大氣降水氫氧穩(wěn)定同位素測試方法介紹

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，其形成過程中，伴隨著地表蒸發(fā)、植物蒸騰以及水汽凝結(jié)等平衡分餾或動力分餾過程，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，以國際原子能機構(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)定同位素的長期監(jiān)測；隨后研究者們在國家、區(qū)域或單站點尺度上也開展了大氣降水氫氧穩(wěn)定同位素的監(jiān)測，這些觀測數(shù)據(jù)促進了我們對于復(fù)雜水循環(huán)過程的認識。因此，高時間和空間分辨率的降水氫氧穩(wěn)定同位素的監(jiān)測是一項非常重要的工作。
 

二、測量原理

 

降水氫氧穩(wěn)定同位素組成的測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)分子獨特的紅外吸收光譜來量化穩(wěn)定同位素組成的方法，但不同于其它光譜技術(shù)基于吸收強度的測量，CRDS技術(shù)是基于時間的測量，其測量結(jié)果對激光源本身的變動不敏感，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，長度約為25 cm）的設(shè)計，可以保證更快的腔室內(nèi)氣體更新速率，使儀器的響應(yīng)時間更快；同時小光腔的設(shè)計可以實現(xiàn)對光腔內(nèi)溫度和壓強的控制（溫度：± 0.005 ℃；壓強：±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度的減弱，從而可以使激光穿過的更大的氣體厚度，即更大的有效長光程（> 10公里），從而使儀器擁有更低的檢測下限。

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‰；

測量速度：每9分鐘可以完成一針測量，每天可以完成160針（即27個樣品）的測量；

測量范圍：滿足同位素標(biāo)記的重氘樣品測量，δ2H的測量上限≥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)國際原子能機構(gòu)和世界氣象組織的要求，采用標(biāo)準(zhǔn)雨量器進行降水樣品的收集。如需測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)備一個足夠大的容器，每次降水后，將在室外通過雨量器收集到的降水倒入該容器，低溫密封保存，每個月的最后一天取10毫升過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。各觀測點收集的降水樣品可寄送至北京松盛華嘉檢測技術(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行集中測試。

五、公司介紹

北京松盛華嘉檢測技術(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)定同位素樣品測試服務(wù)。已先后為中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所、中國科學(xué)院植物研究所、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所和中國水利水電科學(xué)研究院等近百家單位提供快速、精確的穩(wěn)定同位素測試服務(wù)和技術(shù)咨詢服務(wù)。北京松盛華嘉檢測技術(shù)有限公司擁有專業(yè)的測試團隊，提供快速、精確的測試服務(wù)，可以為您提供及時的數(shù)據(jù)測樣服務(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/北京松盛華嘉檢測技術(shù)有限公司
測樣服務(wù)工程師：葛 歡，
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