Picarro應(yīng)用系列——
海水和高含鹽量水中穩(wěn)定同位素的精度測(cè)量與準(zhǔn)確度優(yōu)化
摘要:Picarro鹽襯管是一種使用簡便、價(jià)格經(jīng)濟(jì)的附件,能夠保護(hù)Picarro同位素分析儀系統(tǒng)免受汽化器中鹽積聚的影響。
水穩(wěn)定同位素分析系統(tǒng)
Picarro水穩(wěn)定同位素分析系統(tǒng) (下圖) 用于分析離散水樣品,由自動(dòng)采樣器(A0325)、高精度汽化器(A0211)和L2130-i或L2140-i光腔衰蕩光譜(CRDS)水同位素分析儀組成。這是一種比同位素比值質(zhì)譜儀(IRMS)更經(jīng)濟(jì)、更易用、測(cè)樣速度更快的解決方案,能夠在水文學(xué)、海洋科學(xué)和古氣候?qū)W等一系列研究應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的同位素測(cè)量。
鹽襯管附件
在海水和高含鹽量水穩(wěn)定同位素測(cè)試過程中,鹽積聚可能會(huì)影響基于激光的光譜分析系統(tǒng)的精度、漂移和記憶效應(yīng)。Picarro鹽襯管是一種價(jià)格經(jīng)濟(jì)的不銹鋼網(wǎng)插件,可輕松快速地安裝到Picarro高精度汽化器(右圖)中。當(dāng)注入溶解性總固體(TDS)高的水樣在汽化器室內(nèi)汽化時(shí),襯管網(wǎng)格能夠捕獲高達(dá)80%的鹽沉淀物。這顯著減少了汽化器中鹽的積聚,從而將海水分析的運(yùn)行時(shí)間延長到24小時(shí)。這種插件可在幾分鐘內(nèi)拆除、清潔和重新安裝。
經(jīng)證明,Picarro水同位素分析儀系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)地測(cè)量海水(含鹽量高達(dá)3.46%)1 和高含鹽量水樣品 (339.4 g/L)2。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:
測(cè)試1:安裝和未安裝鹽襯管時(shí)的去離子水
記憶效應(yīng)測(cè)試圖顯示,在汽化器中安裝和未安裝鹽襯管時(shí),都需要注入相同數(shù)量的樣品來消除δ18O中99%和δ2H中98%的記憶效應(yīng)。是否安裝鹽襯管基本不影響注樣性能。
測(cè)試方法1:
對(duì)具有已知低同位素?cái)?shù)值的A樣品進(jìn)行連續(xù)76次注樣,然后對(duì)具有高同位素?cái)?shù)值的B品進(jìn)行連續(xù)76次注樣。每個(gè)圖的100%數(shù)值(計(jì)算得出的記憶效應(yīng)=1.00)由終30次注樣(47–76)的平均值計(jì)算得出。該計(jì)算方法大限度地減弱了早期注樣的記憶效應(yīng)并保持相對(duì)大的樣本尺寸。
記憶效應(yīng)(高-低):已知低同位素?cái)?shù)值的A樣品的測(cè)量值(d1m)與B樣品的計(jì)算值 (d2c) 之間的差值除以A樣品的計(jì)算值(d1c)與B樣品的計(jì)算值(d2c)之間的差值得出的百分比數(shù)值。記憶效應(yīng)百分比=(d1m–d2c)/(d1c–d2c)x100%。
記憶效應(yīng)(低-高):已知高同位素?cái)?shù)值的B樣品的測(cè)量值(d2m)與A樣品的計(jì)算值(d1c)除以B樣品的計(jì)算值(d2c)與A樣品的計(jì)算值(d2c)之間的差值得出的百分比數(shù)值。記憶效應(yīng)百分比=(d2m–d2c)/(d2c–d1c)x100%。
表1(下表)顯示,連續(xù)160次注樣測(cè)量具有已知同位素?cái)?shù)值的去離子水樣品。在安裝和未安裝鹽襯管時(shí)δ18O和δ2H的精度和漂移都是相同的,安裝鹽襯管時(shí)δ2H會(huì)更好一些。
測(cè)試 2:安裝鹽襯管時(shí)4%的海水溶液
表2(下表)顯示,連續(xù)160次注樣測(cè)量鹽度為4%的海水樣品。精度和漂移雖然會(huì)差于安裝鹽襯管時(shí)去離子水的測(cè)量值,但仍然保持在水同位素系統(tǒng)規(guī)格范圍內(nèi)或非常接近這些規(guī)格。
三、測(cè)試 3:安裝鹽襯管時(shí)的記憶性能評(píng)估
記憶效應(yīng)測(cè)試圖(下圖)顯示了δ18O和δ2H的兩種低鹽度水樣之間的百分比差值。對(duì)于低鹽度水,安裝鹽襯管時(shí)的記憶性能保持穩(wěn)定。記憶效應(yīng)測(cè)試圖(右下)顯示了δ18O和δ2H的兩種海水樣品之間的百分比差值。對(duì)于鹽度為4%的海水,在共計(jì)200次注樣(連續(xù)運(yùn)行約30小時(shí))后記憶性能開始下降。這表明需要清潔和更換鹽襯管。
測(cè)試方法2:
在兩個(gè)低鹽度水樣與兩個(gè)海水樣品之間交替進(jìn)行10次注樣。對(duì)于δ18O和δ2H的低鹽度水樣品(左上)與δ18O和δ2H的海水樣品(右上),顯示每10次注樣的第4次注樣之間的百分比差值。
Picarro 鹽襯管附件清潔建議事項(xiàng)
鹽襯管會(huì)捕獲高達(dá)80%的鹽沉淀物(按重量計(jì)),以保護(hù)汽化器室免受鹽積聚的影響。這確保了記憶效應(yīng)、精度和漂移規(guī)格要求。Picarro建議在每24小時(shí)的海水分析后對(duì)鹽襯管進(jìn)行清潔和更換,以防止水同位素分析儀系統(tǒng)性能因汽化器中發(fā)生鹽積聚而下降。
與清潔汽化器室所需的時(shí)間(大約24小時(shí))相比,清潔和更換鹽襯管會(huì)大限度地縮短停機(jī)時(shí)間(幾分鐘)。建議執(zhí)行以下清潔步驟:
1. 執(zhí)行與更換汽化器隔墊相同的程序從汽化器中拆下鹽襯管;
2. 將鹽襯管浸泡在熱水中達(dá)5分鐘,使鹽積聚物溶解;
3. 使用去離子水沖洗鹽襯管;
4. 對(duì)鹽襯管進(jìn)行干燥處理;
5. 如果仍然可以看到鹽顆粒,則重復(fù)1步驟。
如果主要清潔程序未*溶解掉鹽殘留物,則嘗試以下操作。
選擇 1:將鹽襯管放入去離子水浴中進(jìn)行超聲波清潔。
選擇 2:將鹽襯管浸泡在溫和的酸性溶液(pH值約為2)中達(dá)3分鐘,并用去離子水進(jìn)行沖洗。
文章摘錄:
1 S.A. Walker et al., Oxygen isotope measurements of seawater: A comparison of CRDS and IRMS, Limnology and Oceanography: Methods
2 Grzegorz Skrzypek and Douglas Ford, Stable Isotope Analysis of Saline Water Samples on a CRDS Instrument, Environmental Science & Technology
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