同位素分析的幾個問題

1、漫談同位素分析的幾個問題,河北省農林科學院同位素農業(yè)應用研究中心Center of Isotopic Application in Agricultural Sciences，HAAFS,,CIAAS,,高占鋒2013年6月7日,常用的縮寫空氣各成分的含量常用元素元素周期表中的位置常用計量單位的關系分析天平的級別常用化學反應主要分析設備間的關系濕法和干法前處理的優(yōu)缺點交叉污染的來源分析結果的誤差來源關于數(shù)字化儀器

2、,常用的縮寫,MS Mass Spectrometry (Spectrometer) 質譜學（儀）EA Elemental Analysis (Analyzer) 元素分析（儀）TCD Thermo Conductive DetectorDI Dual Inlet (system) 雙路進樣（系統(tǒng)）CF Continuous Flow 連續(xù)流Conflo 連續(xù)

3、流接口Reference gas 參考氣GC Gas Chromatography 氣相色譜GC-C Gas Chromatography-Combustion氣相色譜-燃燒爐A/D Analog/Digital 模擬/數(shù)字轉換,空氣各成分的含量,常用同位素在元素周期表中的位置,,,,農業(yè)科研常用的穩(wěn)定同位素組成,常用計量單位的關系,倍率 K=103 M=106 G=109

4、千或K 兆 G d=10-1 c= 10-2 m=10-3 μ=10-6 n=10-9 p=10-12 分 厘 毫 微 納 皮重量 Kg(103

5、) g mg(10-3) μg(10-6) ng(10-9) pg(10-12) 千克 克 毫克 微克 納克 皮克長度 Km(103) m dm(10-1) cm（10-2) mm(10-3) μm(10-6) nm(10-9) 千米

6、米 分米 厘米 毫米 微米 納米,常用計量單位的關系,體積 m3 dm3 （l） cm3 （ml ） mm3 （μl ） 立方米 升 毫升 微升壓力1大氣壓（atm） = 1 ba =760 mmHg（torr 乇）=105 Pa =

7、 0.1 MPa1乇=1 mmHg =1.33mba=133Pa濃度mol/l ppm （10-6） w/w w/v v/v,分析天平的級別,萬分之一天平 不確定度10-4 g，即0.1mg，稱量誤差與稱樣量有關。 0.2000g 0.05%, 0.1000g 0.1% 百萬分之一天平 不確定度10-6 g，即0.001mg，或1 μg。

8、 100 μg 1% 1000 μg 0.1%,常用化學反應,元素分析儀（C、N測定-燃燒爐） 高溫1000℃ 樣品+O2 NOX+CO2+H2O+SO2 氧化 高溫600℃

9、 N2+CO2 GC MS 還原,,,,,副反應 N2+O2 NO,,,常用化學反應,元素分析儀（H、O測定-高溫爐） 高溫1400℃ 樣品 CO+CO2+H2O

10、+H2S+NH2-R 裂解 高溫還原 H2+CO GC MS 玻璃碳,,,,,常用化學反應,K氏定氮儀（濃硫酸消化） 濃硫酸（催化劑） 樣品 CO2

11、+H2O+SO2+（NH4 ）2SO4（消化） 400 ℃（NH4 ）2SO4 + NaOH NH3 +Na2SO4 +H2O（蒸餾） NH3 +H2SO4 （NH4 ）2SO4 +H2O （滴定）,,,,,,常用化學反應,N2制樣系統(tǒng) 2NH4+ +3BrO- +20H-

12、 N2 + 3Br- +5 H20（ 2NH3 +3BrO- N2 + 3Br- +3H20）(NH4)2SO4 +3LiBrO +2Li0H N2 + 3LiBr +Li2SO4 +5 H20,,,副反應 BrO- +Br- + 2H+ Br2+H2O,,

13、,,,主要分析設備間的關系,Conflo IV,燃燒（Dumas）—N2 CO2,高溫裂解 — H2 CO,GC 分離、檢測,,Delta V MS,,,,參考氣,,樣品抽除系統(tǒng),,,,,,,,,,元素分析儀 — Conflo — MS,主要分析設備間的關系,Dual Inlet,干法燃燒（Dumas）—N2 CO2,濕法：K氏定氮 — N2,制樣系統(tǒng)（N2 ）,,,Delta V MS,,,,,,參考氣,,,K氏定氮 — 制

14、樣系統(tǒng)— DI — MS,主要分析設備間的關系,制樣系統(tǒng)（N2 ）,K氏定氮,Dual Inlet,元素分析儀,樣品抽除系統(tǒng),Conflo IV,Delta V Advantage MS,參考氣,,,,,,,,,干法,濕法,,,濕法和干法前處理的優(yōu)缺點,干法：元素分析儀濕法：K氏定氮+制樣系統(tǒng),濕法和干法前處理的優(yōu)缺點,交叉污染的來源,記憶效應（吸附，分析管路）K氏定氮儀(包括消化管、三角瓶)制樣系統(tǒng)元素分析儀Conflo