穩(wěn)定碳同位素常用方法分析

　　利用穩(wěn)定碳同位素可以研究海洋生物地球化學(xué)過程、全球海洋通量、研究全球碳循環(huán)和全球氣候變化。穩(wěn)定碳同位素作為一種有效的手段在生物地球化學(xué)的研究中有著廣泛的應(yīng)用:1947年Urey發(fā)表了關(guān)于同位素物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)的文章,奠定了現(xiàn)代同位素地球化學(xué)的基礎(chǔ)。穩(wěn)定同位素生物地球化學(xué)領(lǐng)域的早期工作實際上還屬于探索性的調(diào)查,因為那時人們對各種各樣的生物物質(zhì)和地球物質(zhì)的同位素組成知之甚少。

　　穩(wěn)定同位素研究的一個重要的突破發(fā)生在1960年前后,光合作用還原二氧化碳可以在不同程度上示蹤新陳代謝的產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)。穩(wěn)定同位素方法在經(jīng)歷了示蹤分子的相對反應(yīng)速度、同位素分餾的機理等基本原理的研究后轉(zhuǎn)向研究生物地球化學(xué)領(lǐng)域的具體問題。

　　常規(guī)的有機碳穩(wěn)定同位素比值分析主要包括3個過程:(1)有機物的氧化分解(燃燒過程),(2)干擾物質(zhì)的去除,(3)碳同位素比值的質(zhì)譜分析。對碳穩(wěn)定同位素而言,就是要將樣品中的碳組分轉(zhuǎn)化成二氧化碳。樣品的預(yù)處理過程也就是將樣品轉(zhuǎn)化成可供質(zhì)譜儀測量的純凈氣體的過程。樣品中有機碳穩(wěn)定同位素的測定預(yù)處理步驟主要包括樣品的采集與保存、干燥、粉碎、氣化、純化過程等。

　　目前常用的有兩種方法:(1)真空熱解法。將所測樣品裝入石英管中,加入適量的CuO、Cu以及Ag或Pt作催化劑,抽真空密封后在800℃下反應(yīng)2h。最后,采用冷凍分離和冷凍吸附法提純并分離出供質(zhì)譜分析用的CO2。(2)濕式氧化法。對碳同位素測定因其回收率不如燃燒法,目前已基本不采用此法了。

　　現(xiàn)在穩(wěn)定碳同位素與其他方法相結(jié)合,已應(yīng)用于海洋生態(tài)系統(tǒng)的很多研究領(lǐng)域,其應(yīng)用前景十分廣闊。