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溶解性无机碳（DIC）的碳同位素组成（δ¹³C）是研究水体碳循环过程的重要指标，其测定结果的准确性高度依赖于样品前处理流程的规范性。本文档详细规定了水样采集、DIC提取、纯化及同位素质谱分析前的标准化操作步骤，重点控制酸化条件、气体纯化和记忆效应等关键环节，确保δ¹³C测定精度优于±0.2‰（相对于VPDB标准）。本方法适用于淡水、海水及地下水等环境样品的碳同位素地球化学研究。

1. 适用范围

本流程适用于天然水体（包括海水、淡水、地下水等）中溶解性无机碳（DIC）的δ¹³C分析样品制备，涵盖以下步骤：

• 样品采集与保存

• 无机碳提取

• 纯化与转化（CO₂制备）

• 同位素质谱（IRMS）进样前处理

2. 实验原理

通过酸化释放水样中的DIC（包括CO₂、HCO₃⁻、CO₃²⁻），经高纯氦气载带通过冷冻纯化系统，最终转化为CO₂气体供同位素比值质谱（IRMS）分析。

3. 仪器与试剂

3.1 主要仪器

3.2 关键试剂

4. 操作流程

4.1 样品采集

1. 采样容器：

   • 使用棕色玻璃瓶（预先用10% HCl浸泡24小时）

   • 避免气泡，满瓶采样（顶空<2%）

2. 现场处理：

   • 立即过滤（0.45 μm GF/F滤膜）

   • 添加饱和HgCl₂溶液（终浓度20 mg/L）抑制微生物活动

4.2 实验室预处理

1. 样品转移：

   • 在惰性气体保护下分装至20 mL顶空瓶

   • 记录pH、温度等参数

2. 酸化释放：

4.3 CO₂纯化

1. 冷冻分离：

   • 通过-80°C乙醇冷阱去除水汽

   • 液氮冷冻（-196°C）捕获CO₂

2. 纯化循环：

   • 重复冷冻-抽气3次

   • 最终收集于5 mL样品管

4.4 质谱分析准备

1. 压力校准：

   • 使用标准CO₂（δ¹³C=-3.5‰ vs. VPDB）校准

   • 进样压力控制在0.8-1.2 bar

2. 空白校正：

   • 每批次运行2个实验室空白（超纯水+同批试剂）

5. 关键控制点

5.1 误差来源控制

5.2 数据质量控制

• 精密度：平行样δ¹³C差值≤0.2‰

• 准确度：NBS-19标准物质回收率98-102%

6. 注意事项

1. 采样阶段：

   • 避免使用橡胶/塑料部件接触样品

   • 河口样品需记录盐度梯度

2. 实验操作：

   • 磷酸注入速度需恒定（0.1 mL/min）

   • 液氮纯化时防止O₂冷凝（保持系统真空）

3. 长期储存：

   • 酸化后样品可-20°C保存14天

   • 未处理样品需24小时内分析

7. 故障排除

8. 参考文献

1. USGS TWRI 5-A9 (2018)

2. Marine Chemistry 115(1): 110-123

3. ISO 5667-3:2018水质采样标准

注：本流程适用于δ¹³C分析，若需¹⁴C测年需改用真空封管法提取DIC。