稳定同位素样品取样方法
轻稳定同位素环境检测样品的采集和前处理方法
轻稳定同位素环境检测样品的采集和前处理方法
傅慧敏;王巧环;孟龄;苏芝敏
【期刊名称】《环境监测管理与技术》
【年(卷),期】2022(34)4
【摘要】稳定同位素技术已被广泛应用于环境领域的鉴定、溯源、CN循环、反
应机理等研究,检测样品的采集和前处理方法会直接影响研究结论。
综述了目前在
环境样品自然丰度的轻稳定同位素研究中,已被认可的样品采集和前处理方法的应
用与进展,包括气体及其颗粒物样品、植物样品、沉积物样品、土壤样品、水样、
生物样品和地质样品,为进一步提高数据的准确性、可靠性和多样性提供技术支持。
【总页数】6页(P10-14)
【作者】傅慧敏;王巧环;孟龄;苏芝敏
【作者单位】中国科学院生态环境研究中心;北京京津冀区域生态环境变化与综合
治理国家野外科学观测研究站
【正文语种】中文
【中图分类】X830
【相关文献】
1.原子吸收光谱法测定环境及食品样品中痕量元素的样品前处理方法的研究进展
2.生物与环境样品放化分析中样品的前处理方法
3.地质样品中Mo同位素测定的前
处理方法研究4.检测动物源性食品中安定与奋乃静残留的环境友好样品前处理方
法研究5.树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨
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同位素检测方法
同位素检测方法
同位素检测方法是一种利用同位素的特殊性质来进行样品分析和检测的技术。
同位素是指原子核中具有相同的质子数（即原子序数）但质量数不同的同一种元素。
同位素之间的质量差异使得它们在物理、化学和生物过程中表现出不同的行为，因此可以被用作标记物或指示剂来追踪和测量样品中特定物质的存在和转化。
常见的同位素检测方法包括质谱法、放射性同位素法、稳定同位素法等。
1. 质谱法：质谱法是一种利用质谱仪对样品中同位素的相对丰度进行测量和分析的方法。
通过将样品分子化合物离子化，并加速到电场中，根据其质量-荷质比，可以根据同位素的质量差异来确定样品中特定同位素的含量。
2. 放射性同位素法：放射性同位素法是利用具有放射性衰变的同位素进行检测的方法。
该方法通过测量样品中放射性同位素的衰变速率来确定样品中特定物质的含量。
例如，放射性碳14（14C）可以用于测定有机物的年龄。
3. 稳定同位素法：稳定同位素法是利用具有稳定同位素的元素进行检测的方法。
该方法通过测量样品中稳定同位素的相对丰度来确定样品中特定物质的含量。
例如，氧同位素比值（δ18O）可以用于确定水源的来源和水文过程。
同位素检测方法在环境科学、地质学、生物学、食品安全等领域具有广泛的应用。
它可以提供准确、灵敏和可靠的分析结果，有助于
了解样品的起源、演化和转化过程，以及评估环境污染和食品安全等问题。
大气降水、地表水、土壤水、地下水等同位素采样规程
大气降水、地表水、土壤水、地下水等同位素采样规程大气降水、地表水、土壤水、地下水等同位素采样规程为了研究陆地生态系统水、碳、氮循环，急需建立中国生态系统研究网络环境同位素数据库，为此水分分中心特制定具体采样操作规程。
一、大气降水采样规程1，安装雨量集水器在【长期观测采样地】场地内安装雨量集水器，注意不能用易污染容器。
2，采样地一般选在【长期观测采样地】场地内，与雨量观测相邻。
3，采样时间一般情况每月采集一次：将当月所有收集雨水充分混合，采集水样。
特殊情况按水分分中心要求适当增加采样次数。
4，采集水样根据水样收集瓶中水样的量选用其中25ml、50ml 和100ml之一，然后在采样瓶的瓶外壁、瓶盖记录水样的编号，时间，统一编号为地名（用简称）+P+年、月份。
打开采样瓶的外盖和内盖；然后把收集瓶中的水样摇晃均匀，使瓶内水样上下充分混合，打开收集瓶的瓶塞，倒出少量水样充分冲洗采样瓶内壁和瓶盖至少3次；把收集瓶中的水样倒入采样瓶中近溢出，盖上采样瓶内盖和外盖，并且使采样瓶中不留气泡。
5，放好降水收集箱塞上水样收集瓶带有漏斗的塞子放入降水收集箱中。
6，保存及运送水样常温保存，避免高温或低温情况（防止结冰）。
运送水样按照水分分中心要求，一般要求，按季度向水分中心运送水样，如有变化另行通知。
做好包装防止挤压，保护好容器。
运送过程中，避免高温或低温情况（防止结冰）等。
二、地表水采样规程1，采样地选择对本生态站水环境的有影响，原则上在同一流域，江河、湖泊、水库等天然水作为采样地。
2，记录在记录本上记录本次采样的日期及时间，当时的水情情势，当时的天气条件以及其它补充的信息。
3，采样时间一般情况每月采集一次。
特殊情况下水量明显变化时或按水分分中心要求适当增加采样次数。
4，采集水样地表水采样瓶使用100ml的容器，在采样瓶的外壁及瓶盖记录水样的编号，统一为地名(可用简称)+R+年、月份。
同时记录下采样日期，详细时间。
打开采样瓶内盖和外盖，首先用所要采的地表水把采样瓶内壁和瓶盖充分冲洗至少3次，然后直接用采样瓶采取地表水样，水样必须装满水样瓶，盖上内盖和外盖，使采样瓶内不留气泡。
稳定同位素质谱仪操作指南
稳定同位素质谱仪操作指南英文回答：Stable isotope mass spectrometry is a powerful analytical technique used in various fields such as environmental science, geology, biology, and forensic science. It allows for the precise measurement of isotopic ratios in samples, providing valuable information about their origin, composition, and processes involved.To operate a stable isotope mass spectrometer, there are several key steps and considerations to keep in mind:1. Sample preparation: Before analysis, samples need to be properly prepared to ensure accurate and reliable results. This may involve various procedures such as extraction, purification, and conversion into a suitable form for analysis. For example, in the case of analyzing carbon isotopes in organic matter, samples may need to be combusted to convert the carbon into carbon dioxide gas.2. Instrument calibration: Calibration is crucial to ensure accurate measurements. This involves running known standards with known isotopic compositions to establish a calibration curve or equation. The standards should cover the range of isotopic ratios expected in the samples. Regular calibration checks should be performed to maintain instrument accuracy.3. Sample introduction: The prepared samples are introduced into the mass spectrometer for analysis. This can be done through various methods such as gas injection, liquid injection, or solid sample introduction. The choice of method depends on the nature of the sample and the specific requirements of the analysis.4. Mass analysis: The mass spectrometer separates ions based on their mass-to-charge ratio (m/z). Stable isotopes of interest are typically measured at specific m/z values. The instrument settings, such as ionization mode and mass range, need to be optimized for the specific isotopes being analyzed.5. Data interpretation: Once the analysis is complete, the resulting data needs to be interpreted. This involves comparing the measured isotopic ratios with known standards or reference materials. Statistical analysis and data processing techniques may be used to extract meaningful information from the data.中文回答：稳定同位素质谱仪是一种在环境科学、地质学、生物学和法医学等领域中使用的强大分析技术。
稳定同位素的使用及分离技术
稳定同位素的使用及分离技术稳定同位素是指核外电荷中的质子数量相同，中子数量不同的同位素。
在化学中，稳定同位素具有丰富的应用价值，可以用来追踪元素的循环和地球化学过程，研究生物和地球科学，以及用于医学和工业。
稳定同位素的使用稳定同位素广泛应用于地质、环境、气候、生物学等领域。
例如，稳定同位素可以作为指证物，用来研究化学元素、有机物质、大气、水体等的循环；可以用作生物示踪剂，研究生物体内各种生物化学过程；可以应用于医学，用来研究人体代谢和药物代谢等。
稳定同位素的分离技术稳定同位素的分离技术是指利用化学物理方法将不同同位素按照其重量分别分离的技术。
稳定同位素分离技术是一种高精度、高效率的技术，广泛应用于稀有同位素的提取、制备和分析等方面。
目前稳定同位素的分离技术主要有以下几种：1.化学分离法化学分离法是利用化学反应来实现同位素的分离。
常用的方法有萃取、溶液色谱、析出分离和沉淀分离等。
化学分离法具有操作简便、分离效果好、可应用于大规模生产等优点。
2.气体扩散法气体扩散法是利用分子在气体中运动产生的扩散现象来实现同位素的分离。
常使用的出厂技术有气体扩散离子泵、等离子体扩散离子泵和热管分离等。
气体扩散法具有非常高的分离效率和精度。
但是气体扩散法需要设备精密、成本较高。
3.同位素交换法同位素交换法是利用化学反应中的同位素交换来实现同位素的分离。
同位素交换法适用范围非常广，可以用于分离液态、固态和气态物质中的同位素。
总之，稳定同位素的使用及分离技术是现代科学技术中的重要组成部分。
它们不仅在地球化学、环境科学、医学和工业等领域有着广泛的应用，同时将为人们的科学研究和社会进步做出更大的贡献。
稳定同位素质谱仪操作指南
稳定同位素质谱仪操作指南英文回答：Stable isotope mass spectrometry is a powerfulanalytical technique used to measure the isotopic composition of elements in samples. It allows scientists to determine the ratios of stable isotopes present in a sample, which can provide valuable information about the origin, history, and processes involved in the formation of the sample.Operating a stable isotope mass spectrometer requires careful attention to detail and adherence to proper procedures. Here is a step-by-step guide on how to operatea stable isotope mass spectrometer:1. Preparing the sample: Before running the sample on the mass spectrometer, it is important to properly prepare it. This may involve various steps such as sample digestion, extraction, and purification, depending on the nature ofthe sample. It is crucial to follow established protocols and use appropriate reagents and equipment to ensure accurate results.2. Loading the sample: Once the sample is prepared, it needs to be loaded onto the mass spectrometer. This is typically done by injecting the sample into a sample introduction system, such as a gas chromatograph or an elemental analyzer, which is connected to the mass spectrometer. Care should be taken to inject the correct amount of sample and to avoid any contamination or loss during the loading process.3. Setting up the mass spectrometer: Before starting the analysis, it is necessary to configure the mass spectrometer for the specific isotopes of interest. This involves adjusting various parameters such as ionization mode, mass range, and resolution. The instrument should be calibrated using appropriate standards to ensure accurate measurements.4. Running the analysis: Once the mass spectrometer isset up, the analysis can be initiated. The sample is introduced into the mass spectrometer, where it is ionized and separated based on the mass-to-charge ratio of the ions. The ions are then detected and recorded, allowing the determination of the isotopic composition of the sample.5. Data analysis: After the analysis is complete, the acquired data needs to be processed and analyzed. This may involve various steps such as peak integration, background correction, and isotopic ratio calculation. Specialized software is often used to facilitate these tasks and generate meaningful results.中文回答：稳定同位素质谱仪是一种强大的分析技术，用于测量样品中元素的同位素组成。
稳定同位素样品处理技术
稳定同位素样品处理技术1、固体样品固体样品在进行同位素质谱分析之前必须进行干燥、粉碎、称量等处理步骤。
1.1干燥样品可以放在透气性好，而且耐一定高温的器具或取样袋中，然后在60~70℃的干燥箱进行干燥24~48小时。
注意：烘干的样品要及时研磨或者保持干燥，否则有返潮现象，给磨样造成困难，而且影响同位素数据。
1.2酸处理将土壤样品适当粉碎（为了更好的反应），放在小烧杯中，倒入适量浓度的盐酸（浓度一般用0.5mol/L），这时会发现有小气泡冒出，这是盐酸与土壤中的无机碳反应产生的CO2，用玻璃棒搅拌使反应更完全，可以间隔1小时搅拌一次使之充分反应。
反应至少6小时，除去土壤中的无机碳，沉淀，倒掉上层清夜；再用去离子水搅拌洗涤，沉淀，倾倒上层清夜，重复3~4次，充分洗净过量盐酸；然后烘干土壤样品（条件同上）。
注意：测定碱性土壤中的有机C同位素，在干燥之前需要进行酸处理。
因为采集的土壤样品中含有无机碳，会影响到我们需要的数据。
1.3粉碎经过烘干的样品需要粉碎才能进行分析，为了保证样品的均匀，粉碎程度至少要过60目的筛子。
粉碎可以用研钵、球磨机或混合磨碎机来等来处理。
1.4样品整理磨好的样品放在合适的包装里，如小瓶子、小信封或自封袋里，最好密封保存。
以数字和英文字母做标记区别样品。
1.5称量经过干燥和粉碎处理的样品在分析之前还得放在锡箔帽中称量。
用微量分析天平（同位素实验室专用），样品量可以精确到0.001mg （百万分之一天平）。
称样前，先将所需工具及样品排放好，所需工具包括样品垫、样品盘、镊子、勺子。
先调天平平衡，看水泡是否在圆圈内，在圆圈内则表示天平平衡。
在称量过程中尽量不要碰桌子，减少对天平的影响。
称量时，先将锡帽放进天平内，等天平显示的数字稳定时调零，然后将锡帽取出放在样品垫上，放适量样品至锡帽中，样品的量根据测定的同位素以及样品中的含量而定。
称量最终质量并作记录。
然后将锡帽团用镊子或拇指和食指轻轻用力团成小球。
地球化学中的稳定同位素测定方法及应用
地球化学中的稳定同位素测定方法及应用地球化学是研究地球和其组成部分的化学过程及其关系的学科。
在地球化学中，稳定同位素成为重要的研究对象。
稳定同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的同种元素。
稳定同位素具有多种在地球化学研究中的应用，如研究全球碳、氮、氧等元素的循环，探究生物地球化学、地质学和气候学等学科，以及农业、医学等领域。
本文将介绍地球化学中常见的稳定同位素，测定方法及其应用。
常见的地球化学稳定同位素常见的地球化学稳定同位素有氢（H）、碳（C）、氮（N）、氧（O）、硫（S）等五种元素。
不同元素的稳定同位素具有不同的质量数和相应的原子量。
常用的地球化学稳定同位素如下表所示：元素 | 稳定同位素 | 相对丰度（‰）--------|--------------|-------------氢 | D/H | 155碳 | 13C/12C | 1.1氮 | 15N/14N | 0.37氧 | 18O/16O | 20.2硫 | 34S/32S | 4.5测定方法稳定同位素测定的方法主要分为质谱法和光谱法两种。
质谱法是指通过质谱仪对样品中含有的稳定同位素进行分析。
光谱法是指使用吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱等对样品进行分析。
以下将分别介绍这两种方法。
质谱法质谱法是一种高灵敏度、高准确性的稳定同位素测定方法，广泛应用于地球化学、生物科学等领域。
具体操作步骤如下：1. 样品预处理：将样品进行预处理，使其适合质谱仪的检测和分析。
2. 稳定同位素分离：使用化学分离方法，将待测稳定同位素与其它同位素进行分离。
3. 气相色谱-质谱联用（GC-MS）：将稳定同位素样品经过GC-MS分析仪进行检测分析。
该方法可完成同位素比值的测定，并计算出样品中含量的相对百分比。
光谱法光谱法是通过对光谱信号进行量化，对稳定同位素进行分析和测定。
它有以下几种类型：1. 吸收光谱法：利用吸收光谱分析待测物质的稳定同位素含量和同位素分布规律。
同位素地质学(5)取样与加工要求
中南大学—刘继顺 同位素地质学(5)取样与加工 1 不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银
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一、同位素实验室
• 锆石U-Pb SIMS：北京离子探针中心刘敦一；中科院地质所离子探针实
验室（李献华）
• LA-(MC)-ICP-MS：西北大学袁洪林、柳晓明 ； 武汉地大刘勇胜、胡兆
• 中国科学院地质与地球物理研究所-固体同位素地球化学实验室-陈福 坤
– 常量和微量矿岩样品Rb-Sr，Sm-Nd和Pb同位素分析 – 颗粒云母和硫化物矿物的Rb-Sr微等时线定年 – 基于微区取样技术和微量Nห้องสมุดไป่ตู้同位素分析技术的矿物Sm-Nd微等时线定
年 – 高精度锆石U-Pb定年 – 超镁铁质岩石的Re-Os同位素分析 – Rb-Sr稀释分析700元/件； Sr同位素比值500元/件； Sm-Nd稀释分析
中南大学—刘继顺 同位素地质学(5)取样与加工 1 不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银
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二、同位素研究采样与加工要求
• 块状硫化物铜多金属矿床测年样品采集
– 块状硫化物铜多金属矿床测年,因可供测年对 象少,至今仍难
– 火山喷流沉积MSD,可采不同结构构造的矿石, 或从钻孔中按垂直分带采集不同类型矿石，分 离出黄铜矿, 闪锌矿, 方铅矿和黄铁矿等用 RbSr, Sm-Nd 和 Re-Os 等时线测定年龄
中南大学—刘继顺 同位素地质学(5)取样与加工 1 不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银
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二、同位素研究采样与加工要求
• 单矿物的分选
– 从岩石或矿石中分选出进行同位素测年 的单矿物之前, 首先要磨制薄片或光片, 鉴定岩石的结构构造,确定岩石或矿石的 矿物组成,粒径以及要选取的矿物是否新 鲜,了解矿物 之间的物理化学性质差异等
同位素取样方法范文
同位素取样方法范文
1.稳定同位素取样方法：稳定同位素指的是具有相对稳定丰度的同位素，如氢、氧、碳、氮、硫等。
稳定同位素取样方法主要用于分析有机物
和水体中同位素的比例变化，以揭示物质的成因、分布和演化过程。
常用
的方法包括δ18O（氧同位素），δ13C（碳同位素）和δ15N（氮同位素）等。
3.同位素标记法：同位素标记法是将特定同位素加入到样品中，通过
测量同位素标记物的变化来研究样品中其他化学组分的动态变化。
同位素
标记法广泛应用于生物学、医学和环境科学等领域，用于追踪物质的代谢
途径、污染物的扩散路径等。
常见的方法包括氚、碘同位素标记等。
同位素取样方法的应用领域非常广泛。
在地质学中，它可用于研究地
壳的构造演化、岩石的成因和变质过程；在天文学中，它可用于探索宇宙
的起源、行星的形成和星系的演化；在生物学中，它可用于研究生物体的
食物链、生态系统的物质循环和代谢途径。
同位素取样方法具有许多优点，如高灵敏度、高精确度、非破坏性等，它能够提供详尽而准确的信息，为科学研究提供了重要的实验手段和数据
支持。
然而，同位素分析仪器和技术的高昂成本、样品准备和测量的复杂
性等限制了其在实际研究中的应用。
总之，同位素取样方法是一种重要的科学研究工具，它通过测量同位
素的比例变化来揭示物质的成因、分布和演化过程。
同位素取样方法在地
质学、天文学、生物学和化学等领域有着广泛的应用，为科学研究提供了
有力的支撑和指导。
随着技术的不断进步，同位素取样方法将会更加成熟
和普及，为科学研究提供更多的可能性和发展空间。
稳定同位素样品取样方法
稳定同位素样品取样方法稳定同位素样品取样是研究地球和宇宙中元素的质量的重要方法之一、稳定同位素是指除氢、碳、氮和氧等元素外，不发生放射性衰变的同位素。
在地球科学、环境科学、生物科学等领域，稳定同位素样品取样方法的选择和正确操作对保证数据质量至关重要。
本文将就稳定同位素样品取样的一般原则、常见方法和注意事项进行详细阐述。
一、稳定同位素样品取样的一般原则：1.样品应代表性：选取的样品应具有代表性，能够准确反映研究对象的性质和变化趋势。
一般采样时要选择较大的样品量，另外要注意避免污染和混杂。
2.注意样品的保存：稳定同位素样品的保存很重要，可以使用密封的容器或干燥剂保存，以防止样品受潮、分解或发生化学反应。
同时注意避免与大气中的水分和CO2接触。
3.确保样品的完整性：在取样过程中要避免对样品产生损伤或损失，避免外界干扰和人为错误。
4.控制实验条件：在实验过程中要严格控制条件，避免外部干扰因素对结果的影响。
温度、湿度等变量要控制稳定。
二、常见的稳定同位素样品取样方法：1.土壤样品取样：在野外采样时，可以选择合适的探针或者铁锹、铲子等工具进行采样。
应保持样品的原始状态，避免受到空气、湿度等环境因素的干扰，同时还要避免样品与金属等容器接触。
2.植物组织样品取样：可根据所研究的植物类型选择合适的取样方法。
对于树木，可以选取树干中的心材，避免表皮的受污染；对于草本植物，可以选择新鲜的叶片或者根部进行采样。
3.水样取样：在采样过程中要注意避免水样中的气泡，并确保取样器具的干净与无污染。
可以选择合适的容器，如聚乙烯瓶或玻璃瓶，并在取样后及时密封保存。
4.大气样品取样：在大气样品的取样过程中，要避免样品受到雨水、灰尘等的污染。
可以使用大气采样器进行采样，注意采样时要测量各种气象因素的值。
三、稳定同位素样品取样的注意事项：1.避免污染：在采样前要清洗手部和采样工具，避免手部的污染；对于容器，要选择无污染的、干净的容器，并在使用前处理或煮沸消毒。
同位素测年采样和方法选择规则
40Ar-
39Ar测年
角闪石、黑云母、钾长石等
岩浆岩变质岩
利用40Ar/39Ar比值计算年龄，从获得的几组坪年龄还可以分析热扰动历史，在确定事件的时代方面有广泛的应用
40Ar-
39Ar激光
微量锆石U-Pb法
中－酸性岩浆岩中的锆石
无明显蚀变，样品量＞40kg
微量锆石U-Pb法年龄无法剔除混合锆石年龄存在的可能，对样品中锆石成因简单的样品仍适用
207Pb/
206Pb蒸发法
同上
同上
利用测定单颗粒锆石207Pb/206Pb比值计算年龄，采用逐层蒸发可以获得锆石核及环带的年龄。方法在普通Pb扣除上不尽完善。但是在测定年代较老的地质体时往往可以获得比较可靠的年龄
附件2同位素测年采样和方法选择规则
测年
方法
测年
对象
采样要求
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ简单评述
Rb-Sr等时线
岩浆岩
岩石新鲜、无蚀变单个样品量约2kg
作为70年代主导测年方法，近年来研究发现，Rb、Sr具强的活动性，可能造成年龄的偏老或偏新，另外同源要求很难达到要求
Sm-Nd等时线
岩浆岩
同上
Sm、Nd具较强的活动性，很难满足同源要求，同时存在假等时线、视等时线等问题。但矿物内部等时线方法是一个值得推荐的方法
同上
同上
将40Ar-39Ar测年扩展到微区分析
注：1、选取测年方法和采取同位素样品的前期必须对测年的地质
体进行详细的野外地质研究。
2、对采集的同位素样品进行详细的岩石学研究，所有的同位
轻稳定同位素环境检测样品的采集和前处理方法解析
轻稳定同位素环境检测样品的采集和前处理方法解析发布时间：2023-02-02T01:58:21.934Z 来源：《中国科技信息》2022年9月第18期作者：李甜甜王萌萌[导读] 目前，环境领域的鉴定、反应机理、cn循环、溯源等方面李甜甜王萌萌武汉博源中测检测科技有限公司湖北武汉 430206摘要：目前，环境领域的鉴定、反应机理、cn循环、溯源等方面，广泛地应用了稳定同位素技术。
基于其具有不同的核物理性质，可以被区别检测的原理，因此，可以用稳定同位素作为示踪原子合成标记化合物。
定同位素技术的应用对于样品的检测采集和前期处理方法有着直接的影响。
本文综合论述了轻吻定投因素环境检测样品的采集和前处理方法，以供相关人士借鉴与参考。
关键词：经稳定同位素；环境检测；样品采集；前处理方法稳定同位数至今已经发现，种类达到270余种，而在环境研究领域，主要是对2H，13C、15N、180、34S、37Cl，等，亲，稳定同位素比较关注。
在自然界以及生物体中，这些元素参与了化学以及物理变化，通过对其标记跟踪考察，可以对气候环境、CN循环，等等进行研究，同时，通过添加人为的标记试剂，可以进行反应机理以及代谢过程的研究。
运用，稳定同位素技术，来对环境样品进行检测时，根据仪器的灵敏度来对进样量进行控制，并将目标元素转化为氢气、二氧化碳、二氧化硫、等等，气体，引入到检测器检测，但同时要注意的是，避免杂质气体以及分流的影响。
对于采集以及前期的样品的处理，如何将目标元素转化为指定的气体，对于检测的可靠性和准确性会有直接的影响。
因此，一定要注意环境样品的采集和前处理方法。
1.气体样品采集以及前处理环境领域气体样品的采集，包括了气体样品以及颗粒物样品的采集。
稳定同位素技术的应用可以对空气中的污染状况和来源进行检测，对大气环境实时监测。
气体样品一般采用，采样瓶和采样气袋来进行收集目标样品，采样瓶和采样器石要经过高纯度的N2冲冼，然后对大气中的CO2、CH4、＆15N、＆18O2，进行测定。
稳定同位素样品取样方法及使用意义
第一部分固体样品采集1 植物水分利用效率的研究：取样部位：叶片测定指标：δ13C基本原理：δ13C分析是评估C3植物叶片中细胞间平均CO2浓度的有效方法。
根据Farquhar 等(1982)，植物的δ13C值可由下式来表示：δ13C p= δ13C a-a-(b-a)×C i /C a式中，δ13C p和δ13C a分别为植物组织及大气CO2的碳同位素比率，a和b分别为CO2扩散和羧化过程中的同位素分馏，而C i和C a分别为细胞间及大气的CO2浓度。
可明显看出，植物的δ13C值与C i和C a有密切的联系。
植物组织的δ13C值不仅反映了大气CO2的碳同位素比值，也反映了C i /C a比值。
C i /C a比值是一重要的植物生理生态特征值，它不仅与叶光合羧化酶有关也与叶片气孔开闭调节有关，因而C i /C a值大小也与环境因子有关。
另一方面，根据水分利用效率的定义，植物水分利用效率也与C i和C a有密切的联系，这可由下列方程式中看出：A= g×(C a-C i)/1.6E= g×ΔWWUE=A/E= (C a-C i)/1.6ΔW式中，A和E分别为光合速率和蒸腾速率，g为气孔传导率，而ΔW为叶内外水气压之差。
这样，δ13C值可间接地揭示出植物长时期的水分利用效率：WUE=1313[1()]/1.6a paC C aC Wb aδδ---∆-由于植物组织的碳是在一段时间（如整个生长期）内累积起来的，其δ13C值可以指示出这段时间内平均的C i /C a值及WUE值。
注意事项：✧阳生叶片；✧光合活性强的叶片（避免新生和衰老叶片）；✧比较不同种或不同地区植物的水分利用率时应注意大气CO2本底的δ13C值与气候和水分条件是否接近。
特别是在森林生态系统中，植物叶片δ13C值存在明显的冠层效应，即愈接近森林地表，植物叶片的同位素贫化（isotopic depletion）效应愈明显，产生这一效应的原因主要有两个：一个是林冠内部形成的光强梯度，光强下降导致较高的Ci/Ca；第二是林下植物和土壤呼吸释放含有较低13C的CO2。
同位素地质样品送样要求
同位素地质样品送样须知同位素地质样品包括同位素年龄测定和稳定同位素研究样品两部分。
为了提高同位素测定数据的地质应用效果，除加强质量管理以保证测定数据的可靠性和精度外，送测样品（特别是年龄样品）是否满足各种测定方法的要求，即样品适应性问题已成了关键。
为此我们总结了一套同位素地质样品送样须知和要求，仅供参考。
一总要求1．明确目的性同位素地质样品的测定是为了解决地质研究中提出的问题。
2．正确选择方法与样品在同位素地质年龄测定中，每一种方法都不是万能的，各有局限性。
不同的岩石和矿物对各种方法的适应性也互不相同。
因此应根据客观地质条件选择合适样品与合适方法。
总体上，当前各种测年方法比较适用于与内生地质作用相关的产物，如岩浆岩、内生矿床和某些正变质岩，而不适应于副变质岩，特别是浅变质沉积岩。
显生宙沉积岩的一些测年方法还在探索中。
当然，不同测定方法的适应性研究是个永久性课题，目前认为不适宜测定的对象，随着技术发展将来很可能变得非常有意义，因此也需大胆探索。
3．正确选择采样地点无论年龄样还是稳定同位素样，采样点附近必须避免后期干扰。
这些干扰包括后期侵入体、混合岩化、断层或其它动力变质带、蚀变带，以及近代风化、淋滤等。
4．综合性研究要求在综合性地质研究基础上选择和采集同位素样品，送样前最好先进行光、薄片鉴定，保证一组样品满足等时线条件，剔除遭受蚀变的样品，或者在出现意外年龄时有足够地质依据予以解释。
在稳定同位素测定中，这样做可了解被测矿物之间的共生关系。
此外，在进行同位素研究时最好有岩石化学和微量元素的配套资料，利于综合分析。
在有条件情况下尽可能对一个样品采用多种方法进行测年,便于测定结果之间的相互比较与验证。
5．送样单主要内容为便于信息交流、集中建立数据库，要求送样时附带内容详实的送样单，其中包括送样单位、送样人、送样日期、原始编号、样品名称（岩石或矿物全名）、采样地理位置（省、县、乡、村，经纬度）、所在区调图幅、采样点地质位置（文字和示意图）、测定方法、单矿物样选矿方法，以及其它一些相关地质和地球化学资料。
农田生态系统土壤碳循环中稳定同位素分析技术的应用研究
农田生态系统土壤碳循环中稳定同位素分析技术的应用研究摘要：农田生态系统土壤碳动态改变流程与制度调控，对于深化认知陆地生态碳循环系统与全球碳平衡的明确评估意义重大。
稳定碳同位素属于天然性示踪物，与放射性同位素比较，优势包括易控、无污染、安全性高，正广泛用于农田生态系统的土壤碳循环研究流程。
故此，本文就稳定碳同位素的研究模式，分析稳定同位素分析技术在农田生态系统土壤碳循环中的实践运用，仅供参考。
关键词：农田生态系统；土壤碳循环；稳定同位素分析技术；实践应用引言因人类活动与化石燃烧应以二氧化碳为首，这样大气之中的温室气体浓度就会增加，造成全球逐渐变暖。
要想解决大气的温室效应，作为全球环境中急需处理的一大难题，陆地生态体系的土壤学碳循环和大气之中的温室气体浓度改变密切相关，农田土壤的固碳潜力较大，但受到人们灌溉、施肥、耕种等管理方面的影响，农田土壤中的碳库质量会加速改变，不仅会让土壤肥力和作物产量发生变化，还会严重影响到全球环境。
所以对农田土壤碳动态的变化流程与制度调控加强认知，掌握土壤周转模式，深层认知陆地生态系统的碳循环流程与全球碳平衡的明确估算意义重大。
一、稳定碳同位素的研究模式当前稳定碳同位素（见图1）的常用检测方法包括光谱法、核磁共振、质谱法。
其中通用的稳定同位素分析中，质谱法属于最明确且最通用的方法。
稳定同位素的质谱法先让样品内部分子或原子进行电离，产生相似的同位素离子，而后在磁场及电场作用下，让不同质量和电荷之比离子流进行分开测量。
稳定同位素质谱仪不仅可以用来研究气体、固体，还能用来分析全部稳定同位素元素。
近几年，伴随化学生物元素的循环发展，借鉴同位素质谱，通常采用气体制备以及导入同位素质谱设备、痕量气体预浓缩同位素质谱设备联用技术的涌现，碳稳定同位素分析实现了飞速发展。
稳定同位素质谱仪测量同位素比率大概可以分成三个步骤（可见图2）。
图1 稳定碳同位素示意图图2 稳定碳同位素样品分析流程图二、稳定同位素技术在农田生态系统土壤碳循环中实践运用（一）土壤有机碳的来源以及周转规律（1）稳定碳同位素的示踪法。
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稳定同位素样品取样方法讲座大纲林光辉陈世苹中国科学院植物研究所北京100093第一部分固体样品采集1 植物水分利用效率的研究：取样部位：叶片测定指标：δ13C基本原理：δ13C分析是评估C3植物叶片中细胞间平均CO2浓度的有效方法。
根据Farquhar 等(1982)，植物的δ13C值可由下式来表示：δ13C p= δ13C a-a-(b-a)×C i /C a式中，δ13C p和δ13C a分别为植物组织及大气CO2的碳同位素比率，a和b分别为CO2扩散和羧化过程中的同位素分馏，而C i和C a分别为细胞间及大气的CO2浓度。
可明显看出，植物的δ13C值与C i和C a有密切的联系。
植物组织的δ13C值不仅反映了大气CO2的碳同位素比值，也反映了C i /C a比值。
C i /C a比值是一重要的植物生理生态特征值，它不仅与叶光合羧化酶有关也与叶片气孔开闭调节有关，因而C i /C a值大小也与环境因子有关。
另一方面，根据水分利用效率的定义，植物水分利用效率也与C i和C a有密切的联系，这可由下列方程式中看出：A= g×(C a-C i)/1.6E= g×ΔWWUE=A/E= (C a-C i)/1.6ΔW式中，A和E分别为光合速率和蒸腾速率，g为气孔传导率，而ΔW为叶内外水气压之差。
这样，δ13C值可间接地揭示出植物长时期的水分利用效率：WUE=1313[1()]/1.6a paC C aC Wb aδδ---∆-由于植物组织的碳是在一段时间（如整个生长期）内累积起来的，其δ13C值可以指示出这段时间内平均的C i /C a值及WUE值。
注意事项：✧阳生叶片；✧光合活性强的叶片（避免新生和衰老叶片）；✧比较不同种或不同地区植物的水分利用率时应注意大气CO2本底的δ13C值与气候和水分条件是否接近。
特别是在森林生态系统中，植物叶片δ13C值存在明显的冠层效应，即愈接近森林地表，植物叶片的同位素贫化（isotopic depletion）效应愈明显，产生这一效应的原因主要有两个：一个是林冠内部形成的光强梯度，光强下降导致较高的Ci/Ca；第二是林下植物和土壤呼吸释放含有较低13C的CO2。
前处理：尽可能立即烘干；测定前要粉碎过60－80目筛难题：高大乔木取样；地理跨度很大或气候条件差异明显的地点间的比较2 植物光合类型的判定取样部位：叶片测定指标：δ13C基本原理：植物光合作用是自然界产生碳同位素分馏的最重要过程。
目前大气CO2的δ13C 值为8‰左右。
大气CO2经气孔向叶内的扩散过程、CO2在叶水中的溶解过程，以及羧化酶对CO2的同化过程，均存在由显著的碳同位素效应（Farquhar et al., 1989）。
而且，不同光合途径（C3、C4、和CAM）因光合羧化酶（RuBP羧化酶和PEP羧化酶）和羧化的时空上的差异对13C有不同的识别和排斥，导致了不同光合途径的植物具有显著不同的δ13C值。
在陆生植物中，C3植物的δ13C值由-20‰到-35‰（平均为-26‰），C4植物由-7‰到-15‰（平均为-12‰），而CAM植物由-10‰到-22‰(平均为-16‰),因此δ13C值可用来鉴别植物的光合途径。
注意事项：阳生叶片；光合活性强的叶片。
难题：对一些中间类型或CAM光合途径兼有的物种的判断比较困难3 植被变迁取样：植物叶片或植株、土壤、花粉粒、动植物化石等测定指标：δ13C基本原理：不同光合类型植物的δ13C值之间存在很大差异，土壤有机质、花粉粒以及动植物化石δ13C值中包含了不同地质年代的植被光合类型等方面的信息，如土壤有机质是由分解的植物残体逐渐转化和积累起来的，所以土壤有机质同位素组成与其上的植被同位素组成有直接的关系，因此可以用来判断植被的变迁，主要是C3/C4植物的构成比例。
哺乳动物牙齿的釉质层，特别是食草动物的食物同位素组成比较规律和稳定，所以牙齿化石釉质的稳定同位素分析对于判断古气候变化非常有用。
注意事项：植物取样同上；土壤根据具体情况取不同深度的样品，浅表土壤尽量划分的细些，如0-2 cm, 2-5 cm, 5-10 cm等，最表层土壤容易受到人类和生物活动的干扰，所以一般表土样品采集地表下2-3cm的土壤，此层土壤中的有机质组分经过了长时间的分解，达到了稳定。
前处理：植物样品处理同上；一般土壤样品需要研磨过80-100目筛，如果是碱性土壤需要酸化，即用过量的稀释HCl（2 mol/L）处理土壤样品24小时，以除去土壤中的碳酸盐。
去除土壤中碳酸盐主要是因为土壤中的碳酸盐不仅容易受成岩作用影响，而且这些碳酸盐从形成起直到今天一直在与地层中的CO2气体反应，因此这种来源的同位素分析很难真正反映地质历史时期的气候状况。
难题：此方法只适于原始与现代植被类型间δ13C差异较大的地区，如由C4草原转变为C3灌丛；由C3草原转变为C4植物为准的农田（玉米、甘蔗等）。
当分析花粉粒、动植物化石样品时常需要特殊的仪器（样品量太小）。
而对化石材料分析的很大困难应该是如何准确确定它所处的地质年代（14C定年）。
4 长期气候变化取样：树木年轮、湖泊沉积物、动植物化石、石笋、冰芯等，时间尺度从几十年到几百万年测定指标：δ13C、δ18O、δD基本原理：树轮是能提供各种环境气候信息的生命体, 树木在光合作用过程中吸收的CO2和H2O是树轮有机组成中C、H、O的唯一来源, 因而树轮C、H、O同位素组成应能反映树木生长时大气圈(CO2) 和水圈(H2O) 的同位素组成特点。
同时, 光合作用过程也是一个受环境气候因子制约的同位素分馏过程,经过这一过程的树轮同位素组成, 也应记录有树轮生长时气候因子的信息。
比如：树木年轮的δ13C值可以用于大气CO2浓度、大气温度、大气相对湿度和降水量等环境因子的重建。
目前越来越多的研究同时应用两个或多个同位素共同解释气候的变化，增加了结果解释的精确度。
前处理：提取年轮中的纤维素难题：年轮的准确定年；树轮纤维素的硝化5 植物氮素利用取样部位：植物叶片、土壤测定指标：δ15N基本原理：大气N2的δ15N值接近0，而土壤N的δ15N值在-6‰至16‰之间（参见补充材料1）。
因此，主要通过固氮作用从大气中获得氮素的植物15N丰度应该接近0；而且通过计算也可以定量非固氮植物所利用的氮源的构成比例。
注意事项：光合活性强（避免新生和衰老叶片）；土壤取样采集根系较集中的土层。
难题：土壤中氮转化过程同位素效应很大，且常常不同方向，因此造成土壤N的δ15N值变化范围很大，为了更加准确的确定植物的氮素来源，通常可以通过添加15N标记的氮素的方法；土壤氮含量有时太低，需要较大的样品（消耗更多的耗材等）。
6 植物水分来源：见下节液体样品采集第二部分液体样品采集1 植物水分来源基本原理：植物中氢和氧的主要来源是水，植物所能利用的水分主要来自降水、土壤水、径流（包括融雪）和地下水。
土壤水、径流和地下水最初也全部来自降水, 但由于土壤水分输入的季节变化、地表层的蒸发或土体水分和地下水之间的差异使得土壤水分产生同位素组成梯度。
一般来说，植物根系吸收水分过程以及随后的木质部水分运输过程均不发生同位素分馏效应，即根的和茎内水的δD、δ18O值与土壤中可供植物吸收的水之δD、δ18O值相近。
因此我们可以通过分析植物茎水的同位素比率来确定根系对不同来源的土壤水的吸收，可以使我们进一步地了解根在土壤剖面中的活动和在自然群落中植物对水分的利用的差别。
在整个生长过程中，植物可能不仅仅利用一种水源（包括大气降水、土壤水、地下水等）。
利用稳定同位素技术不但可以测定植物在不同环境下所利用水分的深度并且对使用两个以上水源的植物可以定量其所利用水源所占的比例；而且还可以研究植物水分利用在时间上的变化，这一点是仅通过分析植物根系在土壤剖面中的分布所不能确定的。
同位素技术的另一个重要作用是确定在土壤中哪部分植物根系是吸收水分的最活跃区域。
因为植物根系通常遍布整个土壤剖面，但这并不意味着根系在其存在的土层中都表现出水分摄取活性，到目前为止其它方法则难以解决这一问题。
Figure Hydrogen isotope ratios of water fond in plants growing in the same arid land location in southern Utah following an intense summer rain event. Shown also are the observed variations in the isotopic composition of summer rains (upper depth soil moisture source) and winter rains (lower depth soil moisture sources). 引自Ehleringer et al. 1991.1） 植物样品的采集：乔木和灌木：非绿色的枝条；草本：根茎结合处的非绿色部分；注意事项：✧ 非绿色部分没有气孔不会发生蒸腾作用；✧ 当取灌木和乔木等有明显韧皮部的植物样品时，应将韧皮部（即树皮）迅速剥离；✧ 采样量根据植物的含水量有所不同，一般以能够提取0.1-0.3 ml 水为宜（如3－4cm 长的枝条2－3支即可），不宜过多也不宜过少。
样品取样过多将导致抽提时间过长，并容易造成抽提不完全而影响结果；过少则有可能很难获得足够测定的水分。
✧ 取样要迅速，取样完毕后样品瓶需要立即用parafilm 密封，然后冰冻保存。
2）潜在水源样品的采集：包括：大气降水：降雨或降雪；土壤水：土壤的采样最好是采集根系较集中的土层；也可以采集土壤剖面，浅层土壤采集则要注意不要采集暴露在空气中的表层土壤，最好是采集表层2cm 以下的土壤。
地下水：深层土壤或井水；其它水源：如灌溉水、河流或溪流水等注意事项：所有采集的水分样品瓶都需要立即用parafilm 密封，然后冰冻保存。
2 大气中水汽样品的采集采样方法：冷阱法，即高纯度酒精和液氮混合物，低于-70摄氏度左右）采样装置基本由以下几个部分组成：注意事项：✧ 采样点要尽量放置在高处，避免人为和其它水汽来源的潜在影响；✧ 要监测并保持冷阱温度；✧ 采样时空气的流速不能太快，一般在0.2 L/min 左右，过快将使得空气中的水汽不能完全被冷阱冰冻下来，从而导致水汽同位素分馏；✧ 采集后的样品要立即密封并低温保存。
在干旱地区采样时间要适当延长，可以延长至2-3个小时。
空气第三部分气体样品采集1 本底大气CO2同位素组成采样方法：首先应该将气瓶抽真空，然后在空旷的、相对较高的地方将气阀打开，待瓶子内外气压平衡后即可。