DZ-T 0064.77-1993 地下水质检验方法 CO,2H,2O平衡法 测定氧同位素.pdf

uz中华人民共和国地质矿产行业标准D z/T 0 0 6 4.1 一0 0 6 4.8 0-9 3地 下 水 质 检 验 方 法1 9 9 3 一 0 2 一 2 7 发布1 9 9 3 门 0 一 0 1 实施中华人民共和国地质矿产部发 布中华人民共和国地质矿产行业标准 地下水质检验方法C 0 2-H2 0平衡法 测定氧同位素D z/T 0 0 6 4.7 7 一9 3主题 内容与适用范围 本标准规定了C 0 2-H 刀平衡法测定氧同位素的方 法。本标准适用于一 般地 下水中 氧同位素的测定。碱性水样必须先进行酸 化。矿化度高的 水样，要预先进行真空蒸馏以消除盐份 对测定结果的影响。本法精度为士。.2%,.2 方法提要 取一定量的水和一定量的高纯二氧化碳气体于同一反应瓶中，经过振荡，发生氧同位素交换反应:H,O+C O O H,1 1 0+C 0 0此反应在2 5 时，分馏系数。二1.0 4 1 2。待交换反应达到平衡时，取平衡后的C O:气样进行质谱测定。经过计算，即可求出水样中氧同 位素组成。仪器气体质谱计。质谱气样制备装置。振荡水平衡 器.3313.233试剂无水 乙醇。干冰.液氮。高纯C O，气 体(钢瓶装)。标准水样。Jll门户门月亡 ;，.月月月日月月勺月5 气样的制备5.，取水样(或标样)1 0.O m L于反 应瓶中，将反 应瓶联 到真空系 统上(下图)。反应瓶(6)外面套上干冰一 乙 醇冷冰剂(-7 0 C)冷冻1 0 m i n，将水冻住。在活动冷麟处(8)套上液氮杯。打开反应瓶活塞(9)，抽真、空至1 P a，关闭反 应瓶 活塞(9),5.2 取下冷冻 剂，换上温水使水样全部解冻，将溶解在水中的空气和 冷冻时捕集的 气体释放出 来。再次冻 结水样1 0 m i n，打开反应瓶活塞(9)，继续抽真空至1 P a,5.3 往反应瓶(6)及气样管A中注入压力为5 0 k P a 的高纯c o，气体。关闭活塞(9)及活塞(1 0)。取下气样管A送质 谱计测定原 始C O:的S 值。5-4 取 下反应瓶(6)，放人预先调好的2 5 士0.1 的 恒温。中华人民共和国 地质矿产部1 9 9 3 一 0 2 一 2 7 批准1 9 9 3 一 1 0 一 0 1 实施 2 21nZ/T 0 06 4.7 7一 93 C O Q H,O平衡法制样装置示意图 1 一4,9,1 0,1 1-活塞;5 一气样管;6 一反应瓶;7-热偶管;8 一活动冷脱 水平衡振荡器中，振荡平衡A，取出反应瓶，再联到真空系统上。5.5 将真空系统和气样管 B抽真空至 1 P a，关闭气样管两边的活塞(2),(3)。打开活塞(9)，使平衡后的C O,气体扩散到气样管 B中，待扩散平衡后(约l m i n)，关闭活塞(1 1),(9)，取下气样管B送质谱计测定平衡后 C O:的S 值。6 质谱测定 将制得的“样品”气体和按同样条件制备的“标准”气体一同输入质谱计中。具体操作是将样品气样在质谱计的“样品”进样 口进样将标准气样在质谱计的“标准”进样口进样，进行测定。并以样品中i.0/s0比值(R样品)对标准中 B O/b o 比值(R标准)的千分偏差(8)值输出结果:S a 0(练)=RR$-Rw#Ru mX 10 00(1)如果将样品和标准的C O,气样均放在质谱计的“样品”一边，把一任 意C O:参考气放在“标准”一边进行测量时，需按式(2)进行计算;。;标 一 S ia-8 i X 11 00 0+8,“。(2)实际上，质谱计测定结果是以8 4 6 值输出的，必须经过质谱校正公式换算为 8 8 0值。对不同型号的质谱计有不同的质谱校正公式。例如，对板一 杯型质谱计，一般使用质谱校正公式(3):1+8 1-_.。,.(1+8 C)R(s n(l+8 a 0/2)R，11 州 卜0 一 U 少州 卜 J、1己 R。、.R,1 十 一诱 一 二 J、1 只 1+R4 3 s r)+R入 犷 1-代 六 犷-犷-石;井 犷 一屯-于代 二 片 下 而 了 井 哥 芍 不 二 气 戈-1 一 t 1 十 o U).K 17(S T)十 l lt o-k I/Z)t ,v(s n(3)式中:甜=Ra c(s T,一 1 R s=C 4 6)/C 4 4)+(4 5)R l s(S T).R l v(S T,.RI&、二)标准样品的RRR,，值;2 2 2D z/T 0 0 6 4.7 7 一9 3 R s(s n,R 4 s(s n)标准和样品的R,值。将有关 数据带人后，即可得到式(4):8 8 0=A 捌“十B 8 C .，二(4)式中:a l s o 平衡后C O。的 8 1 8 0值;Q a s 平衡后C O:的氧质谱测定值;a l,平衡后c o:的碳质谱测定值;A,B 一 通 过 上 式 计 算得 出 的系 数。分析结果的计算6 1.0值按式(5)计算:8 80，一 工 十 引s eoc 一 肠Ieoc 羊 李 一 1)X 1 0 0 0.一(5)“F I尸“式中:8 l e Ow原始水的8 8 0值;S l t8 O c 平衡后C O:的8 1 8 0值;8 1 18 0,原始C O，的 8 8 0值;a 分馏系数，2 5 0C 时为1.0 4 1 2;P 交换反应两组份氧原子摩尔比。G/M，F-2 V,P,/R T式中:G w,M乒 分别为水的重量和摩尔质量;VP 分别为C O:的体积和压力;R 气体常数;T-测量c 0:体积时的温度(K)。由 于 在 质 谱 测 定 时，.都 是以 二氧 化 碳 作 为比 较 气 体，为 使 用 方 便，一 般以S 表 示 与 原 始 水 相 对 应的平衡二氧化碳的a l s o 值。S=8 e 0式中:S 与原始水平衡的C O,的8 8 0值;8W0平衡后的C O:的 8$O值;8 a 0-原始C O:的S n o 值。公式(6)为当前经常引用的公式。(P+.1 a。，“八1i 一 0、护.，.。.吸 hP I P 为了 使同 位素 测定结果在世界范围内 通用和 便于比 较，质谱计测定标准样品应该 是国 际通用标准。水中氢氧同位素的国际通用标准水为s m o w水，并规定它的S,a。一。%。，其他样品的S 值均是相对s ho w水而 言的。目前 实用的国际标准水为v-s h o w水(8 O=oh o)。如果测定时用的不 是国际通用标 准水而是实验室自 备的工作标准水，则必须进行下列 换算:a n g/s h o w二 8,+8 z+S,X 8,X l o-.(7)式中:an./s m o w 样品 对s m o w的S 0 0值;S,样品 对工作标 准的8 n o 值;爪 工作标准对s m o w的8 a 0值。Dz/T 0 064.77 一 9 3 附录A标准的有关说明 (参考件)A 1 严格控制平衡温度。制样间最好也控制在室温 2 5 0C,A 2 二氧化碳和水的平衡时间与水量、二氧化碳气量、振荡器的振荡频率、水温等因素有关。振荡时间必须保证同位素交换反应达到动态平衡为止。A 3 试验中使用的二氧化碳气体如果不纯(纯度应在 9 9.9 9 0 o),应进行纯化和脱水。附加说明:本标准由地质矿产部提出。本标准由地质矿产部水文地质工程地质研究所归口。本标准由地质矿产部水文地质工程地质研究所负责起草。本标准主要起草人贾蕴茹。