氣候變化監(jiān)測 土壤有機(jī)碳氧同位素分析 質(zhì)譜法 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX氣候變化監(jiān)測土壤有機(jī)碳氧同位素分析質(zhì)譜法本文件規(guī)定了氣候變化監(jiān)測中土壤有機(jī)碳氧同位素質(zhì)譜分析樣品的富集提取步驟、監(jiān)測分析方法和質(zhì)量要求。本文件適用于歷史氣候變化及氣候生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中各種類型土壤及江河、湖、海底部淤泥中的土壤有機(jī)碳氧同位素的分析。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682—2008分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法SY/T5238—2019有機(jī)物和碳酸鹽碳、氧同位素分析方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1土壤有機(jī)碳soilorganiccarbon賦存于各種類型土壤中或江河、湖、海底泥中的天然腐殖物質(zhì)。3.2氧同位素oxygenisotope原子序數(shù)為8，質(zhì)子數(shù)為8，中子數(shù)分別為8、9、10的化學(xué)元素互為氧同位素。物質(zhì)的氧同位素組成δ18O由18O/16O來描述，單位為‰。3.3質(zhì)譜法massspectrometry質(zhì)譜分析法的簡稱，是利用質(zhì)譜儀測定元素同位素質(zhì)量和其相對豐度的方法。4基本要求4.1儀器設(shè)備要求a)離心機(jī)1)轉(zhuǎn)速：≥4000r/min2)離心管：100mlb)二氧化碳離線制樣裝置2GB/TXXXXX—XXXX1)前爐溫度：970±10℃2)后爐溫度：830±10℃3)銀絲管段溫度：400~500℃c)氣體穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀1)靈敏度：S≥10A/Pa2)分辨率：m/△m≥95(10%峰谷)d)元素分析—同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀1)質(zhì)量數(shù)范圍：1~80Daltonat3KV2)絕對靈敏度：1500分子/離子3)分辨率：m/△m=110(10%峰谷)4.2試劑材料要求a)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：苯甲酸(BenzoicAcid)IAEA–601b)氫氟酸（40%）：分析純（AR）c)鹽酸（36%~38%）：分析純（AR）d)無水乙醇：化學(xué)純（CP）或分析純（AR）e)純凈水：GB/T6682規(guī)定的二級水f)混合酸溶液Ⅰ：氫氟酸100ml+鹽酸100ml+純凈水800mlg)混合酸溶液Ⅱ：氫氟酸200ml+鹽酸200ml+純凈水600mlh)混合酸溶液Ⅲ：氫氟酸400ml+鹽酸400ml+純凈水200mli)氦氣：純度大于99.99%j)氧氣：純度大于99.99%k)二氧化碳?xì)猓杭兌却笥?9.99%5分析與測定5.1測定原理利用18O和16O質(zhì)荷比的差異在質(zhì)譜儀中進(jìn)行分離檢測，得到18O豐度與16O豐度之比即氧同位素比值R。為克服測定氧同位素比值的質(zhì)譜儀存在分餾及其比值微小造成的R極難測準(zhǔn)的弊端，采用相對測量法，即比較待測樣品（Sa）的氧同位素比值RSa與某標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（St）的同位素比值RSt，其結(jié)果稱為δ值：δ18O(?)=（RSa/RSt-1）×1000測定結(jié)果以PDB（PeeDeeBelemn5.2測定方法土壤有機(jī)碳的氧同位素分析測定由土壤有機(jī)碳的富集提取和質(zhì)譜儀分析測定兩部分構(gòu)成。質(zhì)譜儀分析方法因使用儀器的不同分為離線法和在線法兩種類型。5.3土壤有機(jī)碳富集提取步驟——將樣品風(fēng)干、碾碎、除雜、研磨過0.15mm篩，采用重鉻酸鉀—濃硫酸法確定土壤有機(jī)碳的含量。3GB/TXXXXX—XXXX——依據(jù)土壤有機(jī)碳含量多寡稱取0.5~1g過0.15mm篩的樣品再研磨過0.075mm篩，全部轉(zhuǎn)移至100ml聚乙烯離心管中，用純凈水濕潤，再用滴管逐滴加入5%稀鹽酸直至樣品不再起泡為止?！螂x心管中加入混合酸溶液Ⅰ,40~45℃水浴振蕩3h，4000r/min離心30min，棄去上清液，保留沉淀物。重復(fù)本操作數(shù)次。——向離心管中加入混合酸溶液Ⅱ,40~45℃水浴振蕩3h，4000r/min離心30min，棄去上清液，保留沉淀物。重復(fù)本操作數(shù)次?！螂x心管中加入混合酸溶液Ⅲ,40~45℃水浴振蕩3h，靜置過夜，4000r/min離心30min，棄去上清液，保留沉淀物?！螂x心管中加入混合酸溶液Ⅲ,40~45℃水浴振蕩3h，4000r/min離心30min，棄去上清液，保留沉淀物。重復(fù)本操作數(shù)次?！螂x心管中加適量純凈水，振蕩和離心后棄去上清液，保留沉淀物。重復(fù)該步驟2~3次?！秒x心管于45~50℃干燥箱中，烘干沉淀物?！獙⒑娓珊蟮暮谏恋砦镉眉忸^鑷子全部夾出，用毛刷輕輕刷去附著的淺色粉末狀物質(zhì)后稱量（精確至0.1mg），用瑪瑙研缽研細(xì)至≤0.075mm，待測?！谥貜?fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立提取量的絕對差值不得超過其算術(shù)平均值的10%。5.4土壤有機(jī)碳氧同位素測定5.4.1離線法測定a)二氧化碳制備1)制樣系統(tǒng)抽真空至2.5Pa以上，氧氣流量為30ml/min；通入載氣，流量為30ml/min；氧化爐前爐溫度為970±10℃,后爐溫度為830±10℃;銀絲管段溫度為400~500℃。2)連接二氧化碳樣品收集管，置捕集水的冷阱于-80~-70℃無水乙醇約40mm，置捕集二氧化碳的冷阱于液氮內(nèi)約40mm。3)將盛有待測樣品或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的樣品舟放入制樣裝置的前爐區(qū)，氣化后由載氣帶入氧化爐反應(yīng)10min。4)反應(yīng)生成的二氧化碳和水由載氣先帶入捕集水的冷阱去除水分，再進(jìn)入捕集二氧化碳的冷阱捕集二氧化碳。5)將捕集二氧化碳的冷阱抽真空至2.5Pa以上，將二氧化碳轉(zhuǎn)移至樣品管（轉(zhuǎn)移時間5min），取下樣品管待測。b)氧同位素測定1)質(zhì)譜儀調(diào)試至標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試偏差δ18O≤0.3‰。2)將標(biāo)準(zhǔn)二氧化碳?xì)?、樣品二氧化碳?xì)夥謩e引入進(jìn)樣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)氣儲樣器和樣品氣儲樣器，調(diào)整儲樣器氣體壓力，使二者離子流強(qiáng)度一致。3)啟動儀器程序進(jìn)行樣品分析，或得氧同位素測定值。測定結(jié)果由計(jì)算機(jī)自動記錄處理并生成報(bào)告。4)重復(fù)測定的允許偏差不得大于0.2‰。5.4.2在線法測定1)設(shè)定元素分析儀氧化爐溫度為1380℃,色譜分離柱溫度為50℃,載氣流量為80ml/min。4GB/TXXXXX—XXXX2)質(zhì)譜儀調(diào)試至標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試偏差δ18O≤0.3‰。3)稱取適量待測土壤有機(jī)碳樣品放入元素分析儀自動進(jìn)樣器，啟動元素分析儀和同位素質(zhì)譜儀采集程序，樣品經(jīng)元素分析儀氧化激發(fā)后，隨載氣進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行氧同位素測定。結(jié)果由計(jì)算機(jī)自動記錄處理并生成報(bào)告。4)測定過程中，每10~15個樣