技术文档

1. 背景与挑战

在测定含碳酸盐的土壤或全岩样品中有机碳同位素比值（δ¹³C）时，碳酸盐（如方解石、白云石等）的存在会严重干扰测试结果。原因包括：

• 碳酸盐在酸处理或高温条件下会释放无机碳（δ¹³C通常与有机碳差异显著）；

• 直接燃烧法会将有机碳和无机碳共同转化为CO₂，导致δ¹³C值偏离真实值。

因此，需通过前处理有效去除碳酸盐，同时保留有机碳的完整性。

2. 前处理流程

2.1 样品预处理

1. 样品干燥与粉碎

   • 将样品在40°C下低温烘干（避免高温导致有机质分解）；

   • 研磨至200目（75 μm）以下，确保均一性。

2. 碳酸盐去除
   方法选择：根据样品特性选择酸处理或低温热解法。

   （1）酸处理法（推荐盐酸处理）

   • 步骤：
     ① 称取50–100 mg样品置于离心管中；
     ② 加入1 mol/L HCl（过量，确保完全反应），室温下静置24小时（或超声辅助处理1小时）；
     ③ 离心（3000 rpm, 10分钟），弃去上清液；
     ④ 用去离子水洗涤3次至中性（pH试纸检测），避免有机碳流失；
     ⑤ 60°C烘干备用。

   • 注意事项：

     • 避免使用浓盐酸或加热，防止有机质氧化；

     • 对酸敏感样品（如含可溶性有机质）可改用稀盐酸（0.1 mol/L）分步处理。

   （2）低温热解法（替代方案）

   • 在通入惰性气体（N₂/Ar）条件下，300°C加热2小时分解碳酸盐（需验证有机碳未损失）。

2.2 空白实验与损失校正

• 处理前后称重，计算碳酸盐含量；

• 通过标准物质（如国际标样IAEA-C6）验证有机碳回收率。

3. 同位素比值测定

3.1 仪器选择

• 元素分析仪-同位素比值质谱（EA-IRMS）联用系统；

• 配置高温燃烧炉（≥1000°C）确保有机碳完全氧化为CO₂。

3.2 质量控制

1. 标样校准：

   • 使用已知δ¹³C的有机标样（如USGS24、IAEA-600）校准仪器；

2. 重复性测试：

   • 同一样品平行处理3份，δ¹³C偏差应＜0.2‰。

4. 常见问题与解决方案

5. 参考文献

1. Harris, D., et al. (2001). Chemical Geology, 175(3-4), 305–323.

2. ISO 10694:1995 - Soil quality - Determination of organic carbon by dry combustion.