氧碳同位素測定用什麼儀器
㈠ 用什麼儀器或者方法測定水中的二氧化碳最准確
節選自國家標准《公共場所空氣中二氧化碳測定方法 GB/T 18204.24-2000》
1、范圍
本標准規定了公共場所空氣中二氧化碳濃度的測定方法。
本標准適用於公共場所空氣中二氧化碳濃度的測定。
第一法不分光紅外線氣體分析法
2、 原理
二氧化碳對紅外線具有選擇性的吸收。在一定范圍內，吸收值與二氧化碳濃度呈線性關系。根據吸
收值確定樣品中二氧化碳的濃度。
3、 試劑和材料
3.1變色硅膠：於12℃乾燥2h
3.2無水氯化鈣D分析純。
3.3 高純氮氣D純度99.99%。
3.4燒鹼石棉D分析純。
3.5塑料鋁箔復合薄膜采氣袋0.5L或1.0L。
3.6 二氧化碳標准氣體（0.5%）貯於鋁合金鋼瓶中。
4、 儀器和設備
4.1 二氧化碳不分光紅外線氣體分析儀
4.2 儀器主要性能指標如下：
測量范圍0-0.5%；0-1.5%兩檔。
重現性≦±1%滿刻度
零點漂移：≦±3%滿刻度/4h
跨度漂移：≦±3%滿刻度/4h
溫度附加誤差（在10-80℃）≦±2%滿刻度/10℃
一氧化碳干擾：1000ml/m3(1000 ppm）co≤±2%滿刻度。
供電電壓變化時附加誤差：220v±10%≤±2%滿刻度。
啟動時間：30min
抽氧流量：>0.5L/min
響應時間D指針指示到滿刻度的90%的時間<15s。
二氧化碳—揮發油的測定—揮發油測定法。
應用范圍：
該方法採用揮發油測定法測定二氧化碳中揮發油的含量。
該方法適用於姜科植物溫鬱金Curcuma wenyujin Y.H.Chen et C.Ling的乾燥根莖。
方法原理：
供試品於揮發油測定器中加水適量，加熱至沸並保持微沸至5小時後，讀取測定器中揮發油的量，計算其含量。
試劑：
無特殊試劑
儀器設備：
二氧化碳吸收器：1000mL（或500mL、2000mL）的硬質圓底燒瓶，上接揮發油測定器，揮發油測定器的上端連接迴流冷凝管。以上各部均用玻璃磨口連接。測定器應具有0.1mL的刻度。全部儀器應充分洗凈，並檢查接合部分是否嚴密，以防揮發油逸出。
註：裝置中揮發油測定器的支管分岔處應與基準線平行。
試樣制備：
操作步驟：
稱取供試品粉末（過二~三號篩，24—50目）適量（約相當於含揮發油0.5~1.0mL） （准確至0.01g）置燒瓶中，加水300～500mL與玻璃珠數粒，振搖混合後，連接揮發油測定器與迴流冷凝管。自冷凝管上端加水使充滿揮發油測定器的刻度部分，並溢流入燒瓶時為止。置電熱套中或用其他適宜方法緩緩加熱至沸，並保持微沸約5小時，至測定器中油量不再增加，停止加熱，放置片刻，開啟測定器下端的活塞，將水緩緩放出，至油層上端到達刻度0線上面5mm處為止。放置1小時以上，再開啟活塞使油層下降至其上端恰與刻度0線平齊，讀取揮發油量，並計算供試品中揮發油的含量（%）。
㈡ 乾酪根有機質穩定碳同位素測定
方法提要
試樣在流動氧同位素制樣裝置(或元素分析儀)中分解燃燒並進一步氧化，充分轉化為CO2;經純化後的CO2在氣體穩定同位素質譜計上進行穩定碳同位素組成測定。
儀器和設備
氣體同位素質譜計具雙進樣系統、三束離子接收器的穩定碳同位素比值質譜計，要求具備技術性能指標如下:
靈敏度S>1mA/Pa(0.1A/mbar)。
工作解析度m/Δm>95(10%峰谷)。
豐度靈敏度(A.S)<5×10-6。
測量精度(E.P)<0.04‰。
流動氧有機質碳同位素制樣裝置(圖72.10)，新型儀器不需要預先制樣，故不需此裝置。
圖72.10 流動氧有機質碳同位素制樣裝置示意圖
分析天平 感量 0.1mg。
機械真空泵 >0.5L/s。
熱偶真空計 <10Pa。
加熱爐溫度控制儀 溫控范圍 20～100℃ (±2℃) 。
帶真空活塞的玻璃真空系統。
試劑和材料
標准物質 碳同位素標准物質。
線狀氧化銅 分析純。
還原銅 分析純。
三氧化二鉻 分析純。
四氧化三鈷 分析純。
無水高氯酸鎂 分析純。
無水乙醇 分析純。
高純氧 純度優於 99.99%。
液氮 保存在杜瓦瓶中。
真空硅脂 7501 型。
分析步驟
(1) 離線分析
試樣制備
燃燒試樣。取試樣 1～ 2mg 於試樣舟中，放入流動氧有機質燃燒碳同位素制樣裝置(見圖72.10) 的石英燃燒管中。通入高純氧氣，使氣流經由活塞 9 進入冷阱 10 和 12 後，經由活塞 11 從流量計 16 排除，流量控制在 40～60mL/min 范圍內。在下述溫度條件下加熱; 分解爐5，800℃; 氧化爐7，875℃; 銀絲爐8，400～450℃。試樣在氧氣流中加熱燃燒 3min 後，移開分解爐 5，繼續通氧氣 2min。燃燒生成的 H2O 在冷阱10(- 45～-60℃ )捕集而除去，CO2由冷阱 12 在低溫 (-196℃) 下收集。
抽除氧氣。調節三通活塞 9 和 11，使氧氣流不進入冷阱 10 和 12，而經活塞 9 直接從流量計 16 放空。停止氧氣通入。升高冷阱 12 的液氮液面。調節活塞 14、13 和 11，使冷阱 10、12 與機械泵 21 形成封閉體系，用機械泵 21 抽除氧氣，至真空度約 1Pa 時，調節活塞 14 斷開機械泵 21 與冷阱 10、12 的氣路連接，停止抽氧。
CO2轉移。轉動活塞 13、15 使試樣收集管 17 與冷阱 12 連通，並將試樣收集管 17 在液氮低溫下充分冷卻，在冷阱 12 溫度為 -45℃ (液氮 + 無水乙醇) 下將 CO2轉移至試樣收集管 17。當真空度達到約 6Pa，CO2轉移結束。
抽除雜氣。調節活塞13 和14，對收集有 CO2的試樣收集管17 在液氮低溫下用機械泵抽真空約 1min。關閉試樣收集管上活塞 15，停止冷凍，取下試樣收集管 17，備質譜分析。
質譜測定
開機。質譜計系統的真空度等指標達到儀器正常運行的要求。
預熱。對燈絲發射部件、離子加速電壓 (高壓) 部件、磁鐵電流部件通電預熱 1h，使其處於工作穩定狀態。
零」富集測試。在試樣(SA)及標樣(ST)兩個儲樣器中置入同一工作標准氣，測得δ13CPDB(‰)值與標准值的誤差在±0.2‰之內，表明儀器工作正常，可作試樣測試。
試樣分析。在進樣系統的試樣SA一路引入試樣CO2，標准ST一路引入工作標准鋼瓶CO2氣。調整儲樣器中試樣的壓力，使試樣SA與ST離子流強度基本相同。設置儀器分析條件，進行試樣分析。
2)在線分析
在元素分析儀與氣體穩定同位素質譜計聯機的狀態下，按離線分析操作質譜計。稱取適量標准物質(如GBW04407)加入元素儀進樣口，啟動在線分析。在對標准物質的3次分析結果均符合誤差規定後，在同樣分析條件下作試樣分析。
結果計算
試樣的碳同位素組成以其相對於標准物質中相應同位素比值的千分差表示，即:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:下角標SA表示待測試樣，ST表示標准物質。
所測的碳同位素組成結果，不管用何種工作標准，都要將測定結果校準到相對國際標准PDB的值，按下述公式計算δ13CPDB(‰)值:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:δ13CSA-ST為試樣相對於標准物質中碳同位素比值的千分差值;δ13CST-PDB為標准物質相對於國際標准PDB碳同位素比值的千分差值。
㈢ 碳同位素測定
沉積有機質、石油與天然氣碳同位素分析方法
自然界中，生物的發育與沉積有機質是既有關聯又相互區別的兩個過程。現代科學早已證實，生物是生油母質的最基本來源，但並不能直接形成石油與天然氣，生成油氣的母質是死亡後的生物殘體經沉積作用埋藏於地下沉積物中的有機質。
沉積有機質又可分為兩大類: ① 不溶於有機溶劑和強酸等溶劑的有機碳，即岩石中除去碳酸鹽、石墨中的碳以外的碳; ② 可溶於有機溶劑的有機質———氯仿瀝青 「A」。
用沉積有機質的碳、氫同位素組成特點判斷生烴母質類型、熱演化的成熟度、有機質的來源，進行油氣與烴源岩的對比等已成為有機地球化學、同位素油氣地球化學研究中的重要組成部分。
在進行沉積有機質、石油等物質的碳穩定同位素分析之前，須將沉積有機質按照 《沉積岩中乾酪根分離方法 (GB/T 19144—2003》抽提獲得乾酪根、飽和烴、芳香烴、瀝青質等，然後才可進行碳同位素分析流程。石油的碳同位素分析可直接進行，但石油內飽和烴、芳香烴、膠質、瀝青質等組分的碳同位素分析也需經地球化學方法抽提、制備才可進行。
沉積有機質的碳同位素分析經過一個多世紀的發展，盡管有許多不同的有機質分離方法，但進行同位素分析的主要步驟依然未變。
目前碳同位素測量方法普遍採用氧化法。該方法設備簡單，操作方便，應用非常廣泛，其優點為: ① 靈敏度高，試樣用量小 (對沉積有機質的試樣量要求僅為 1mg) ;② 精度和准確度高。
方法提要
首先將有機質氧化分解 (燃燒過程) ，然後排去其中的干擾物質，最後將純化的 CO2氣體送至同位素質譜儀檢測。
儀器和裝置
氣體質譜計 (MAT -251EM、MAT -252、MAT -253) 。
瑪瑙研缽。
鉑金坩堝。
真空機械泵。
電離真空計。
熱偶真空計。
可調變壓器。
制樣裝置 有機質同位素分析制樣裝置的更新換代較快，其基本原理大致相同，見圖87.9。
圖87.9 有機質碳同位素分析裝置示意圖
通用分析裝置主要由三部分組成，燃燒管、還原管和氣體凈化管，管內充填各種化學試劑。
燃燒管(800℃)由石英製成，溫度須低於850℃，管內充填劑如圖87.10所示。燃燒管的功能在於利用其中的各種化學充填劑加速將生成的CO轉化為CO2。
圖87.10 燃燒管內充填劑
還原管(250℃，不超過450℃)由石英玻璃製成。有機質經過燃燒後，除了CO2、水和氮氧化物之外，其他雜質氣體已在燃燒管內同時被吸收(圖87.11)。
圖87.11 還原管內的充填物
試劑和材料
沉積有機質碳同位素分析是一項「模塊化」的分析技術，所用試劑已大多隨分析儀器配置，此處僅做簡單介紹。
去離子水。
無水乙醇。
乾冰。
液氮。
乙醇-液氮冷凍液由無水乙醇與液氮配製。
鋼瓶氧氣(工業純)。
鋼瓶氦氣(分析純)。
NBS-19國際標准物質(方解石)。
GBW004405國家標准物質(炭黑)。
四氟乙烯墊圈。
分析步驟
(1)沉積有機質、石油等制樣
有機質在過量的氧氣中燃燒，分解成為CO2和水:R(有機質)+O2→CO2+H2O
除了CH4一類簡單的氣體有機化合物之外，一般的燃燒過程都同時包含有機物的蒸發、分解和氧化，即在燃燒系統中要有足夠的氧氣和充分的時間使有機質反應。
除了氧氣之外，燃燒系統中還應加入氧化劑。常用的氧化劑為氧化銅，在700℃以上氧化銅會分解出氧氣，達到950℃時氧化銅就會結塊，使氧化活性降低。氧化銅可以反復使用，但需要用氧氣經常活化。在傳統的有機質同位素制樣儀器中，採用的是氧化鎂-鎢酸銀-氧化鋯的復合物。
燃燒系統中常用的催化劑為鉑、鈀等貴金屬，但由於其對燃燒過程中氧氣的進氣速度要求較高(<5mL/min)，所以常常與其他氧化劑配合使用。
a.除去干擾雜質。沉積有機質在與氧氣燃燒的過程中，會產生許多干擾碳同位素檢測的雜質，必須除去。
a)硫化物。在乾酪根、石油及煤中，存在著大量的含硫化合物，燃燒後形成各種硫的氧化物。所以應在燃燒系統中充填銀網、銀絲等銀基化合物，使硫的氧化物生成硫酸銀固體，從而達到分離的目的。
b)氮的氧化物。氮也廣泛存在於沉積有機質中，與氧氣燃燒時生成NO、NO2或N2O等氣體。NO的溶點為-161℃，在液氮溫度(-190℃)下依然可存在相對大的蒸汽壓，因此不會被液氮冷阱封存，可由泵系統抽去;NO2的溶點為-9.3℃，所以與N2O3(NO·NO2)和CO2都被冷凍在液氮冷阱里，凍結以後又可能與CO2一起被收集在試樣瓶里，會嚴重干擾試樣CO2的質譜檢測。可在燃燒系統中加入金屬銅與之反應，即可除去生成的氮氣。
c)鹵素。有機質中的鹵素化合物在燃燒時生成氣體，在銀或銀化物表面形成鹵化物，易於除去。氟化物不易分解，又會引起同位素分餾，用氧化鎂可以有效地除去燃燒過程中產生的氟。
d)其他雜質。用加熱至1000℃的高溫可以除去有機質中鹼金屬與鹼土金屬在燃燒過程中形成的碳酸鹽;燃燒中形成的碳化硼則需要升溫至1300℃才可分解，有機質中的磷在燃燒時所形成的氧化物可用鎢酸除去。
b.助燃氣體與載氣凈化。當分析中使用純度不高的助燃氧氣和載氣(氦氣)時，必須除去其中可能包含的有機質、CO2和水。目前多採用銀網在625℃條件下除去有機物，用鹼石棉和氫氧化鋰(商品名為Colorcarb，含有顯色劑)除去CO2，用高氯酸鉀吸附分析過程中產生的水分。吸附水分後的Mg(ClO4)2·6H2O易結塊，應定時更換。
c.分析流程與要求。將純化的沉積有機質試樣裝於鉑金坩堝內，然後放入燃燒推桿的凹槽中，用氦氣沖刷管內的空氣;用磁鐵將試樣(燃燒推桿)推至800℃的高溫燃燒區;關閉加熱爐後分析裝置將自動導入氦氣，被氦氣流帶出的CO2氣體冷凍在圖87.9的冷阱E內，抽去He與N2，將純化的CO2氣體轉移至樣品瓶後送質譜儀測量。
沉積有機質組分的燃燒時間大致為1～5s，乾酪根試樣為60～180s，石油試樣為20～30s;煤炭試樣為120～300s，即可完全分解。整個分析流程約需10～15min。
(2)天然氣的分析流程
雖然人類對天然氣的同位素分析已有較長歷史，但分離C1～C5以及天然氣中所含的CO2的同位素分析技術及在氣態烴(天然氣)勘探中的應用是到20世紀80年代才見報道(James A T，etal.，1980)。
目前大多採用氣相色譜分離和燃燒分離技術。
氣體試樣進入色譜儀後，被載氣(He)帶入色譜柱，試樣的各組分在色譜柱中的保留時間不同，每一組分都有相對應的色譜峰，其峰高或面積的大小與相應組分的濃度成正比。
從色譜柱流出的不同輕烴組分逐一被導入CuO爐中，然後被氧化形成的CO2(氣體試樣中的CO2組分不必經過CuO爐)，被液氮冷阱收集後送質譜儀檢測。
國內外不同實驗室的氣態烴分析儀器各不相同，但基本原理相同。
具體分析步驟為:①採用高純氦(99.99%)作為載氣，用(210℃)PorapaK-Q色譜柱分離混合氣體，可以控制制樣過程中本底CO2的量達到最小值(約1～3μL)。②優選色譜操作條件(柱溫、程序升溫速率、載氣流速等)，使CH4、CO2、C2H8、iC4+nC4、iC5+nC5等組分出峰時間差6min左右。③CuO爐溫恆定為800℃(可根據不同裝置有小幅度變動)。④調制-30～-50℃的酒精+液氮冷阱，以備除去系統內的水分。⑤制樣裝置用機械泵抽真空至1.59Pa。⑥注入待分析的氣體試樣。一個分析流程需45～100min。
(3)質譜測量
經純化並收集於樣品管中的CO2氣體在多接收氣體同位素質譜計(如MAT-251EM，MAT-252或MAT-253)上分析碳同位素組成。採用雙樣比較方法直接測定樣品相對參考氣的碳同位素組成。碳有13C和12C兩種天然穩定同位素，其豐度大致為1.11%和98.89%(Holden等，1983)。同時收集質量數為45(12C)、44(13C)兩種離子，測定δ13C、δ18O值(在有機質碳同位素分析中，該值為燃燒時來自分析所用氧的同位素組成，不具科學研究意義)。測定時加速電壓為10kV，磁場強度為5587T，使用的工作標准為GBW004405，由試樣與標准物質(或參考氣)不少於6次比較測量數據計算測定結果的平均值及其標准偏差。
試樣相對碳同位素國際標准PDB的δ13C按下式計算:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
本方法的准確度由與標准物質分析結果對比得出，對δ13C，一般好於±0.1‰。
(4)GC-C-MS在線碳同位素質譜分析
氣相色譜(GasChromatography)-氧化燃燒爐介面(Combustioninterface)-質譜儀(MassSpectrometer)———GC-C-MS是20世紀80年代末期研製並在90年代完善的可實現在線同位素分析的新型質譜儀(圖87.12)。
圖87.12 GC-C-MS在線同位素質譜分析原理圖(以Finnigan-MAT公司產品為例)
GC-C-MS技術能夠實現氣相色譜分離-試樣制備(將烴類與脂肪酸等制備成CO2氣體)-質譜檢測的在線聯機，用於分析微量(約10-3g量級)試樣中數個至上百個化合物分子(包括生物標志化合物)的碳同位素組成。從理論上講，該技術具有分析C7以上的每個烴類化合物分子(質譜峰)碳同位素組成的能力，被稱為「單體烴碳同位素組成分析」(Indivial hydrocarbon carbon isotopic composition analysis)。該技術的推出，意味著液態石油烴(及脂肪酸類等)的碳同位素研究進入分子級水平，將在油氣勘探研究中開辟一個嶄新的領域。
GC-C-MS在線碳同位素分析技術較復雜，需要一些特殊的技術條件。
a.試樣。飽和烴或原油可直接進樣分析。進樣量視原油的性質而定，油質輕則進樣量少，反之應加大進樣量，常規的進樣量為0.2～1.0μL。飽和烴試樣須用化學純正己烷溶解後方可進樣。對於輕烴含量很低的重質原油，也可採用飽和蒸汽進樣。微量試樣可用特殊方式進樣(張文正，關德師，1997):將石英毛細管柱的前端繞一個「8」字形，放入液氮冷阱中，進樣時，色譜儀不放空，試樣氣化後從氣化室進入柱子，在柱子前端富集，15～20min以後，調大至40～60mL/min，保持5min(以氣化室無剩餘試樣為准)後，取下液氮冷阱，色譜儀及其他各部分按正常分析程序啟動運行。此法還可以用於C2以上氣態重烴的直接富集。
b.氣相色譜。採用25m(若採用50m柱則可以用於氣體試樣中單體烴的分離)石英毛細管色譜柱，內烴0.25mm固定相OV-1，氣化室溫度300℃(飽和烴，以Finnigan-MAT252為例，下同)，原油分析時可升至320℃，起始柱箱溫度70℃，保持5min，程序升溫2℃/min，nC18後改為3℃/min，最終柱箱溫度320℃。
c.氧化爐介面。爐溫可設置在800～940℃，用氮氣作載氣，還原爐爐溫設定為600℃。
d.分析流程。啟動GC-C-MS在線分析程序，檢測、貯存分析過程中CO2質量數(44)、(45)、(46)離子流信號與相應的(44)、(45)、(46)/(44)同位素比值，經計算機數據處理獲得所有檢測到的CO2質譜峰的δ13數值。
e.質譜峰的確定。在整個在線試樣分析過程中，電位儀記錄CO2m/z44(或45、46)離子流質譜圖。該譜圖與相應色譜條件下獲得的色譜圖十分相似，因而標定了色譜圖中各個峰的名稱之後，就可以確定質譜圖中各峰的名稱。
f.分析結果與數據評價。良好的色譜分離是提高復雜混合物的單個化合物碳同位素分析精度的必要前提與關鍵。
色譜分離良好，質譜峰與峰之間無干擾(或干擾很小)，分析精度良好，平行分析誤差一般小於±0.5‰，分析數據可靠。在常規分析中，1～6，8，9，10，12，15，17，19，23，24，27，28，29，32～34號質譜峰屬於這類峰。
色譜分離相對較差，質譜峰之間有干擾，則平行分析誤差一般小於±1‰。這種分析數據僅具參考價值，多為第7、11、14、18及20～22號峰。還有一種雖然與相鄰的質譜峰之間分離得較好，但受到了化合物混合影響的混合峰，多為7、25、26、30、31號峰;這類峰的碳同位素組成特徵在油源對比中也具有一定的意義。
注意事項
沉積有機質的碳同位素分析的關鍵技術是前處理，只有準確地獲得了具有代表性的、高純度的待測試樣，才能合理反映地質信息，進行油氣地質與勘探的應用，這也是目前石油地質界在同位素地球化學領域著力研究的目標。
參考文獻
沉積岩中乾酪根分離方法(GB/T19144—2003)［S］.2003.北京:中國標准出版社
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張文正，關德師.1997.液態烴分子系列碳同位素地球化學.北京:石油工業出版社
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朱柄泉，等.1998.地球科學中同位素體系理論與應用.北京:科學出版社
EmeryD，RobinsonA，等.王鐵冠，王大銳，金振奎等譯.1999.無機地球化學在石油地質學上的應用.
北京:石油工業出版社
本節編寫人:王大銳(中國石油勘探開發研究院科技文獻中心)。
㈣ 碳、氧同位素
4.3.1.1 碳、氧同位素組成特徵
本書對西沙海域西琛1井礁相碳酸鹽岩樣品進行了碳、氧同位素測定（表4.3）。建立了碳、氧同位素與地層時代（深度）的關系，劃分7個帶（圖4.7）。與主要礦物成分和氧化物成分分帶性對應（圖3.5、4.1）。
I帶 井深802.17～619m，相當於下中新統下部。δ13C值在－0.28‰～2.73‰（PDB，以下同）之間，平均為1.26‰；δ18O值在－4.88‰～－0.52‰之間，平均為－2.67‰。
表4.3 西沙海域西琛1井礁相碳酸鹽岩C、O同位素測定結果及計算的Z值、古鹽度和古溫度
續表
續表
續表
Ⅱ帶 井深619～606m，相當於下中新統中部。δ13C值為3.05‰；δ18O值為3.98‰。
Ⅲ帶 井深606～550m，相當於下中新統上部。δ13C值在－1.71‰～－0.49‰之間，平均為－1.07‰；δ18O值在－5.97‰～－3.17‰之間，平均為－4.92‰。
Ⅳ帶 井深550～320m，相當於中中新統－上新統底部。δ13C值在1.16‰～3.16‰之間，平均為2.44‰；δ18O值在0.56‰～5.23‰之間，平均為2.88‰。
V帶 井深320～230m，相當於中—下上新統。該帶只有一塊測試樣品，δ13C值為－2.06‰，δ18O值為－7.78‰。
Ⅵ帶 井深230～175m，相當於上上新統一下更新統底部。δ13C值在0.29‰～1.80‰之間，平均為1.06‰；δ18O值在－0.23‰～3.04‰之間，平均為1.21‰。
圖4.7 西沙群島西琛1井礁相碳酸鹽岩δ13C、δ18O與深度的關系
Ⅶ帶 井深在175m以上，相當於更新統－全新統。δ13C值在－2.65‰～0.13‰之間，平均為－1.91‰；δ18O值在－8.25‰～-5.26‰之間，平均為－7.84‰。該段頂部δ13C和δ18O有回返現象。
4.3.1.2 碳、氧同位素相關性分析
從前面的碳、氧同位素組成與深度關系圖中可以看到，碳、氧同位素的變化具有明顯的對應關系。說明碳、氧同位素之間具有一定的相關性。在δ13C和δ18O相關圖上表現出明顯的正相關關系，但不同層位相關程度有一定差別，可以分為3種情況（圖4.8）。
圖4.8 西琛1井C、O同位素相關性
（1）更新統－全新統 深度在175m以上，δ13C＞δ18O。δ13C與δ18O呈弱正相關關系，δ18O隨δ13C增加變化幅度較小。
（2）中中新統－上新統 深度在550～175m，δ13C＜δ18O。δ13C與δ18O呈強正相關關系，δ18O隨δ13C增加變化幅度較大。
（3）下中新統 深度在550m以下，δ18O一般為負值，δ13C低負到低正，但δ18O與δ13C呈正相關關系。
4.3.1.3 碳、氧同位素與碳酸鹽礦物相的關系
前已述及，本次碳、氧同位素測定對象是礁相沉積的全岩樣品，因此，測定結果是被測樣品形成至今所經歷的海水環境、淡水淋濾和成岩作用等多種條件的綜合反應。而岩石的礦物成分是各種地質作用的直接產物，因此，碳、氧同位素組成與碳酸鹽礦物相具有明顯的相關關系。整體上看，鐵白雲石δ13C和δ18O呈正相關關系；方解石與δ13C和δ18O呈負相關關系（圖4.9）。但δ18O與碳酸鹽礦物相的相關程度比δ13C好些。
圖4.9 δ13C、δ18O與方解石含量（Cc）的關系
㈤ 同位素測試儀器設備
現在常用的穩定同位素比值測量儀器為質譜計。質譜計的工作原理是利用質荷比不同的離子在磁場或電場中運動軌跡的不同來測量離子的質量和數量。離子源、分析器和檢測器是所有質譜計的基本組成部分 (圖87.1) ，但是在不同種類的儀器中設計各有不同。此外，不同類型的儀器還可包含部分特有的裝置。
圖87.1 同位素質譜計簡圖
離子源
質譜計的離子源是將試樣中待測元素的同位素轉化為用於測量的離子流的裝置。其功能是: ① 通過電子轟擊、加熱或離子轟擊等方法，將試樣中待測元素的同位素轉化為離子。② 在高壓的作用下對離子加速，產生離子流。離子流中所有離子的動能均為:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中: e'為離子電荷; V 為加速電壓; m 為離子質量; U'為離子運動速度。
分析器
置於磁場或 (和) 電場中的一條管道。離子垂直磁力線飛入磁場，受到垂直於磁場及運動方向的力 F (洛侖茲力) 的作用。
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:B為磁場強度;e'為電荷;U'為離子運動速度。
由式(87.1)和式(87.2)，可導出:
岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
由上式可看出，在離子電荷相同的情況下，F是離子質量的函數。離子受力做弧形運動，重離子運動軌跡的曲率半徑較輕離子的為大，質量不同的離子發生分離，為離子檢測提供了條件。有些儀器採用電場分離或同時使用磁場與電場進行分離。
離子檢測器
由狹縫、離子接收器及放大測量裝置組成。狹縫的作用是只讓散開的離子束中待測的部分通過。離子接收器常為一個中空金屬筒(法拉第筒)，經一高阻接地。離子流通過時，在電阻上產生電壓降。由電壓降的大小可量度離子流強度。若離子流太小，則採用電子倍增器。
同位素比值測量一般採用雙束或多束測量法，同時收集兩種或多種待測同位素的離子流，直接測量同位素比值。
目前常用於同位素比值測量的儀器為氣體同位素質譜計和熱表面電離質譜計。近年來新開發的同位素分析儀器有離子探針質譜計、加速器質譜計和高分辨多接收激光等離子體質譜計。
87.1.1.1 氣體同位素質譜計
氣體同位素質譜計(IRMS)是對氣體樣品進行同位素測量的專用質譜計。除離子源、分析器和離子檢測器外，它還含有專門的進樣系統，有兩種不同的進樣方式。如果在進樣氣流中分子的平均自由程長於氣體流經的管道，則稱該氣流為分子流。在分子流中，氣體分子彼此不影響。這時，由於後面要談到的動力同位素效應，輕組分流動速度比重組分的流動速度大，使得重同位素在氣體中容易富集，引起質量歧視。另一種方式是黏性流進樣。在黏性流中，分子自由程小，氣體分子彼此影響，質量歧視大大減小。黏性流的正常氣壓為13.332kPa左右。目前黏性流進樣方法使用更為普遍。
現代氣體同位素比值質譜計都採用雙進樣系統，以便在盡可能短的時間內交替引入標准氣體與待測氣體，相互比較，提高測量精度。在氣體同位素質譜計中，採用電子轟擊離子源，即用電子轟擊由進樣裝置進入離子源的氣體分子，使之電離產生離子。然後在加速電壓作用下形成離子流。
近年來，質譜計有很大改進，設計了微量進樣系統，採用了多接收器，實現了計算機自動控制和數據自動處理。這些大大降低了測量過程中的人為因素影響，提高了測量速度和測量精度。氣體同位素質譜計常用於氫、氧、硫、碳、氮、硅、氯等元素的同位素分析。對δD的測量精度可達0.2‰，對δ18O、δ13C和δ34S的測量精度可達0.02‰，可以測量兩對以上的同位素比值。
連續流質譜(Continuous Flow MS)是在氣體同位素質譜基礎上發展起來的一種新型儀器。它的特點是用載氣不停地將待測氣樣帶入離子源，可減少試樣的損失，提高分析速度和靈敏度，現在主要用於環境、生物等復雜試樣和微量試樣的同位素分析。
87.1.1.2 熱表面電離質譜計
熱表面電離質譜計(TIMS)是對固體試樣進行同位素測量的專用質譜計。其特點是採用燈絲加熱，使塗在樣品帶上的待測試樣電離，產生離子流。熱表面電離質譜計常用於Sr、Nd、Pb、B、Cl、Li等固體元素的同位素比值分析。
87.1.1.3 離子探針質譜計
離子探針質譜計(SIMS，又稱二次離子質譜)的主要特點是它的離子源。與其他儀器不同，在離子探針質譜中是用一次離子轟擊樣品靶激發出二次離子，然後對二次離子進行同位素分析。這種儀器最大的優點是其極高的空間解析度，由於一次離子的良好聚焦性能，它可以將激發點的直徑控制在5μm以內。為了能對極小的試樣進行同位素測量，對分析用的質譜計也做了特別設計。它往往使用雙聚焦質譜儀，能夠達到高解析度(10000以上)，以將待測離子與雜質離子區分開。其接收器一般採用離子倍增器，以提高靈敏度。此外，離子探針質譜計還能分析一些用其他方法難以分析的同位素，如Fe和Os的同位素。
離子探針質譜出現於20世紀70年代，最早用於半導體微量雜質的分布研究，70年代後期開始用於氧同位素研究，80年代用於硫和鉛同位素研究，目前已廣泛用於B、C、O、Si、S、Mg、Ca、稀土、Sr、Pb、U等同位素分析。
當然，離子探針質譜也有其薄弱之處，即分析的精確度較常規方法仍有較大差距。
87.1.1.4 加速器質譜
加速器質譜(AMS)是利用加速器的原理對不同的離子進行分離。由於加速器的高分辨性能，加速器質譜能達到極高的靈敏度。這種儀器對於分析含量極低的同位素有特別的優勢，因而特別適於10B、14C、26Al、32Si、36Cl等宇宙射線成因同位素的分析。近年來，隨著該項技術的發展(加速器能量加大和靈敏度提高)，這種技術得到廣泛應用，成為年輕年代學測定和研究侵蝕、沉積過程的重要手段。
87.1.1.5 多接收器激光等離子體質譜
多接收器激光等離子體質譜(MC-LA-ICP-MS)是在等離子體質譜計(ICP-MS)的基礎上發展起來的一種新型質譜計。這種儀器最基本的特徵是利用等離子體技術使試樣電離，產生離子，進行同位素分析。由於等離子體技術的電離效應遠好於表面電離法，有些用熱表面電離質譜難以分析的元素(如Os、Fe)也可被電離進行同位素分析。這種技術無需對待測樣品進行繁瑣的預處理，可以同時測定多種元素的同位素，因而顯著地提高了測試工作的效率。早期的ICP-MS多採用四級桿質譜，這種質譜分析速度快，但精確度不夠高。新一代的儀器採用磁質譜，前面加上激光采樣裝置，離子接收部分採用多接收器。新的配置顯著提高了測量的精確度和空間解析度，成為新的有力的工具。MC-LA-ICP-MS的出現使多種重同位素的測試成為可能，這將大大拓寬同位素研究的范圍，對同位素研究帶來深遠影響。
㈥ 水裡的H,O,N同位素用什麼儀器可測
可以採用飛秒技術的同位素儀器測定
㈦ 有什麼儀器可以快速測定金屬中的氧含量
可以用熔融萃取法，有專門的分析儀，如TC-436型（LECO生產的），有這種儀器的地方不多。
也可以用電鏡中附帶的能譜儀和波普儀來做，各高校和科研院所都有，但樣品准備要麻煩一些。
㈧ 同位素測定需要什麼儀器
根據同位素射線來確定檢測的儀器常見的氚，碳14標記的化合物可以用液體閃爍計數儀來測定，碘的同位素放射伽瑪射線可以用伽瑪計數儀來檢測，一般來說就是半衰期長的用液閃，短的用伽瑪計數儀
㈨ 測定空氣中氧含量的實驗中用到的儀器有（ ）求答案
方法不同儀器不同，我這有個初中的實驗很簡單測量空氣的含氧內量測定空氣中氧氣的容含量實驗是採用將鍾罩放入盛水的水槽中，通過紅磷的燃燒來測定的。由於所用鍾軍過大，不易於課堂上演示操作，現象的明顯性也受到影響。現改進如下。操作方法：1．在集氣瓶上貼上一張紙條，將集氣瓶容積從上至下五等分，在紙條上註明。2．在毛玻璃片上，固定一隻小蠟燭，點燃後放入水槽中。3把集氣瓶從蠟燭火焰上方迅速倒扣在毛玻璃片上，並將瓶口用水封住，蠟燭火焰慢慢熄滅。4．移開毛玻璃片，待水進入集氣瓶中不再上升時，用毛玻璃片封住瓶口，取出，可觀察到集氣瓶中的水位線約在集氣瓶容積的1／5處。