[发明专利]色谱-质谱法分析二氧化碳稳定同位素比值法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳稳定同位素研究领域，尤其涉及色谱-质谱法分析二氧化碳稳定同位素比值法。

背景技术

二氧化碳分子中碳、氧稳定同位素是进行生态系统及大气物质循环和通量研究的示踪剂。以往在这个领域中通过检测二氧化碳的C¹³/C¹²的同位素比值来判识二氧化碳来源。但在二氧化碳来源丰富的动、植物中，显然用一个二氧化碳的C¹³/C¹²的同位素比值来比对过于单一，不足以详细表达二氧化碳来源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、易行的色谱-质谱法分析二氧化碳稳定同位素比值法。

为解决上述问题，本发明所述的色谱-质谱法分析二氧化碳稳定同位素比值法，包括以下步骤：

⑴建立二氧化碳稳定同位素比值数学模型：

根据二氧化碳分子是由五种稳定同位素C¹²、C¹³、O¹⁶、O¹⁷、O¹⁸元素组成，在不同的条件下会形成12个不同质量数的碳、氧元素二氧化碳分子，即表1：

据此，可获得15个二氧化碳稳定同位素比值，即表2：

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⑵将纯度小于10^-5%的载气以0.20~0.60 MPa的输出压力通过净化器，使净化后的载气纯度小于10^-6%或10^-7%；

⑶将所述净化后的载气以25~195ml/min的流量、在10~40℃的温度下通入气相色谱仪内已放置待测样品的色谱柱中，在20~250℃的温度下经吸附脱附作用后，所述待测样品中的CO₂进入质量检测器进行测量，得到待测气体中二氧化碳44、45、46、47、48、49质量数量； 

⑷将所述待测气体中的二氧化碳44、45、46、47、48、49质量数量带入表2即可得到15个二氧化碳同位素比值。

所述步骤⑵中的载气为He、Ne、Ar、N₂、H₂中的任意一种。

所述步骤⑵中的净化器是由三支串联且内径均为30~45㎜、长度均为250~450㎜的内装分子筛、变色硅胶和脱氧-脱烃-脱碳氧化物填料的容器组成；所述内装变色硅胶的容器的一端与所述内装分子筛的容器相连，其另一端则与所述内装脱氧-脱烃-脱碳氧化物填料的容器相连；所述内装分子筛的容器与所述载气相通；所述内装脱氧-脱烃-脱碳氧化物填料的容器中脱氧、脱烃、脱碳氧化物的容积比为1：1：1，并与所述色谱柱相通。

所述内装分子筛的容器内充填4A分子筛和5A分子筛，且4A分子筛、5A分子筛的容积比为1：1。

所述脱氧填料是指脱氧催化剂。

所述脱烃填料是指脱烃催化剂。

所述脱碳氧化物是指二氧化碳净化催化剂。

所述步骤⑶中的色谱柱是指内径为1~5mm、柱长为0.3~8m且内填Porapak、Chromosorb、GDX高聚物小球、分子筛和碳分子筛填料的不锈钢管，或内径为0.25~0.53mm、柱长为30~60m 的PLOT Q石英毛细管；其中分子筛为4A、5A、13X分子筛中的一种。 

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过建立数学模型来达到二氧化碳来源的精细表达的目的，从而避免了单一用二氧化碳的C¹³/C¹²的同位素比值来表达二氧化碳来源。

2、根据本发明方法可建立各个样品的二氧化碳（CO₂）稳定同位素比值指纹库，用于相互比对，可用于人类健康、人体医学及动、植物研究中的无创伤性检测。

3、本发明方法简便、实用，具有良好的应用前景。

具体实施方式

色谱-质谱法分析二氧化碳稳定同位素比值法，包括以下步骤：

⑴建立二氧化碳稳定同位素比值数学模型：

根据二氧化碳分子是由五种稳定同位素C¹²、C¹³、O¹⁶、O¹⁷、O¹⁸元素组成，在不同的条件下会形成12个不同质量数的碳、氧元素二氧化碳分子，即表1：

据此，可获得15个二氧化碳稳定同位素比值，即表2：

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