海洋沉积物孔隙水中溶解无机碳(DIC)的碳同位素分析方法
- 出版年：2005
- 作者：杨涛；蒋少涌；赖鸣远；杨競红；凌洪飞；吴能友；黄永样；刘坚；陈道华
- 单位1：南京大学地球科学系成矿作用国家重点实验室
- 单位2：南京大学 海洋地球化学研究中心
- 出生年：1981
- 学历：博士研究生
- 语种：中文
- 作者关键词：碳同位素；溶解无机碳；海洋沉积物；孔隙水
- 起始页：51
- 总页数：2
- 刊名：地球学报
- 是否内版：否
- 刊频：双月刊
- 创刊时间：1979
- 主办单位：中国地质科学院
- 主编：黄树文
- 地址：北京市阜成门外百万庄路26号
- 邮编：100037
- 电子信箱：dqxb@ hotrnail．ccm
- 卷：26
- 期：增刊
- 期刊索取号：CS00096167
- 核心期刊：全国自然科学核心期刊；全国中文核心期刊；中国中文核心期刊
摘要
海水中往往含有一定量的溶解CO2（以HCO3存在），其δ13C值组成十分恒定．一般在O‰值附近。赋存在海底沉积物中的孔隙水往往含有比海水更高的溶解CO2含量，且其碳同位素组成变化极大。对这些溶解C02的碳同位素组成进行分析，能够为我们了解海底沉积物沉积-成岩过程和生物地球化学过程提供十分丰富的信息。为此，开展了沉积物孔隙水中溶解CO2(DIC)的碳同位素分析方法的研究。
采用的仪器为德国Finnigan公司生产的连续流质谱仪(Delta Plus XP)及与之联机的多功能制样装置(Gas Bench)。
Delta Plus XP为稳定同位素比值质谱仪，可以进行C、H、0、S、N等稳定同位素比值的测定，内精度小于0.1‰，外精度为0.1‰，稳定性好于0.03×10-6nA/h。Gas Bench为多功能在线制样装置，可进行CO2-H20平衡法氧同位素，溶解二氧化碳碳同位素，碳酸盐碳氧同位素，空气中氮同位素及氮总量的前期制样，由于使用自动制样系统，具有处理时间短，效率高的优点。
样品分析过程：首先在自动进样器中对样品管进行烘烤(45℃)，然后拧紧瓶盖向样品管中充入氦气（16min/管），充气完毕之后开始加入样品，使用注射器向管中注射0.5mL样品，下一步使用加酸装置向管中注入磷酸反应平衡，磷酸用量大约0.3mL左右，反应式如下：
H3P04+HC0-3aq===CO2(g)+H2PO-4…+H20……
平衡lh后利用氦气将反应生成的气体CO2送入Delta Plus XP质谱仪测试。
实验过程中，制备了3个水样标准。NJWCS-1为直接取自实验室的Miii-Q纯净水，NJWCS-2为Miii-Q纯净水经蒸沸再冷却后，装入一密封的瓶子中，并向瓶中通入实验室用超纯钢瓶CO2气约4h，使CO2气充分溶解在水中并达到平衡。该瓶气体的δ13C值为-21.85‰。NJWCS-3为南京大学的自来水。
在不同时间对上述标准水样进行碳同位素组成测试结果表1。
实验过程中，选取3个采自南海北部某区海底沉积物孔隙水样品，进行了多次重复测试。结果表明，测试结果十分稳定。其中S-1的δ13C值（-5.11±0.12）‰(η=4)；S2的δ13C值（-27.13±0.02）‰(η=2)；S3的δ13C值（-29.34±0.37）‰(n=2)。
综上所述，通过笔者建立的分析方法，可对沉积物中孔隙水溶解无机碳碳同位素组成进行准确测试。这一方法的建立，有利于对海洋沉积物孔隙水中可能存在的碳同位素组成异常及其与天然气水合物的关系进行深入探讨。同时，该方法也完全适合于测定自然界中其他水体（如湖水、河水、油田卤水、地下水等）的溶解无机碳的碳同位素组成，因而该方法有着广泛的应用前景。
采用的仪器为德国Finnigan公司生产的连续流质谱仪(Delta Plus XP)及与之联机的多功能制样装置(Gas Bench)。
Delta Plus XP为稳定同位素比值质谱仪，可以进行C、H、0、S、N等稳定同位素比值的测定，内精度小于0.1‰，外精度为0.1‰，稳定性好于0.03×10-6nA/h。Gas Bench为多功能在线制样装置，可进行CO2-H20平衡法氧同位素，溶解二氧化碳碳同位素，碳酸盐碳氧同位素，空气中氮同位素及氮总量的前期制样，由于使用自动制样系统，具有处理时间短，效率高的优点。
样品分析过程：首先在自动进样器中对样品管进行烘烤(45℃)，然后拧紧瓶盖向样品管中充入氦气（16min/管），充气完毕之后开始加入样品，使用注射器向管中注射0.5mL样品，下一步使用加酸装置向管中注入磷酸反应平衡，磷酸用量大约0.3mL左右，反应式如下：
H3P04+HC0-3aq===CO2(g)+H2PO-4…+H20……
平衡lh后利用氦气将反应生成的气体CO2送入Delta Plus XP质谱仪测试。
实验过程中，制备了3个水样标准。NJWCS-1为直接取自实验室的Miii-Q纯净水，NJWCS-2为Miii-Q纯净水经蒸沸再冷却后，装入一密封的瓶子中，并向瓶中通入实验室用超纯钢瓶CO2气约4h，使CO2气充分溶解在水中并达到平衡。该瓶气体的δ13C值为-21.85‰。NJWCS-3为南京大学的自来水。
在不同时间对上述标准水样进行碳同位素组成测试结果表1。
实验过程中，选取3个采自南海北部某区海底沉积物孔隙水样品，进行了多次重复测试。结果表明，测试结果十分稳定。其中S-1的δ13C值（-5.11±0.12）‰(η=4)；S2的δ13C值（-27.13±0.02）‰(η=2)；S3的δ13C值（-29.34±0.37）‰(n=2)。
综上所述，通过笔者建立的分析方法，可对沉积物中孔隙水溶解无机碳碳同位素组成进行准确测试。这一方法的建立，有利于对海洋沉积物孔隙水中可能存在的碳同位素组成异常及其与天然气水合物的关系进行深入探讨。同时，该方法也完全适合于测定自然界中其他水体（如湖水、河水、油田卤水、地下水等）的溶解无机碳的碳同位素组成，因而该方法有着广泛的应用前景。