溶解性無機(jī)碳（DIC）的碳同位素組成（δ13C）是研究水體碳循環(huán)過程的重要指標(biāo)，其測定結(jié)果的準(zhǔn)確性高度依賴于樣品前處理流程的規(guī)范性。本文檔詳細(xì)規(guī)定了水樣采集、DIC提取、純化及同位素質(zhì)譜分析前的標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟，重點(diǎn)控制酸化條件、氣體純化和記憶效應(yīng)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保δ13C測定精度優(yōu)于±0.2‰（相對于VPDB標(biāo)準(zhǔn)）。本方法適用于淡水、海水及地下水等環(huán)境樣品的碳同位素地球化學(xué)研究。

1. 適用范圍

本流程適用于天然水體（包括海水、淡水、地下水等）中溶解性無機(jī)碳（DIC）的δ13C分析樣品制備，涵蓋以下步驟：

• 樣品采集與保存

• 無機(jī)碳提取

• 純化與轉(zhuǎn)化（CO?制備）

• 同位素質(zhì)譜（IRMS）進(jìn)樣前處理

2. 實驗原理

通過酸化釋放水樣中的DIC（包括CO?、HCO??、CO?2?），經(jīng)高純氦氣載帶通過冷凍純化系統(tǒng)，最終轉(zhuǎn)化為CO?氣體供同位素比值質(zhì)譜（IRMS）分析。

3. 儀器與試劑

3.1 主要儀器

3.2 關(guān)鍵試劑

4. 操作流程

4.1 樣品采集

1. 采樣容器：

   • 使用棕色玻璃瓶（預(yù)先用10% HCl浸泡24小時）

   • 避免氣泡，滿瓶采樣（頂空<2%）

2. 現(xiàn)場處理：

   • 立即過濾（0.45 μm GF/F濾膜）

   • 添加飽和HgCl?溶液（終濃度20 mg/L）抑制微生物活動

4.2 實驗室預(yù)處理

1. 樣品轉(zhuǎn)移：

   • 在惰性氣體保護(hù)下分裝至20 mL頂空瓶

   • 記錄pH、溫度等參數(shù)

2. 酸化釋放：

4.3 CO?純化

1. 冷凍分離：

   • 通過-80°C乙醇冷阱去除水汽

   • 液氮冷凍（-196°C）捕獲CO?

2. 純化循環(huán)：

   • 重復(fù)冷凍-抽氣3次

   • 最終收集于5 mL樣品管

4.4 質(zhì)譜分析準(zhǔn)備

1. 壓力校準(zhǔn)：

   • 使用標(biāo)準(zhǔn)CO?（δ13C=-3.5‰ vs. VPDB）校準(zhǔn)

   • 進(jìn)樣壓力控制在0.8-1.2 bar

2. 空白校正：

   • 每批次運(yùn)行2個實驗室空白（超純水+同批試劑）

5. 關(guān)鍵控制點(diǎn)

5.1 誤差來源控制

5.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

• 精密度：平行樣δ13C差值≤0.2‰

• 準(zhǔn)確度：NBS-19標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率98-102%

6. 注意事項

1. 采樣階段：

   • 避免使用橡膠/塑料部件接觸樣品

   • 河口樣品需記錄鹽度梯度

2. 實驗操作：

   • 磷酸注入速度需恒定（0.1 mL/min）

   • 液氮純化時防止O?冷凝（保持系統(tǒng)真空）

3. 長期儲存：

   • 酸化后樣品可-20°C保存14天

   • 未處理樣品需24小時內(nèi)分析

7. 故障排除

8. 參考文獻(xiàn)

1. USGS TWRI 5-A9 (2018)

2. Marine Chemistry 115(1): 110-123

3. ISO 5667-3:2018水質(zhì)采樣標(biāo)準(zhǔn)

注：本流程適用于δ13C分析，若需1?C測年需改用真空封管法提取DIC。