微量水氢氧同位素在线同时测试技术——热转换元素分析同位素比质谱法

水中氢氧同位素组成的时空差异性,为水循环、古气候环境反演、水源识别等研究提供了一种非常有效的技术手段。文章采用热转换元素分析同位素比质谱法(TC/EA-IRMS),实现了在线单次分析过程中同时测定微量水的δD和1δ8O,用样量仅需0.2μL;δD和1δ8O的分析精度分别为0.81‰和0.06‰。通过分类测试(δD值相差小于50‰的水样和标准水列为同一类进行测试)等措施可消除记忆效应,同时实现对测试结果的精确校正,而无需准确标定参考气和测定H3+因子。

气相色谱-热转换-同位素比值质谱法测定单体氢同位素稳定性的影响因素分析

采用气相色谱-热转换-同位素比值质谱法(GC-TC-IRMS)测定有机单体化合物氢同位素。实验中每测5个样品,需要测定1个实验室工作标样(正构烷烃C_(21)、C_(25)、C_(27)、C_(29)、C_(31)及C_(33))。通过逾4个月跟踪分析近1 100个样品发现,采用GC-TC-IRMS法测定单体氢同位素时,从使用一个新的裂解管开始,实验室工作标样中不同碳数正构烷烃达到长期稳定状态所需的时间有所差异,C_(21)正构烷烃达到稳定状态最快。实验表明,严格控制仪器测试条件,选用优质材料裂解管,样品气相色谱图干净、目标化合物峰分离良好,是保证GC-TC-IRMS测定有机单体氢同位素结果准确、稳定的重要条件。

热转换元素分析-同位素比质谱法测定低氘包装饮用水中氘含量

建立热转换元素分析-同位素比质谱联用(thermal conversion/elemental analysis-isotope ratio mass spectrometry,TC/EA-IRMS)检测低氘水中氘含量分析方法,用于低氘包装饮用水中氘含量的监督检测。水样采用0.22μm微孔滤膜过滤样品适量,移取2 mL水样装满进样瓶,进样量0.1μL,反应炉温度1380℃,柱温箱温度85℃,载气He流速100 mL/min,每个水样进行4~6次分析。测试样品瓶不留顶空和剔除第1个数据点可以避免样品瓶顶空体积和记忆效应对δ2H测定值的影响,从而提高计算得到的氘含量值的精度。该方法适用于12.624~155.760μg/g范围内水中氘含量的测定,测量值与理论值的相对标准偏差低于0.6%。对同一低氘水样连续8次测定值除第1个点后氘含量标准偏差(standard deviation,SD)为0.08μg/g,30 d内分3次测定同一低氘水样氘含量SD为0.086μg/g,重复性和再现性好。不同仪器方法测定的低氘水样SD低于1μg/g。检测8个市售低氘包装饮用水,测定值和标识值不相符的现象明显。TC/EA-IRMS测定低氘水中氘含量分析方法可以为标识为低氘水的包装饮用水中氘含量的监管检测提供技术支撑和理论依据。

基于热转换元素分析同位素比质谱法研究水样中有机物对氢稳定同位素比值的影响

在研究水文水资源方面,水中氢稳定同位素比值(δ^2H)是一项重要的检测参数,它的变化规律可以用于识别和量化水分来源、揭示水循环演化过程及形成机理,因此促进了水中δ^2H检测技术的发展。热转换元素分析同位素比质谱法(TC/EA-IRMS)测定氢稳定同位素具有高效、准确的特点,适合检测含有机物的水样。本文以乙醇为例,利用TC/EA-IRMS检测方法,探究水样中有机物含量对δ^2H值的影响。通过配制不同体积比的乙醇-水溶液,测定溶液的δ^2H值,建立了乙醇体积比与δ^2H值的线性方程,相关系数(R2)可达0.9996,说明水样中有机物会使δ^2H值产生线性变化,随着有机物含量增加,水样测定的δ^2H值逐渐向有机物的δ2H值方向偏移。利用该线性关系在已知有机物δ^2H值和体积比的条件下,可以对样品中H2O的δ^2H值进行修正。以乙醇实验为例,其修正结果与真值的相对误差为1.7%,通过修正可以得到真实水样中水分子的δ^2H值,有助于准确掌握水循环的状态和规律。同时,利用有机物与δ2H值的线性关系也可以对有机物进行溯源,在模拟溯源乙醇的实验中其溯源的δ2H值与真值相对误差仅为0.4%,说明该线性关系在有机物溯源方面具有良好的应用前景。