稳定同位素实验室

稳定同位素实验室始建于1982年，目前拥有MAT-253型气体同位素质谱仪一台，有氢、碳、氮、氧和硫5种元素稳定同位素分析样品制备系统，具有对天然水中D和¹⁸O、碳酸盐中¹³C和¹⁸O、硝酸盐中¹⁵N和¹⁸O、硫酸盐中³⁴S、硫化物中³⁴S、有机物中¹³C和¹⁵N进行分析的能力。主要服务于水文科学、环境科学方面的研究，是中国地质科学院地下水科学与工程重点开放实验室的组成部分，面向国内外同行开放，为相关研究项目、课题提供技术支撑。自1986年以来，多次开展国内外同类实验室合作交流，为国际原子能机构提供全球大气降水监测中国站点测试数据。

1．水中氧同位素组成（δ¹⁸O）分析——CO₂—H₂O平衡法

方法原理： 在25℃使水样与已知同位素组成的CO₂达到氧同位素交换平衡，根据测得的平衡CO₂的¹⁸O/¹⁶O和已被精确测定的分离系数α(=1.0412)确定水样的氧同位素组成（δ¹⁸O）。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类天然水样品（包括海水、咸水、卤水）。精密度：σ≤0.1‰。承担样品能力：2000个/年。

2．水中氢同位素组成（δD）分析——金属铬还原法

方法原理：以金属铬做还原剂在高温下（850℃）将水样中的氢转化为氢气，以活性炭在低温下吸收氢气。通过将氢气输入质谱仪分析氢同位素组成（δD）。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类天然水样品（包括海水、咸水、卤水）。精密度：σ≤2‰。承担样品能力：1500个/年。

3. 水中氢同位素组成（δD）分析——金属锌还原—直接测定法

方法原理：以金属锌做还原剂在高温下（450℃）将水样中的氢转化为氢气，将氢气直接输入质谱仪分析氢同位素组成（δD）。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类天然水样品（包括海水、咸水、卤水）。精密度：σ≤1‰。承担样品能力：500个/年。

4. 水中溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ¹³C）分析——磷酸法

方法原理：水中DIC以CO₂、 , 和 形式存在。在真空条件下以100%磷酸（H₃PO₄）酸化水样，改变DIC存在形式并释放出CO₂。将CO₂输入质谱仪测量碳同位素组成（δ¹³C）。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类天然水样品（包括海水、咸水、卤水）。精密度：σ≤0.1‰。承担样品能力：1000个/年。

5. 碳酸盐碳氧同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）分析——磷酸法

方法原理：在真空反应器中使碳酸盐矿物在恒定温度下（通常为25℃）与100%磷酸（H₃PO₄）反应一定时间（不同矿物所需反应时间不同），根据已知的氧同位素平衡分离系数（碳酸盐中的氧只有2/3转入CO₂），通过反应所释放出的CO₂测量碳氧同位素组成（δ¹³C和δ¹⁸O）。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类碳酸盐样品（包括方解石、灰岩、白云石等）。精密度：σ≤0.1‰。承担样品能力：1000个/年。

6. 硫酸盐硫同位素组成（δ³⁴S）分析——五氧化二钒法

方法原理：以氯化钡将水样中的硫酸根沉淀为硫酸钡，以碳酸钠—氧化锌混合溶剂将硫酸盐矿物转化为硫酸钡。以五氧化二钒将硫酸钡中的硫转化为二氧化硫。二氧化硫纯化后输入气体同位素质谱仪测量硫同位素组成（δ³⁴S）。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类硫酸盐矿物及水样中硫酸根离子。精密度：σ≤0.2‰。承担样品能力：500个/年。

7. 硫化物硫同位素组成（δ³⁴S）分析——氧化铜法

方法原理：在真空系统中将混合均匀的硫化物与氧化铜加热至约1100℃（不同矿物加热温度略有不同），使硫化物中的硫转化为SO₂。将SO₂输入质谱仪测量硫同位素组成。

测量仪器：MAT-253型气体同位素质谱仪。

分析能力：可分析各类硫化物矿物（如黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、毒砂等）。精密度：σ≤0.2‰。承担样品能力：500个/年。 

MAT-253型气体同位素质谱仪

稳定同位素制样系统

氢稳定同位素金属铬还原法制样系统

氘测试样品真空处理系统