稳定同位素技术在环境分析中的应用 ppt课件
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稳定同位素原理及在矿床学上的应用
= 0 表明样品与标准样品同位素比值一致
千分分馏（1000lnα）和同位素分馏值Δ ：相对富集系数值— —指两物质间的同位素组成差别 1000lnα ≈ΔA-B=δA—δB
6
§1.2同位素分馏
从严格意义上讲，在周期表中所有元素 的不同种同位素由于其质量上存在差别， 在自然界的各种物理，化学和生物的反应 和过程中都会发生同位素分馏，这些反应 和过程包括：蒸发作用，扩散作用，吸附 作用，化学反应，生物化学反应等等。
40
原理：水/岩反应导致了热液矿床蚀变 围岩的同位素异常
水岩反应公式：
Wδ
i +Rδ i 水 岩石=
Wδ
f +Rδ f 水 岩石
41
42
§4.3影响成矿溶液重H、O 同位素组成的因素
（1） 成矿溶液的来源 （2）成矿溶液载迁移过程中，由于温 度降低和与通道周围的岩石发生同位 素交换； （3）加入成因不同的流体，会改变成 矿溶液的原始同位素特点； （4）成矿溶液的的化学成份发生变化。
1、根据研究对象和目的，选择有效的研究方法：
• 例：研究火成岩成因，最好选用H、O、Sr 、 Pb等，选择S、C效果就不佳，S、C同位素 研究成矿的物理、化学环境却很有效，H、 O研究成矿来源，热液蚀变，S、O地质测温， 效果较好。
19
2、根据研究对象、目的和研究 方法，采集有效的样品
例如，研究蚀变作用，抗交换能力差的长石， 黑云母能灵敏地反映蚀变的情况，抗交换能力的 矿物（石英、磁铁矿、白云母）往往能提供蚀变
lnα∝ 1/T
高温
低温
我们可以用分馏曲线或函数关系表示，例如，白云母 —H2O 的分馏方程： 103 lnα=2.38(106T-2 ）—3.89 只要测定一对同位素平衡矿物对的δ值，就可以利用：
稳定性同位素示踪法
700℃ CuO 、 CaO 使 用 前 用 700℃ 高 温 12烘 干 除 去 CO2 ， H2O ， 并 在 122 压力下制成棒状 , 备光谱 18Kg/cm 18Kg/cm 压力下制成棒状, 分析
通电予热仪器10分钟，打开光电倍增管高压 通电予热仪器10分钟，打开光电倍增管高压 10分钟
大气中的氮气
大气中的氧气
氮的同位素表
射线种类 β+ β+ ββ半衰期 0.011S 9.96m 7.1S 4.15S 99.635 0.365 自然丰度
同位素
12N
13N
14N
15N
16N
17N
1978年国际纯化学和化学联合会 年国际纯化学和化学联合会IUPAC的命名 年国际纯化学和化学联合会 的命名 法: 1. 结构式 15[N]HCl 结构式: 物质不存在) 物质不存在
4.“Y”型管及内部反应抽气须彻底 ， 型管及内部反应抽气须彻底， Y 型管及内部反应抽气须彻底 防其它气体干扰。 防其它气体干扰。
以下在光谱仪上进行, 以下在光谱仪上进行 , 可用液体样 品也可用干样品
(2).杜马法（Dumas） (2).杜马法（Dumas） 杜马法
—光谱分析中常用法 光谱分析中常用法
峰高。 峰高。
求得平均峰高，计算15N丰度。 求得平均峰高， 丰度。 平均峰高
15N实验结果计算 七．
14、15的质量比28、29、30的小10倍 的质量比28 的小10 14、15的质量比28、29、30的小10倍 不参加运算
15N丰度小于5%: 当 丰度小于5
质量为28离子流强度/质量为29 28离子流强度 R = 质量为28离子流强度/质量为29 子流强度
放电管装入燃烧室固定架上 放电管装入燃烧室固定架上。 装入燃烧室固定架上。
同位素C-13简介演示
C-13质谱技术广泛应用于有机化学、药物分析、环境科学等领域，用 于化合物的结构确证、痕量分析和同位素标记物的定量研究。
CHAPTER 04
C-13的研究前沿与展望
C-13在环境科学中的研究
环境示踪
C-13同位素被广泛应用于环境科学中，作为环境示踪剂，用于追 踪碳的来源和迁移路径，揭示碳在生态系统中的循环过程。
植物生理学研究
通过测定植物组织中的C-13同位素丰度，可以研究植物的光 合作用、呼吸作用和水分利用效率等生理过程，为提高农作 物产量和品质提供理论支持。
土壤碳循环研究
利用C-13同位素技术，可以研究土壤有机碳的分解、转化和 固定过程，为农业土壤管理和碳减排策略制定提供科学依据 。
CHAPTER 03
CHAPTER 02
C-13的应用领域
地球科学研究
环境监测
通过测量大气、水体和土壤中的C13同位素丰度，可以追踪碳元素的 循环和迁移转化过程，研究自然环境 和生态系统的变化和污染状况。
地质年代学
利用C-13同位素测定地质样品的年代 ，可以推断地质历史时期的气候变化 、生物演化和地壳运动等信息。
医学领域
的、高选择性的分析方法。
C-13质谱技术
01
定义
C-13质谱技术是利用C-13同位素在质谱中的离子化特性和质量差异进
行分子鉴定和定量分析的方法。
02 03
原理
通过将样品中的C-13同位素离子化，生成具有特征质量数的离子碎片 ，然后利用质谱仪对这些离子进行分离和检测，从而确定分子的结构和 浓度。
应用
糖尿病诊断
C-13同位素可用于糖尿病的诊断和监测。患者口服含有C-13标记葡萄糖的药 物后，通过测量呼出气体中的C-13同位素丰度，可以评估胰岛素分泌和葡萄糖 代谢情况。
CHAPTER 04
C-13的研究前沿与展望
C-13在环境科学中的研究
环境示踪
C-13同位素被广泛应用于环境科学中，作为环境示踪剂，用于追 踪碳的来源和迁移路径，揭示碳在生态系统中的循环过程。
植物生理学研究
通过测定植物组织中的C-13同位素丰度，可以研究植物的光 合作用、呼吸作用和水分利用效率等生理过程，为提高农作 物产量和品质提供理论支持。
土壤碳循环研究
利用C-13同位素技术，可以研究土壤有机碳的分解、转化和 固定过程，为农业土壤管理和碳减排策略制定提供科学依据 。
CHAPTER 03
CHAPTER 02
C-13的应用领域
地球科学研究
环境监测
通过测量大气、水体和土壤中的C13同位素丰度，可以追踪碳元素的 循环和迁移转化过程，研究自然环境 和生态系统的变化和污染状况。
地质年代学
利用C-13同位素测定地质样品的年代 ，可以推断地质历史时期的气候变化 、生物演化和地壳运动等信息。
医学领域
的、高选择性的分析方法。
C-13质谱技术
01
定义
C-13质谱技术是利用C-13同位素在质谱中的离子化特性和质量差异进
行分子鉴定和定量分析的方法。
02 03
原理
通过将样品中的C-13同位素离子化，生成具有特征质量数的离子碎片 ，然后利用质谱仪对这些离子进行分离和检测，从而确定分子的结构和 浓度。
应用
糖尿病诊断
C-13同位素可用于糖尿病的诊断和监测。患者口服含有C-13标记葡萄糖的药 物后，通过测量呼出气体中的C-13同位素丰度，可以评估胰岛素分泌和葡萄糖 代谢情况。
稳定性同位素核酸探针技术DNASIP原理与应用
结论
总之，稳定性同位素核酸探针技术（DNASIP）作为一种新型的DNA检测技术， 具有巨大的应用潜力和发展前景。通过进一步的研究和技术改进，有望在未来的 生物医学领域发挥更加重要的作用。
参考内容
内容摘要
稳定性同位素技术是一种基于同位素比率的独特分析方法，它已经被广泛地 应用于生态学研究。这种技术能够提供关于生物过程、生态系统结构和功能的独 特视角，进一步推动我们对生态系统复杂性的理解。本次演示将探讨稳定性同位 素技术在生态学上的应用，包括食物链分析、生态系统碳循环、水文学研究以及 全球变化影响等方面。
引言
引言
DNA检测技术是生物医学领域中的重要工具，对于法医学、遗传学、疾病诊断 等多个领域都具有重要意义。然而，传统的DNA检测方法存在一定的局限性，如 灵敏度不高、特异性不强等。因此，开发新型的DNA检测技术一直是生物医学领 域的研究重点。近年来，稳定性同位素核酸探针技术（DNASIP）的发明为DNA检 测技术的发展带来了新的突破。
原理部分
原理部分
DNASIP的基本原理是核酸杂交与同位素示踪。在DNASIP中，探针是具有特定 序列的核酸片段，通过与目标DNA序列进行互补性杂交，形成双链DNA分子。这种 杂交过程具有很高的特异性和亲合力，可以有效地将目标DNA序列富集和纯化。 此外，探针上标记有稳定性同位素，如碳-13或氮-15等，这些同位素在质谱分析 中可以被检测出来。
解决方案
ห้องสมุดไป่ตู้
解决方案
稳定同位素探针技术是一种新兴的技术，通过向污染物中添加同位素标记的 化合物，追踪污染物在生物降解过程中的变化，从而了解生物降解的途径和速率。 具体方法包括：
解决方案
1、选择适当的同位素标记化合物，将其与有机污染物混合，使其成为新的标 记污染物；
同位素测年原理与方法PPT课件
88Sr
87Rb→β- → 87Sr
86Sr
84Sr
4
二：化学处理
1：化学分离前必须将岩石样品转化为溶液 即溶样。 岩石、矿物样品能否彻底溶解，是得 到可信的析数据的先决条件。岩石中有 相当一部分微量元素，包括放射成因母 子体元素，分布在难溶副矿物中，保证 其全部溶解是十分重要的。此外，还要 求溶矿过程中引入尽可能少的试剂和污 染。
11
分离Rb、Sr和REE时用强酸性阳 离子交换树脂，活性基团如--S03H，
可交换离子为H+。 分离Pb和U，Th使用强碱性的 阴离子交换树脂，活性基团为碱性 基团，可交换离子为Cl-或NO3-。
• 12
图4.1离子交换示意图
13
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溶矿 在溶矿中我们已不使用HCLO4 ,因为HCLO4空白较高以及在侵析样品时富集Al与Ca，当往干燥 的样品中加入混合溶剂在干燥的样品中CLO4-离子的存在引起了样品的“胶化”。特别是当残 渣增加的情况下往往会降低铅在溶液中的含量。我们重新提纯的16mol/L HNO2代替HCLO4， 溶解样品用HF和HFO3混合液（每ml样品1：1的HNO2和HF混合液0.2ml）。 首先准确称量约0.50g样品，加入HF与HNO3，浸泡6—10个小时，盖上盖在600C加温2个小时左 右，取下盖子在800C情况下蒸干样品，因为某些氟化物类在稀酸中往往含沉淀，因此蒸干的样 品需要重溶在1 mol/L HNO3中然后蒸干。此步骤反复几次。（以上的步骤需要非常仔细，防 止溶江中的丢失影响同位素结果的测定）。蒸干的样品加入适量的超纯水，在高灵敏度的天平 上把药品分成两份。一份测定同位素组成，一份准确的加入铅与铀的稀释剂测定同位素的含量。 等分后的 样品蒸发完全干燥，然后加入2ml94%CH2OH—6%16mol/L HNO2的混合液 （CH2OH与Pb形成之阴离子），用已处理好的聚四氟乙小棒仔细捣碎残渣以防止包裹元素铅 和铀。然后仔细的把烧杯中的溶液仔细的倒入石英离心管中，用少量的混合液洗一下烧杯把其 溶液合并到石英离心管中，离心分离准确过柱。 2、化学分离 1）阴离子交换 柱高为10cm，直径为0.5cm，底部用高纯的石英作为滤板。把浸泡在94%CH2OH—16% mol/L HNO3，混合液的Dowexlx8阴离子交换树脂装到交换柱上，其树脂高度为5cm。装柱以 后首先 用3ml混合液洗一下树脂床，流干。然后把离心管中的样品液小心的倒入到交换柱中流干。用 8ml70% CH2OH30%（3.3mol/L）HNO2混合液洗去干扰元素（此溶液要用已处理好的10ml石英 烧杯接以便分析U）。最后用8ml0.5 mol/L HNO2 洗下铅(用10ml石英烧杯接）。蒸干样品，加 入0.5ml 1.5NCl，蒸干样品。准确的加入0.25ml 1.5N HCl 。准备过阳柱。 2）阳离子交换 阳离子交换柱的尺寸大小与阴离子交换柱一样，浸泡在4mol/HCl中的 Dowex50×8 装到交换柱 上，树脂高度为2.5cm。用5ml4mol/L HCl洗柱，然后用3ml1.5mol/L HCl淋洗树脂，流干，把阴 离子交换柱下来的 溶液小心地倒入此交换柱中，流干，最后用2ml1.5mol/LHCl洗下Pb(用5ml石 英烧杯)，蒸干样品准备上质谱计。 3)铀的离子交换 铀是以氯形成络阴离子吸附在阴离子树脂上与其它元素分离的。只有一个主要的元素Fe与其一 起吸附在树脂上，加入抗坏血酸到HCl溶液中就是为了络合
同位素示踪技术及应用
精选课件 38
二、最佳测量条件的选择
同一台探测仪器对不同量的示踪剂具有不同的 最佳工作条件，在实验准备阶段要检查探测器是否 已调到所用示踪同位素的工作条件，否则需要用一 定量的示踪剂作为放射源(或选用该同位素的标准 源)，把探测器的最佳工作条件调整好，并且要保 证探测器性能处于稳定可靠的状态。
精选课件 39
利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重要 停歇地点;寻找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及其 利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中国 濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.
精选课件 10
微型信号 发生器
信号接收器
精选课件 11
水产专家为中华鲟装“GPS”
➢ 1911年， Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间，因 怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是， 他在剩菜中放上微量的放射性钍(Th)，然后在下一 次的菜中检验是否有放射性，结果他每次都能准确 地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
精选课件 21
➢ 1923年，Hevesy在丹麦玻尔实 验室工作期间，将豆科植物浸 泡在含有天然放射性核素 210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的铅 盐溶液中，研究植物吸收铅的 机制(分布和转移)。结果发现： 铅全部被吸附在根部。
精选课件 18
2 同位素示踪的原理
同位素(及其化合物)与普通元素(及其化合物) 之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是核 物理性质不同。
因此，用同位素作为一种标记，制成含有同位 素的标记化合物(如标记食物，药物和代谢物质等) 代替相应的非标记化合物。通过核仪器探测放射 性同位素不断地放出特征射线，就可以随时追踪 它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
二、最佳测量条件的选择
同一台探测仪器对不同量的示踪剂具有不同的 最佳工作条件，在实验准备阶段要检查探测器是否 已调到所用示踪同位素的工作条件，否则需要用一 定量的示踪剂作为放射源(或选用该同位素的标准 源)，把探测器的最佳工作条件调整好，并且要保 证探测器性能处于稳定可靠的状态。
精选课件 39
利用卫星跟踪技术开展的主要研究内容有:揭示迁徙路线和重要 停歇地点;寻找新繁殖地和越冬地;利用卫星数据对栖息地及其 利用进行评价;探讨鸟类的迁徙策略.期望该技术能够成为中国 濒危鸟类保护的有效方法,并尽快得到应用.
精选课件 10
微型信号 发生器
信号接收器
精选课件 11
水产专家为中华鲟装“GPS”
➢ 1911年， Hevesy在英国卢瑟福实验室工作期间，因 怀疑女房东总是把剩菜改头换面之后给他吃。于是， 他在剩菜中放上微量的放射性钍(Th)，然后在下一 次的菜中检验是否有放射性，结果他每次都能准确 地判断出他所吃的菜是剩菜还是新菜。
精选课件 21
➢ 1923年，Hevesy在丹麦玻尔实 验室工作期间，将豆科植物浸 泡在含有天然放射性核素 210Pb(RaD)和212Pb(ThB)的铅 盐溶液中，研究植物吸收铅的 机制(分布和转移)。结果发现： 铅全部被吸附在根部。
精选课件 18
2 同位素示踪的原理
同位素(及其化合物)与普通元素(及其化合物) 之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是核 物理性质不同。
因此，用同位素作为一种标记，制成含有同位 素的标记化合物(如标记食物，药物和代谢物质等) 代替相应的非标记化合物。通过核仪器探测放射 性同位素不断地放出特征射线，就可以随时追踪 它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
同位素示踪技术在环境生态学研究中的应用
ET - E - 8.57（ - - 26.93 ） fT 87.0 （%） T - E - 5.83（ - - 26.93 ）
• BOX4 生态系统存在着各种气体交换过程，其对生 态功能有重要影响，如CO2的呼吸和水分蒸腾等， 此时根据同位素的质量平衡，由得出keeling方 程可知，通过测定混合气体的同位素值，通过 keeling作图可在大气背景条下求得源气体的 值，实验表明气体转化过程基本不产生同位素分 馏，因此其同位素组成主要取决于来源物质，通 过其值可以对来源物质进行鉴别和确认。以水 汽的蒸散为例，有
0.011204 C （ - 1) 1000 2.14 （‰） 0.0111802
13
0.011204 Ab 100 1.108 0.011204 1
（%）
• BOX2
同位素富集标记技术，可以通过标记物的示踪，在 非破坏的条件下研究其转移和转化过程。在示踪实验中， 将已知数量的标记物引入到一个库中，在一定时间后， 测定在接受库中回收率，根据同位素稀释原理，只要知 道源（A）的原子百分超IA，和实验结束时库（B）的质 量mB和原子百分超IB，则从源运转到库的物质为 mBIB M AB IA
2）
280 0.45 R 52.5 （%） m Fa F 200 1.2 mpa p
• BOX3 陆生植物的水分吸收过程基本不发生同位素 分馏现象，因此植物木质部水分的同位素构成完 全取决于所吸收的水源，当水源的同位素值已知 时，可以用所谓的端源混合模型确定各水源的相 对贡献。最简单的情况，两源的情况，可用同位 素质量平衡方程确定，如
在富集同位素示踪研究中，物质同位素组成 常用稀有同位素的丰度表示，即
Ab X heavy X heavy Xlight ( ) 100 R sample 1 R sample
• BOX4 生态系统存在着各种气体交换过程，其对生 态功能有重要影响，如CO2的呼吸和水分蒸腾等， 此时根据同位素的质量平衡，由得出keeling方 程可知，通过测定混合气体的同位素值，通过 keeling作图可在大气背景条下求得源气体的 值，实验表明气体转化过程基本不产生同位素分 馏，因此其同位素组成主要取决于来源物质，通 过其值可以对来源物质进行鉴别和确认。以水 汽的蒸散为例，有
0.011204 C （ - 1) 1000 2.14 （‰） 0.0111802
13
0.011204 Ab 100 1.108 0.011204 1
（%）
• BOX2
同位素富集标记技术，可以通过标记物的示踪，在 非破坏的条件下研究其转移和转化过程。在示踪实验中， 将已知数量的标记物引入到一个库中，在一定时间后， 测定在接受库中回收率，根据同位素稀释原理，只要知 道源（A）的原子百分超IA，和实验结束时库（B）的质 量mB和原子百分超IB，则从源运转到库的物质为 mBIB M AB IA
2）
280 0.45 R 52.5 （%） m Fa F 200 1.2 mpa p
• BOX3 陆生植物的水分吸收过程基本不发生同位素 分馏现象，因此植物木质部水分的同位素构成完 全取决于所吸收的水源，当水源的同位素值已知 时，可以用所谓的端源混合模型确定各水源的相 对贡献。最简单的情况，两源的情况，可用同位 素质量平衡方程确定，如
在富集同位素示踪研究中，物质同位素组成 常用稀有同位素的丰度表示，即
Ab X heavy X heavy Xlight ( ) 100 R sample 1 R sample
同位素基础获奖课件
大，垂直层理方向变化较大
■从矿床底部到顶部，δS34具有增大趋势 ■在共生矿物中： δS34黄铁矿 ＞δS34闪锌矿 ＞δS34方铅矿
三、硫同位素旳地质应用
1、鉴别成岩物质起源
■在地质作用过程中，因为多种硫化物旳形 成条件不同，相应旳硫同位素构成也不同， 所以硫同位素构成也就能够用来鉴别成岩 物质起源。
2024/10/9
17
每个测定样品旳δ(‰)值可正可负，正值表达与原 则相比所测样品中重同位素有一定旳富集，而负值则 表达重同位素有一定旳贫化，亦即轻同位素有所富集。
不同相（不同矿物、液体、气体）中同位素构成不 同，即产生了同位素分馏，两相间同位素比值之商称 为同位素分馏系数
R / R， RA 、RB分别为A相及B相中重同位素
(
D H
)标准
1000
(
D H
)标准
2024/10/9
15
同位素分析资料要能够进行世界范围内旳比 较，就必须建立世界性旳原则样品。世界各国所 采用旳原则样品已基本统一。国际原则样品旳名 称及其同位素绝对比值见下：
氢、碳、氧、硫同位素原则样品
元
标
准
素
H 平均大洋水标准（Standard Mean Ocean Water）
24
2、花岗岩旳硫化物 ■因为花岗岩成因复杂、多样，故其硫化物旳
δS34值也不相同 ■一般由幔源衍生而来旳花岗岩，其硫化物中
旳δS34值在-3~+8‰之间，且单个岩体中δS34 值变化范围窄，阐明成岩物质比较均匀
■ S花岗岩δS34值为-9.4~+7.6 ‰ ■ I花岗岩δS34值为-3.6~+5.0 ‰
与轻同位素A旳比值B。
2024/10/9
■从矿床底部到顶部，δS34具有增大趋势 ■在共生矿物中： δS34黄铁矿 ＞δS34闪锌矿 ＞δS34方铅矿
三、硫同位素旳地质应用
1、鉴别成岩物质起源
■在地质作用过程中，因为多种硫化物旳形 成条件不同，相应旳硫同位素构成也不同， 所以硫同位素构成也就能够用来鉴别成岩 物质起源。
2024/10/9
17
每个测定样品旳δ(‰)值可正可负，正值表达与原 则相比所测样品中重同位素有一定旳富集，而负值则 表达重同位素有一定旳贫化，亦即轻同位素有所富集。
不同相（不同矿物、液体、气体）中同位素构成不 同，即产生了同位素分馏，两相间同位素比值之商称 为同位素分馏系数
R / R， RA 、RB分别为A相及B相中重同位素
(
D H
)标准
1000
(
D H
)标准
2024/10/9
15
同位素分析资料要能够进行世界范围内旳比 较，就必须建立世界性旳原则样品。世界各国所 采用旳原则样品已基本统一。国际原则样品旳名 称及其同位素绝对比值见下：
氢、碳、氧、硫同位素原则样品
元
标
准
素
H 平均大洋水标准（Standard Mean Ocean Water）
24
2、花岗岩旳硫化物 ■因为花岗岩成因复杂、多样，故其硫化物旳
δS34值也不相同 ■一般由幔源衍生而来旳花岗岩，其硫化物中
旳δS34值在-3~+8‰之间，且单个岩体中δS34 值变化范围窄，阐明成岩物质比较均匀
■ S花岗岩δS34值为-9.4~+7.6 ‰ ■ I花岗岩δS34值为-3.6~+5.0 ‰
与轻同位素A旳比值B。
2024/10/9
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ConFloⅢ
氧化炉 TC
GC
仪器外观
CombustionⅢ
控制电脑
DELTAplus XL 质谱主机
IRMS样品分析流程
IRMS
离子源系统
常见的离子源：电子轰击、表面热电离、二次离子化等
IRMS
电子轰击型离子源
在离化室内，样品气体电离成正离子，在电场作用下 离子聚焦成束，并在加速电压作用下经过缝隙进入分析器。
应用领域：生态学，地理地质科学，环境科学， 海洋科学，石油，石化，食品，化工，法检， 医 学，考古等领域。
稳定同位素技术在水污染中的应用
IRMS
稳定同位素技术在水污染中的应用主要集中于碳、 汞、铅、硫、氮的稳定同位素,使用方法多是利用其作 为示踪剂推测水体中污染源的来历,分析污染物质随时 间的迁移与变化。从而达到对已发生的污染事件进行 仲裁、了解污染与转化途径等目的。
稳定性同位素15N能够被用来测定植物通过氮固定 或吸收土壤NH4+及NO3-获得氮素相对比率，确定土 壤中碳和氮周转速率等。
IRMS的仪器维护
反应管及水阱、冷阱的维护 (Flash EA部分)
IRMS
1、测试植物样品时最多200个样后需要取下燃烧管，用专用 工具清除燃灰，装管时注意水平装O形圈 2、氧化剂的消耗和燃烧位置的变化会引起不完全燃烧，造成 峰的拖尾及形成CO等不良结果，不完全燃烧时可把燃烧管温 度升高少许
IRMS的性能改进
IRMS
(2)丰度灵敏度改进的措施： a、改善测量时的真空环境 b、使用具有质量、能量双聚焦功能的串列分析器 c、采用不同类型阻滞透镜 (3)精密度的提高： a、改善供电系统的稳定性 b、多接收器同时测量，缩短采集数据的时间 c、完善计算机在线测量功能和软件功能，消除人 为重复操作误差，缩短测量时间
真空系统
IRMS
涡 轮 分 子 泵
获得超高真空，排除 残余气体，降低“本底”
稳定同位素质谱技术的应用
IRMS
20世纪80年代以后，随着同位素质谱测试技术 的改进，大大拓宽了稳定同位素的研究领域。
特点： a 灵敏度高、检测限低 b 操作简便、使用安全 c 没有放射性，无二次污染 d样品用量少、分析结果精确稳定
IRMS
1、一般一根反应管连续做一周需老化一次：含C量较多的样 品出现鬼峰和杂峰时用，说明Combustion Reactor氧化能力变 差，需要老化。老化方法：
a、Combustion Reactor（燃烧管），开O2 阀1-2小时； HTC Reactor（裂解管），开CH4 阀1-2小时
b、开反吹气一小时 c、仪器状态确认：用2个以上空白样和标准样检测仪器状态， 查看样品信号是否稳定
样品
进样 系统
离子源 质量分析器 离子检测器 质谱图
DELTA plus XL 气体同位素比值质谱
IRMS
•生产商：美国菲尼根玛特质谱公司 •制造地：德 国 •前处理设备： •① 双流进样系统 •② 气相色谱HP6890-燃烧界面Ⅲ •③ 元素分析仪EA1112-连续流界面Ⅲ •基 本 功 能 ： H/D, 13C/12C, 15N/14N, 18O/16O, 34S/32S 五种元素的气体同位素比值的测定
稳定同位素技术在大气污染中的应用
IRMS
同位素技术作为来源解析与示踪手段也广泛应 用于气态污染物质来源确定与大气颗粒物污染过 程的研究。应用主要集中于碳、铅、硫的稳定同 位素,研究介质主要为多环芳烃中的稳定碳同位素 组成、燃煤排放的硫化物、汽油燃烧后的铅尘等。
稳定同位素技术在土壤污染中的应用
土壤是许多重金属类污染物质重要的汇,同时土壤 IRMS 又与地表的植被、大气的沉降、地表径流的污染密 切相关,故污染物与污染形式复杂多样,来源探究更加 困难。
2、冷阱维护：N元素分析时，需要开冷阱去除CO2，CO;一般 液氮灌满一次用一天
IRMS的性能改进
同位素质谱仪的技术进展，主要围绕提高仪器的灵敏 IRMS 度、丰度灵敏度、和精密度等性能进行
(1)灵敏度：通常用原子/离子的转换效率来决定，即 用接收到的离子数去除以离子源的样品总原子数之比
• 提高电离效率 （改进电离技术，如采用大流量界面泵和X型的采样锥相结合） • 提高离子传输效率 (改善仪器真空极限、减少离子在传输过程中与缝隙和中性粒子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的碰撞) • 提高离子接受效率 （如改进离子束的形状，避免离子的溅射、反射和电子的逃逸）
3、有峰出现就需要更换还原铜（还原铜失效时会有NO形成， 造成30N的峰变高） 4、更换了燃烧管填料后，为了彻底赶出水分，需要加热烘烤 分离柱
5、水阱维护：当水阱中2/3的干燥剂湿润后，需更换干燥剂， 如果颗粒太大，可以轻轻碾碎后使用
IRMS的仪器维护
反应管及水阱、冷阱的维护 (GC Isolink中)
IRMS
有关同位素的测定方法中，常用的同位素 稀释质谱法（IDMS）和电感耦合等离子体质谱 法（ICP-MS）都存在严重的同质异位素干扰， 有什么新的技术可以解决这个问题？
稳定同位素技术在环境分析中的应用
稳定同位素技术(IRMS)
在环境领域的分析应用
IRMS
目录
IRMS
• IRMS的系统组成和工作原理 • IRMS在环境科学中的应用 • IRMS的仪器维护和性能改进
稳定同位素比例质谱仪
IRMS
概念：利用离子光学和电磁原理，按照质 荷比（m/e）进行分离从而测定同位素质量 和相对含量。
迄今发现的稳定同位素274种，但得到 产业化生产并已广泛应用的主要为2H、13C、 15N、18O、22Ne、10B等少数几种产品。
IRMS的系统组成
IRMS
• IRMS主要由3大系统组成：分析系统、电学系 统和真空系统。
• 其中分析系统由3个必需的部分组成：单能级离 子源、质量分析器、离子检测器。
分析器系统
IRMS
磁 分 析 器
质谱仪的心脏，由一个有限制狭缝板和金属杯（法拉 第筒）组成，主体为一扇形磁铁，其功能是把离子源 送来的离子束按不同的质荷比（m/z）分开。
离子检测器（Delta Plus XL/XP）
IRMS
离子接受器+放大检测装置 接受来自质量分析器的不同质荷比的电子束，并加以放大和记录 有多个接收器，可同时接收、记录被分开的几束离子及其强度