氣候變化監(jiān)測 土壤有機碳氧同位素分析 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分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法SY/T5238—2019有機物和碳酸鹽碳、氧同位素分析方法3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1土壤有機碳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儀器設備要求a)離心機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)標準物質(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)二氧化碳氣：純度大于99.99%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與某標準物質(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測定方法土壤有機碳的氧同位素分析測定由土壤有機碳的富集提取和質(zhì)譜儀分析測定兩部分構成。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土壤有機碳富集提取步驟——將樣品風干、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碳的含量。3GB/TXXXXX—XXXX——依據(jù)土壤有機碳含量多寡稱取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。——向離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。重復本操作數(shù)次?！螂x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。重復本操作數(shù)次。——向離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。——向離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。重復本操作數(shù)次。——向離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。重復該步驟2~3次。——置離心管于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），用瑪瑙研缽研細至≤0.075mm，待測?！谥貜托詶l件下獲得的兩次獨立提取量的絕對差值不得超過其算術平均值的10%。5.4土壤有機碳氧同位素測定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準物質(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10min。4)反應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)試至標準物質(zhì)測試偏差δ18O≤0.3‰。2)將標準二氧化碳氣、樣品二氧化碳氣分別引入進樣系統(tǒng)標準氣儲樣器和樣品氣儲樣器，調(diào)整儲樣器氣體壓力，使二者離子流強度一致。3)啟動儀器程序進行樣品分析，或得氧同位素測定值。測定結(jié)果由計算機自動記錄處理并生成報告。4)重復測定的允許偏差不得大于0.2‰。5.4.2在線法測定1)設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)試至標準物質(zhì)測試偏差δ18O≤0.3‰。3)稱取適量待測土壤有機碳樣品放入元素分析儀自動進樣器，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，隨載氣進入質(zhì)譜儀進行氧同位素測定。結(jié)果由計算機自動記錄處理并生成報告。4)測定過程中，每10~15個樣