+CO2(液)---H2CO3
(3)二氧化碳進(jìn)行脫水作用，從水中擴(kuò)散到氣相中，即：
CO2(液)----CO2(氣)
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