自然界碳同位素变化稳定
自然界碳同位素的丰度
自然界碳同位素的丰度
自然界中主要存在三种碳同位素,分别是碳-12(12C)、碳-13(13C)和碳-14(14C)。
它们的丰度差异很大,在自然界中分布不均匀。
碳-12是碳的主要稳定同位素,在自然界中的丰度约为98.89%。
它是构成有机物和无机碳化物的主要成分。
碳-13是另一种稳定同位素,其天然丰度约为 1.11%。
由于其相对质量较重,在一些生物过程中会发生同位素分馏效应,导致不同环境中13C的丰度略有差异。
这种差异被广泛应用于同位素示踪和年代测定等领域。
碳-14是碳的放射性同位素,其丰度极其稀少,约为1×10^-12。
它主要来源于高能宇宙射线与大气中的氮原子反应产生。
碳-14的半衰期约为5730年,被广泛应用于考古学年代测定和环境示踪研究。
碳同位素的丰度分布反映了自然界中这些同位素形成和演化的过程,对于研究地球化学循环及环境变化等具有重要意义。
稳定同位素示踪技术在生态学中的应用
稳定同位素示踪技术在生态学中的应用生态学是关于生物和环境互动关系的科学，它研究的核心问题之一是物质循环的过程和机制。
而稳定同位素示踪技术（Stable Isotope Tracing Technology）则是生态学中的一个重要工具，它通过对生物体内稳定同位素的监测和分析，揭示了生态系统中不同生物群体之间和物质之间的相互作用与循环过程，为我们深入了解生物和环境互动关系提供了有力支撑。
本文将从稳定同位素示踪的原理、示踪技术的种类以及它们在生态学中的应用等方面进行探讨。
一、稳定同位素示踪的原理稳定同位素示踪技术利用天然界中稳定同位素的相对丰度差异，来揭示各种生物或化学物质在环境中的循环和转化过程。
通俗地讲，自然界中存在着多种同种元素的同位素，其中相对丰度较高的同位素数量比较多，而相对丰度较低的同位素数量相对较少。
因为不同的同位素性质各异，所以它们在物质的各种过程中表现出不同的稳定性和反应活性。
比如水分子中氢原子的同位素就有稳定的氢-1、氘-2和氚-3，其中氢-1相对丰度最高，氚-3相对丰度最低。
同样，空气中的二氧化碳分子中碳原子也有稳定的碳-12、碳-13和碳-14，其中碳-12相对丰度最高，碳-14相对丰度最低。
这种差异可以利用质谱仪等仪器对稳定同位素进行检测和分析，从而揭示物质在生命体内和生态系统中的各种过程和转化。
二、示踪技术的种类稳定同位素示踪技术是一类复杂的实验手段，它可以应用于各种生物或化学物质的追踪和定量分析。
在生态学中，常用的示踪技术主要包括以下几种。
1. 激光荧光同位素比值仪激光荧光同位素比值仪是最常用的稳定同位素比值分析仪器，它通过激光诱导荧光技术，将样品中的稳定同位素分子转化为高能态激发态分子，利用荧光发射光谱测量不同同位素所发射的光谱波长，从而计算出它们的相对丰度比值。
2. 气相色谱质谱仪气相色谱质谱仪是目前最灵敏、最精确的稳定同位素示踪仪器，它能够检测不同同位素分子的相对丰度比值，常用于确定各种生物分子、尤其是蛋白质和氨基酸等化合物的同位素组成，以及微生物群体和植被的碳、氮同位素参量等方面的研究。
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析随着全球环境问题的日益突出，环境科学的发展成为当今最重要的研究领域之一。
其中，碳循环作为全球气候变化研究的核心，对了解地球系统的动态变化具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种精确而灵敏的分析工具，日益被应用于环境科学中的碳循环解析，为我们深入了解碳循环机制和评估人类活动对环境影响提供了重要的手段。
首先，我们需要了解碳循环在环境科学中的重要性。
碳循环是指地球上碳元素在不同环境介质（如大气、水体、土壤等）之间的相互转化与平衡过程。
这种平衡是复杂而脆弱的，任何外界因素的干扰都会对地球系统产生重大影响。
例如，二氧化碳是温室气体的主要成分之一，其排放和吸收的不平衡将导致全球气候变化。
因此，准确地了解碳循环的机制和过程，对于评估和预测气候变化以及环境管理具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种用来标记物质的方法，已经被广泛应用于环境科学领域。
其中，碳同位素示踪技术是研究碳循环的重要手段之一。
碳元素有两种主要的同位素：碳-12和碳-13。
这两种同位素在自然界中的丰度比例是稳定的，但由于环境变化和生物过程的影响，不同介质中同位素丰度的比例会发生变化。
通过测量碳同位素的丰度变化，我们可以推断出碳元素的来源和转化过程。
具体来说，同位素示踪技术将标记同位素（如放射性同位素碳-14）引入环境介质中，然后测量标记同位素与自然同位素的丰度比例变化。
通过对比不同介质中同位素丰度的差异，我们可以推断出碳的运动路径和转化过程。
例如，通过测量大气中二氧化碳中碳-14的丰度，可以估算出大气中二氧化碳的存活时间和源头，从而了解大气中二氧化碳的增长机制。
类似地，同位素示踪技术还可以揭示碳元素在土壤中的储存和释放过程，以及海洋中的碳沉积和迁移等。
同位素示踪技术在环境科学中的应用具有广泛的研究领域。
首先，它可以帮助我们了解全球碳循环过程。
通过对不同环境介质中同位素丰度的测量，可以追踪碳元素在大气、水体和陆地之间的相互转化和平衡过程。
21-23稳定同位素地球化学
Hydrogen Lithium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Sulfur δ D δ 6Li δ δ δ δ δ δ
11 6
Ratio
D/H(2H/1H) li/7Li B/10B C/12C N/14N O/16O O/16O S/32S
18 18 216 1/3C16O2+ H O ƒ 1/3C O + H 3 2 3 2 O
α=1.0492
α=1.0286
反应使岩石中富集了18O、而在水中富集16O。由于大 部分岩石中氢的含量很低，因此水岩同位素交换反应 中氢同位素成分变化不大，但在含OH-的矿物中，水 岩反应结果使得矿物的δD增高。
1000ln A 10 / T B
6 2
α是分馏系数；T是绝对温度；A、B是常数，由实验 确定。从上式可知，温度越高，分馏越小；温度越低， 分馏越大。 在实际进行同位素地质温度测定时，只要测定两个共 生矿物的同位素组成，便可根据公式进行同位素平衡 温度计算。
稳定同位素地球化学
例子：含石英、白云母和磁铁矿的花岗片麻岩
H-O同位素地球化学
(3) 矿物晶格化学键 对氧同位素的选择 当火成岩和变质岩 达到氧同位素平衡时， 岩石中矿物氧同位素 有一个相应的分馏次 序，其中Si-O-Si键的 矿物中最富18O，其 次为Si-O-Al键、SiO-Mg键等。
H-O同位素地球化学
云和沉积物五个库间进行。
H-O同位素地球化学
1.H-O同位素的分馏 (1)蒸发-凝聚分馏： 水在蒸发过程中轻水分子H216O比重水分子D218O易于富 集在蒸汽相中，而凝聚作用相反，重的水分子优先凝结。 因此在气、液相之间发生H、O同位素的物理分馏。 由于水分子经过反复多次蒸发-凝聚过程使得内陆及高纬
西安交通大学《环境微生物学》期末考试拓展学习(六)3
西交《环境土壤学》（六）人类活动对碳循环的影响碳元素不是地球上丰度最高的元素，但它独特的原子结构使其成为存在形式最为复杂的元素，也是地球上化合物种类最多的元素。
碳元素有4个共价键，这些键很容易跟其他元素链接成长而稳定的复杂分子，以吸收、储存、交换周围环境的物质和能量。
自然界的碳稳定同位素有C 和C两种，丰度分别为98．89 和1．11 ，我们熟知的MC是碳的放射性同位素，半衰期是5 730 a。
碳元素的自然赋存状态有单质和化合物，其中包括数以百万计的有机化合物。
自然界中碳同位素的分馏主要有动力学分馏效应和碳同位素交换反应。
从根本上影响碳同位素分馏的是生物因素。
但生物过程复杂多变，难以像物理过程那样遵循一些基本原则而得出准确严谨的解释。
这也正是为什么碳循环的研究要比水循环更加复杂的原因。
研究自然界中碳的循环规律是揭示地球环境因子变化的重要手段。
一方面，碳在自然界的物质循环过程影响着地球气候与环境的变化，CO2。
在大气中含量的变化是地球气候发生改变的关键；另一方面，碳是生命物质的最基本元素之一，生命活动是碳元素在自然界进行循环的最重要影响因素。
由于生命有机物质中碳元素中“轻碳”( C)比“重碳”(坞C)含量高，因此通过研究岩石中碳的同位素组成比例的变化可以了解地质时期生命活动与碳循环的关系，从而揭示大气和海洋环境因子的变化过程。
1 碳循环概述自然界中绝大多数的碳并非储存于生物体内，而是储存于大量的地壳沉积岩中。
一方面沉积岩中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后进入大气和海洋；另一方面生物体死亡以及其他各种含碳物质又不停地以沉积物的形式返回地壳中，由此构成了全球碳循环的一部分。
碳的生物循环虽然对地球的环境有着很大的影响，但是从以百万年计的地质时间上来看，缓慢变化的碳的地球化学大循环才是地球环境最主要的控制因素。
1．1 碳元素的分布从全球的角度讲，碳元素分布于地球各圈层若干主要的储库中。
碳有着巨大的不活动的地质存储库（如岩石圈等）和较小的、但在生态学上活动积极的大气圈库、海洋库和生物库。
C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用
C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用瞿 琮（东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 ３３００１３）摘 要：为了精确恢复地区的矿层性质、沉积环境和沉积特征，对于稳定同位素的地球化学分析研究尤其重要，主要是对Ｃ和Ｏ同位素的分析，从而可推断出当时的沉积环境和气候条件。
对于样品中元素的异常进行了分析，采用多接收电感耦合等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）对同位素比值进行了测定，使用δ（‰）＝（Ｒ样品／Ｒ标准－１）×１０００来表示。
对于碳氧同位素的研究表明，其与沉积环境具有一定的相关性，同时古环境中各类碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素组成也受到沉积作用和成岩作用的影响，随之发生变化，进而我们可以利用碳氧同位素的原始沉积信息来推断当时的沉积环境。
关键词：Ｃ和Ｏ同位素；同位素比值；沉积环境中图分类号：Ｐ６１８．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１９－０１７２－２Application of C and O stable isotopes in the analysis of deposit sedimentary environmentQU Cong（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｒｅｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｏｒｅ ｂｅｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｅａ， ｉｔ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ｍａｉｎｌｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃ ａｎｄ Ｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｉｎｆｅｒ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｔ ｔｈａｔ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ａｎｏｍａｌｙ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ｒａｔｉｏ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ （ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ δ （‰） ＝ （ｒｓａｍｐｌｅ ／ ｒｓｔａｎｄａｒｄ－１） × １０００． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｒｏｃｋｓ ｉｎ Ｐａｌｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｒｅ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｇｅｎｅｓｉｓ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｈａｎｇｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ． Ｗｅ ｃａｎ ｉｎｆｅｒ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ ｉｓｏｔｏｐｅｓ．Keywords: Ｃ ａｎｄ Ｏ ｉｓｏｔｏｐｅｓ； ｉｓｏｔｏｐｅ ｒａｔｉｏ； ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ对于研究某地区矿层的沉积环境，运用的常规方法有：沉积地质矿物的原生沉积构造、构造、古生物化石的分析、岩芯的观测和测井曲线等，但对于各个层段相似的冲积相特色，不便观察。
08 碳同位素地球化学a
植物进行光合作用时，吸收CO2和H20的 过程中，使碳稳定同位素发生了分馏作 用，即富集12C而使13C进一步减少。 陆地植物吸收大气中CO2进行光合作用， δ13C值低；而海洋植物则利用海水中碳 酸盐分解产生的CO2进行光合作用， δ13C值高 。
上述反应的动力学机制是12CO2比13CO2 优先被溶解到植物细胞中，优先转化为 磷酸甘油酸，使得细胞质中剩余溶解的 CO2相对富13C，植物或者从根部、或者 在夜间通过叶子的吸呼将富12C的CO2排 走，经过多级的分馏过程使得光合作用 形成的化合物中富集12C。
三、热液体系的碳同位素组成
热液体系中碳主要呈碳酸盐矿物及流体 包裹体中的CO2和CH4气体，极少数情况下 也可能出现石墨。热液流体中碳可有各种 来源： 富12C的幔源深成岩，海相灰碳、生物成 因的有机物等。
某些热液矿床中方解石的δ13C值可能有 很大变化，如澳大利亚某地锡石-硫化物 矿床，其δ13C在-14‰～＋5‰。这种现 象难以用碳源和温度变化来解释，而主 要与热液流体中氧化态碳和还原态碳的 比例变化有关。
在低氧逸度时，CH4的浓度大大增加，这 时： δ13C CH4≈δ13CΣC 因此CH4浓度的变化对与之共存的碳酸盐 原子团的δ13C值产生明显影响。
不管氧逸度的数值大小如何，当pH从6升至 12时，由于CH4成份迅速降低， CO32-占绝对 优势，δ13C H2CO3趋向于接近4‰。 Ohmolo同样给出了热液体系中沉淀方解石 和石墨的δ13C值、稳定界线和pH值、fO2之 间变化的定量相图关系。当然其应用前提仍 然是同位素平衡体系和开放的热液环境。
低温下对于气态CO2、水溶含碳原子团和 CaCO3之间的同位素平衡交换，其δ13C 的增加顺序为： CO2(气)≈CO2(液) < H2CO3 (液) < CO32(液) < HCO31- (液) < CaCO3
碳同位素地球化学
(4) 结晶岩石中碳来源的复杂性。
①富铝结晶片岩中石墨的 δ13C接近于生物碳， 是有机碳变质而成。 ②与伟晶岩伴生的石墨脉，其δ13C值与碳酸盐 矿物中比值相近，说明可能为无机碳酸盐还原而 成。 ③热液矿脉中大多数早期形成的碳酸盐矿物 δ13C值范围为 -6～-9‰，晚期沉淀的碳酸盐常富 集 13C ，甚至可能具有正的 δ13C 值，反映分馏受 温度、fO2和pH影响
海 洋 和 大 陆 有 机 质 淡 水 碳 酸 盐 海 水 碳 酸 盐 空 气 C O 2 碳 酸 盐 岩 ， 金 刚 石
陨 石
图6-20 自然体系碳同位素组
40
（据Jochen 1973） 0 30 20 Hoefs, 10
δ C ‰ ( )
13
－ 10
－ 20
－ 30
－
二 碳同位素的分馏
1.光合作用的动力学分馏效应
(25℃)
海水CO3-2和HCO3-比大气CO2富集13C
海相碳酸盐岩石δ13C为 -6.39～5.2‰ 平均为 -1.16‰ 陆地土壤中有机物产生的CO2富含12C贫13C. 淡水碳酸盐富集δ13C和δ18O, δ13C为 -18.5～8.5‰
深成或平均地壳来源的碳δ13C≈-7‰ 生物成因的有机化合物δ13C≈-25‰ 不同成因碳的δ13C差异明显
距今年龄×103
格陵兰和南极大陆冰盖δ18O值随 深度连续变化，冰盖上部δ18O约29‰，1.2万年前急剧减少到-40‰， 意味着1.2万年前平均气温低的多。 1.2-6万年前气温缓慢变化，δ18O 值在-35‰左右波动，6-7.5万年前 δ18O值急剧变化为--28‰左右。
南 极
格 陵 兰
稳定同位素小结： 理论依据：同位素的分馏原理 1、同位素交换反应（化学作用分馏） （1）轻同位素与重同位素化学键的强度差异导致 轻-重同位素发生分馏。 （2）生物作用（触媒作用，还原作用和生物化学 反应 ） （3）蒸发-凝聚和扩散等（物理作用分馏） 2、影响同位素分馏作用的主要因素： 温度、 fO2 、 pH值和生物作用(C.H.O.S) 。 地质作用分析：(1)同位素分馏效应, (2)体系初始 稳定同位素组成；(3)外来物质混入。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动增益转换 自动高阻检测
最具智进能行化附近的同I位R素M样S品前分置析无放需大转器换放大器
即插即用的高阻具有优秀的系统弹性
可升级的多接收器阵列
简单增加分析接收通道，实现多接收器应用要求
仪器诊断套件
完整的诊断软件，用户可自定义参数，对测试系统性能
的稳定同位素有：
2H
13C
15N
18O
34S
上述同位素一般转化为如下气体引入IRMS，所 以也可以叫气体同位素质谱仪：
H2
CO2
N2
CO
SO2
比 IRMS测量‘较重’同位素对‘较轻’同位素的比率，以
CO2为例：
IRMS分析的比率：45/44 和 46/44
稳定同位素质谱分析—测量过程
氧化燃烧还原 高温裂解
C:PDB 美国南卡罗来纳州白垩纪皮狄组层位中的拟箭石化石（Peedee Belemnite）
13C/12C=(11237.2 ± 93)× 10-6 δ13C, PDB=0‰（ δ13CPDB=0‰ ）
N : Air 空气中氮气为标准（ Air ） 15N/14N= (3676.5± 60)× 10-6 δ15N, Air =0‰ （ δ15NAir =0‰ ）
讲座
同位素质谱仪原理 —生态学中应用
付昀 2013年3月14日
一、同位素的概念和原理
同位素？？
原子、中子和同位素
1 1H
1 质子, 1 电子
2 1H
(D)1 质子, 1 中子, 1 电子
3 1H
(Tritium) 1 质子, 2 中子, 1 电子
同位素？？
一个原子或离子的质量主要在原子核
质子 中子 电子
-13‰
-15‰
-17‰
-3‰
-5‰
δ18O = 0 ‰
纬度效应、大陆效应、海拔效应、季节效应
1、植物光合作用类型的判定； 2、氮分配与利用：15N标记方法； 3、植物水分利用效率的测定； 4、植物水分胁迫程度的指示； 5、植物水分来源的研究； 6、同位素在食物链研究中应用
S: CDT 选用Canyon Diablo铁陨石中的陨硫铁(Troilite)为标准物质 34S/32S = 0.0450045 ± 93 δ34S,CDT =0‰ （ δ34SCDT =0‰ ）
同位素比值: 非常小的值
13C/12C PDB = 0.011237
国际通用的参考物质(PDB)
举例 13C/12C SAMPLE = 0.011248 13C/12C SAMPLE = 0.011226
痕量N2O, CO2 和 CH4 大气样品分析,
硝酸还原微生物方法
二、稳定同位素质谱的应用
地质
(古环境) 海洋 水文地理
大气 气候变化
土壤 农业环境
生态 生物地球化学循环
食品掺假 兴奋剂检测 法医鉴定 临床生物学 石油化工
陆地生态系统的稳定碳同位素变化
陆地生态系统的稳定氮同位素变化
水气输送过程中氢氧同位素变化
12C16O18O+, 13C16O17O+ 12C16O17O+, 13C16O2+ 12C16O2+
CO2 SO2 N2 H2O
CO
Multiple Detectors 46 45 44
H2 CO2
IsoPrime100 IRMS
Faraday Collectors
Ionisation Source
δ13C = +1‰ 变化 vs PDB δ13C = -1‰ 变化 vs PDB
Delta
‰
（千分值）=
(13C/12Csam -13C/12CPDB) 13C/12CPDB
x 1000
自然界碳同位素变化
稳定同位素比质谱仪IRMS
Isotope Ratio Mass Spectrometer
稳定 IRMS只分析化学稳定的同位素，无放射性。主要分析
100
80
%
60 40
200Biblioteka Hydrogen99.984 0.0156
1H
1
H H 2
3
1
1
100
80
%
60 40
20
0
Nitrogen
99.635
0.365
N 14 7
N 15
7
100
80
%
60 40
20
0
Carbon
98.892 1.108
C 12 6
C 13 6
C 14 6
100 80
% 60 40 20 0
Oxygen
99.759 0.037 0.204
O 16 8
O O 17
18
8
8
100
80
%
60 40
20
0
32
S Sulphur 16
95.02 0.76 4.210
33
S 16
34
S 16
0.014
36
S 16
各种同位素的Delta值的标准
HO:SMOW 大洋水（Standard Mean Ocean Water） D/H=（155.76 ± 0.10）× 10-6 δD,SMOW =0‰（ δDSMOW =0‰ ） 18O/16O=(2005.2 ± 60)× 10-6 δ18O,SMOW=0‰（δ18OSMOW =0‰ ）
Magnet Separation
100V 前置放大器
IsoPrime
IsoPrime100
0V 10V
50V
100V
所有IRMS系统中最大的线性范围
• 实用的无限制放大器 — 范围增加10倍 • 可轻松分析微量样品，无需对分析精度妥协 • Ability to analyse very high C:N:S ratios without need for
可选择的放大器抽真空系统
可对放大器部分抽真空，获得极低的噪声，并内置压力和温度传 感器
IonVantage 软件
• 新版软件提供给用户最具灵活性的EA-IRMS系统 • IsoPrime100与Elementar研发的新元素分析仪套件相连接 • IonVantage IRMS软件可智能，直观的计算机控制EA • “一次运行”样品程序和分析结果同步功能 • 自动检漏功能和方法设计
带一个正电荷并且有一个原子的质量. 它的实际质 量 近似为 10-24g
.带一个零电荷并且有一个原子的质量. 它的实际质 量 近似为 10-24g
带一个负电荷，只有一个为质子的 onl1/2000th质量
质子数和中子数的总和 = 原子量
12 13 C, C
66
原子数 = 质子数
稳定同位素的自然丰度
Isoprime 100+EA vario PYRO cube
Elemental 固体和液体的批量分析 Analyser CHNS 顺序分析
CNS & OH 高温分析
EA diluter
GC
d13C, d15N, dD and d18O 单体 烃同位素比值 （ 由 GC分离 得到）
TraceGas