质谱-元素分析仪技术测定土壤样品氮同位素

Element analysis-mass spectrometry (EA-MS) is widely applied to determine samples' nitrogen isotopic composition in environmental and geological fields. In this research work, the suitable experimental conditions for surface and loess sample measurement were chiefly ascertained. Further more, the negative influences in soil measurement,such as sample's uncompleted reaction, baseline excursion and the decline of oxidation capacity were stressed. The results show that the measurement precision of nitrogen isotopes can be hold less than ±0. 3‰, with Cr2O3/Co3O4Ag Oxidation Furnace, 80-90mL/min for Carrier-He flowrate, 80kPa for Conflo-He pressure and 100mL/min for Oxygen injection.

土壤样品中氮同位素组成的元素分析仪-同位素质谱分析方法

建立了使用元素分析仪-同位素质谱(EA-MS)联用技术测定土壤样品氮同位素比值的方法。通过多组实验对比,讨论了不同实验条件对测定结果的影响,同时针对表土、黄土样品测定中易出现的积累效应、氧化能力下降及本底消除问题进行了探讨。结果表明:当Carrier-He载气流量在80～90mL/min,Conflo-He载气压力为84Pa,氧气喷量为100mL/min时,使用Cr2O3/Co3O4Ag氧化炉,严格控制样品残余和本底空白的条件下,土壤样品的测量精度为±0.3‰,满足测试要求。

元素分析仪-气体同位素质谱法分析硫酸钙样品的硫同位素组成

硫酸盐硫同位素的常规分析方法是将硫酸盐转化为硫酸钡后搭配双路进样SO2法,该法易于操作、数据稳定,但样品用量大、费时费力,需要繁杂的前处理,无法满足微量分析发展方向的需求。本文以石膏为例,以元素分析仪-气体同位素质谱法(EA-IRMS)直接测定硫酸钙样品硫同位素比值,对同一样品分别采用:①硫酸钙与V2O5混合后包裹于锡杯中密封,直接进行元素分析仪-气体同位素质谱分析;②硫酸钙充分溶于去离子水中,向溶有硫酸钙样品的液体中加入沉淀试剂BaCl2,将生成的硫酸钡沉淀滤出后,用去离子水清洗2~3遍,烘干后与V2O5混合包裹于锡杯中密封再进行质谱测定。实验选取了13件δ34S值变化范围介于-20‰^+30‰之间的天然石膏样品,将获得的硫同位素比值进行对比,二者δ34SV-CDT绝对差值在0.00‰~0.24‰,表明同一样品的硫同位素比值结果在误差范围内基本一致。与常规分析方法相比,本文建立的直接在线分析时无需任何化学前处理,只需直接加入适量的V2O5,V2O5和氧气中的外部氧在瞬间燃烧的过程中替代了硫酸钙本身的氧,生成的SO2气体的氧是均一的,其硫同位素比值能代表样品的硫同位素组成,无需进行氧同位素的校正。经过验证表明,硫酸钙样品的直接在线分析是完全可行的。

元素分析仪-同位素比值质谱测量碳氮同位素比值最佳反应温度和进样量的确定

沉积有机质的碳氮稳定同位素值是进行古气候、古环境及生态系统研究不可或缺的主要研究手段,目前碳氮同位素主要利用元素分析仪-同位素比值质谱(EA-IRMS)系统来测定。EA-IRMS测定过程中的反应温度及样品进样量直接影响反应物在测试中的燃烧程度,从而影响测试数据的精度。本文利用EA-IRMS技术,以标准样品为参考,在不同转化温度下测试碳氮同位素值,研究保证测试精度的最佳反应温度条件;同时,通过分析不同含氮量样品的检测限,明确了样品含氮量与最低检测限之间的关系,确定了精确测定氮同位素值的最低进样量。结果表明:反应温度对测试精度有显著影响,在碳同位素测定时,将反应温度设定为900℃或以上时测试精度均能达到±0.2‰;氮同位素测定时,反应温度须设定为950℃时测试精度才能达到±0.3‰。实验得出样品含氮量与检测限之间的线性相关性为R2=0.873,开展氮同位素测定时可根据此关系来判断和控制进样量。

葡萄酒发酵前后稳定同位素特征变化及初步相关性分析

为探讨葡萄酒发酵前后稳定同位素的特征变化,通过元素分析仪-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)对发酵前(全果、果汁与皮籽)样品和发酵后固体样品(皮渣和酒)中δ^(13)C、δ^(15)N、δ^(2)H和δ^(18)O进行了分析。结果表明,葡萄酒发酵前后各样品中δ^(15)N、δ^(2)H和δ^(18)O均存在显著性差异;并且各元素的变化规律性不强,发酵前后相关性不显著(P>0.05)。本研究初步揭示了稳定同位素在葡萄酒发酵中的特征变化,对研究发酵产品与同位素分馏具有一定的参考价值。

富有机质页岩氮同位素分析方法研究

页岩氮同位素是重建古环境中生物地球化学循环的重要工具,也为判断原油的沉积环境、油源对比等提供地球化学指标,但页岩氮同位素比值分析在研究中面临着含量较低、前处理对分析的影响以及标准物质选用等问题,从而影响了页岩中氮同位素比值的准确分析,制约了该技术在相关研究中的深入和发展。本文以富有机质上扬子龙马溪组页岩样品为对象,采用元素分析仪-同位素质谱(EA-IRMS)进行分析,并结合该类页岩的性状特点以及当前页岩氮同位素分析中测试条件、前处理方法、标准物质的选用等方面的影响进行研究。结果表明:EA-IRMS分析时,适当地增加注氧量提高燃烧效能,采用碳、氮分别测定的方式,以及添加碳吸附剂有助于提高页岩中的氮同位素比值分析的精度和准确性。盐酸-酸洗法处理样品过程中,采用超声方式促进了酸/水和样品的反应,有助于提高水洗效果并减少水洗次数从而降低对δ15N的影响。页岩分析时采用国际标准USGS40、USGS41a以及IAEA-600为分析标准,适用并满足氮以及全碳和有机碳同位素比值分析的需要,国家一级海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质GBW04701、GBW04702、GBW04703适用于页岩中碳氮同位素比值分析以及酸处理过程的监控。尽管本次实验采用的盐酸-酸洗法对氮同位素比值的影响较小,但是在对样品分析中仍观察到明显含氮成分的损失和δ15N的变化,因而为了氮含量和δ15N分析的准确,分析该类样品全岩氮同位素比值建议采用直接分析的方法。本研究有助于提高富有机质页岩中氮同位素比值分析的精度和准确性,从而促进氮同位素在页岩分析和研究中获得更广泛的应用。

有机氧同位素组成的在线测定方法

通过在不同条件下对几种标准有机物的实验对比,确定了利用质谱-元素分析仪联机系统测定有机物氧同位素组成的最佳实验条件。结果表明:当GC温度为85℃,炉温为1325℃,载气氦压为0.08-0.10 MPa,高压为3 kV,参考气CO的压力为0.05 MPa时,测定的实验结果误差小于0.05%,达到实验要求。

贵州埃迪卡拉系陡山沱组磷块岩中硫酸根硫同位素测定与硫来源研究

贵州地区埃迪卡拉系陡山沱组磷矿床沉积是新元古代晚期全球性成磷事件的典型代表,与气候突变及生命演化等存在密切联系。然而,目前对磷矿床沉积的研究仅局限于成磷机制和磷质来源等问题,而通过同位素地球化学指标研究该矿床成磷过程及与同期古海洋环境的关联研究较为薄弱。本文以贵州省息烽地区陡山沱组磷块岩为研究对象,在野外剖面观察和镜下岩石学特征研究基础上,利用元素分析仪-同位素质谱(EA-IRMS)连续流分析技术精确测得陡山沱组磷块岩的硫酸根硫同位素变化范围为32.7‰~36.9‰(n=32,平均值34.1‰),比同时期海水的硫同位素值低11‰,两者的差异表明磷块岩中的硫并不全部来自表层海水。理想化早期海洋(>520Ma)化学分带模型指示同时期海水中存在相对亏损^(34)S的H_(2)S带,结合磷块岩中磷质来源与上升流关系密切的认识,可以认为陡山沱组磷块岩的硫酸根硫同位素组成代表了表层海水和上升流的混合信号。