專利名稱：測定植物排放N₂O的^15/14N同位素豐度的樣品采集方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及痕量氣體的穩(wěn)定同位素分析技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種測定植物排放 N20的15/14N同位素豐度的樣品釆集方法及裝置。
背景技術(shù)：
全球變暖的主要原因是大氣中溫室氣體濃度上升。N20是排在第三位的重要溫 室氣體，其單分子增溫潛勢是C02的296倍，對全球變暖的貢獻約占全部溫室氣 體的總貢獻的7%,它還參與破壞平流層臭氧而增強對地表的紫外輻射。目前大氣 中N20的濃度約為310ppbv，年增長率為0. 25%,這意味著目前&0濃度的增加將 對全球氣候變化產(chǎn)生長遠的影響。對土壤-大氣界面歸交換的研究一般采用封閉式箱法技術(shù)，釆集到的氣體樣 品通過氣相色譜技術(shù)分析，計算出&0排放通量。目前，測定植物的N20排放速率 主要采用封閉式分隔法，主要是形狀不可變的透明箱，把植物體包含于其中，再 收集其內(nèi)氣體樣品。 f穩(wěn)定同位素比率質(zhì)譜技術(shù)(IRMS)是一種無放射性、高靈敏度的分析方法， 可用來分析柳的5值，即"N廣N。關(guān)的5值可以用來研究則排放源或產(chǎn)生過 程。但是，在利用封閉式分隔法收集待測定氣體樣品時，由于被采集的氣體樣品 中背景空氣中已含有一定量的N20,而來自植物或土壤的N20可能僅占樣品中N20 的很小部分，因此，這類樣品通過同位素比率質(zhì)譜測定的5值就不是被測定對象 一植物所排放出來的&0的5值，所以必須尋找一種新方法，以消除空氣中原有 N20對測定結(jié)果的影響。同時，由于在以穩(wěn)定性同位素比率質(zhì)譜儀測定植物排放N20的15/14N同位素豐 度時， 一般需要氣體樣品中的則濃度300 ppm以上、樣品體積100ml以上。而 植物的N20排放量往往很小，因而，常常無法用穩(wěn)定同位素比率質(zhì)譜儀觀'淀所獲 的樣品。因為上述原因，以當前技術(shù)不能測定植物來源N20的5值。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用形狀和容積均可變的透光裝置和不含N20的 人造空氣置換原有裝置內(nèi)空氣的釆樣方法，釆集排放自植物的秘，排除原有空氣 的干擾，最后以氣相色譜一同位素比率質(zhì)譜聯(lián)用儀來測定植物所排放出的痕量N20 的15/14N值。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案為釆集方法將待測定植物樣品放入測定裝置內(nèi)，而后用不含N20人造空氣通 過須纟定裝置上開設(shè)的樣品釆集口進行置換，在關(guān)閉樣品釆集口 20-60分鐘后釆集該測定裝置內(nèi)氣體，再以同位素比率質(zhì)譜儀測定氣體樣品中的5"N值。所述不含貼人造空氣為21±8°/ 氧氣、？8土10o/。氮氣和360 士30ppm二氧化 碳。所述用不含柳人造空氣與測定裝置內(nèi)空氣進行置換3-6次。所述采集袋內(nèi) 氣體200 -500ml,再釆用氣相色譜一同位素比率質(zhì)譜聯(lián)用儀技術(shù)測定氣體樣品中 的515N值。采集裝置包括在抽氣過程中形狀、容積可變的部件1及氣體釆集器2，待 觀'爐物3容置于密閉的部件1內(nèi)；在部件1上開有氣體釆樣口 3，氣體采集器2 通過氣體釆樣口 3與部件1密封連接。所述部件1上設(shè)有密封口 4，待測植物3通過密封口 4容置于部件1內(nèi)，密 封口4在氣體采集狀態(tài)密封。所述部件l可為透光、不透氣的塑料袋或聚四氟乙 烯袋。所述氣體釆集器2可為氣密性針管或氣體釆集袋。本發(fā)明所具有的優(yōu)點1. 本發(fā)明利用形狀和容積均可變的透明塑料袋作為采樣裝置，可以使容積盡 量縮小，也就是說，即使新排放出來的N20量比較小，其濃度也可以盡量高。以 前在植物的N20排放量較低情況下不能測定其N20的5值，釆用本發(fā)明的方法和裝 置，則可以測定。2. 本發(fā)明釆用不含關(guān)的人造空氣置換原有袋內(nèi)空氣，消除了袋內(nèi)原有空氣 樣品中所含N20對515N測定的影響，而后所測定出的5 15N即是植物新排放出N20 的515值。3. 本發(fā)明把利用形狀和容積可變透明氣體釆集裝置和不含N20人造空氣置換 原有袋內(nèi)空氣這兩種方法相結(jié)合，可以測定低N20排放量下植物自身排放N20的515值。4. 在現(xiàn)有條件下，形狀和容積可變透明氣體釆集裝置和不含N20人造空氣兩 種方法宜同時釆用，單獨釆用其中一種往往不能測定出低N20排放量下植物自身 排放貼的515值。


圖1為本發(fā)明測定裝置未置換人造空氣前示意圖。 圖2為本發(fā)明測定裝置未置換人造空氣后示意圖。
具體實施例方式
實施例1包括在抽氣過程中形狀、容積可變的部件1及氣1^釆集器2，待測植物3容 置于密閉的部件l內(nèi)；在部件l上開有氣體釆樣口 3,氣體采集器2通過氣體釆 樣口 3與部件1密封連接。所述部件1上設(shè)有密封口 4，待測植物3通過密封口 4 容置于部件l內(nèi)，密封口4在氣體釆集狀態(tài)密封。所述部件l可為透明的塑料袋 或聚四氟乙烯袋。所述氣體釆集器2可為針管。本發(fā)明選取大豆為研究對象,在大豆生長季節(jié)測定大豆排放的N20的515N值。 測定植物排放，N20同位素豐度的方法將在大豆的生長季節(jié)，分別釆集大 豆植株的新鮮樣品作為待測定植物樣品，通過密封口 4放入測定裝置的塑料袋1,而后將密封口 4在氣體釆集狀態(tài)密封，用不含則人造空氣通過測定裝置上開設(shè)的樣品采集口進行置換置換3次，在關(guān)閉樣品釆集口 40-60分鐘后用注射器/A^ 樣孔中抽取氣體樣品裝入200-500ml釆樣袋中，待同位素比率質(zhì)譜分析用測定氣 體樣品中的5"N值。其中不含則人造空氣為用高純氧氣、氮氣和C02氣體配制體積百分數(shù)為氧 氣(21%)、氮氣(78%) 二氧化碳(360 ppm)的不含^0的人造空氣。釆集氣體測定將樣品瓶用真空抽氣泵抽空，用氦氣交換其內(nèi)氣體2-3次，再用樣品氣交換 其內(nèi)氣體1-2次，抽真空后，再充入待測氣體樣品。用同位素比率質(zhì)譜儀觀'使樣 品，記錄結(jié)果。氣相色譜儀條件石英毛細管色譜柱(catalog 1133432, 30mx 0. 320mm);氣相色譜儀的進樣口接預濃縮系統(tǒng)，預濃縮系統(tǒng)的進樣量100ml。氣 相色譜儀柱溫保持3(TC,氣相色譜儀再與質(zhì)譜儀聯(lián)機。通過以上步驟，測定的結(jié)果為大豆植株排放即的5值為5. 31%。、 3. 21%。、 3. 95%。，平均值為4.16%。，與土壤排放N20的5值(-15. 22%。)有顯著差異。實施例2與實施例l不同之處在于所述部件1可為聚四氟乙烯袋;所述氣體采集器2可為氣體釆集袋。所述用不 含N20人造空氣通過測定裝置上開設(shè)的樣品釆集口進行置換置換4-5次。其中不含秘人造空氣為用高純氧氣、氮氣和C02氣體配制體積百分數(shù)為氧 氣(25%)、氮氣(74%)、 二氧化碳(330ppm)的不含N"的人造空氣。實施例3 —與實施例l不同之處在于所述用不含N20人造空氣通過測定裝置上開設(shè)的樣品釆集口進行置換置換6 次。其中不含'秘人造空氣為用高純氧氣、氮氣和C02氣體配制體積百分數(shù)為氧 氣(15%)、氮氣(84%) 二氧化碳(390卯m)的不含^0的人造空氣。實施例4與實施例l不同之處在于其中不含關(guān)人造空氣為用高純氧氣、氮氣和C02氣體配制體積百分數(shù)為氧 氣(朗、氮氣(81%) 二氧化碳(350卯m)的不含&0的人造空氣。實施例5與實施例l不同之處在于其中不含關(guān)人造空氣為用高純氧氣、氮氣和C02氣體配制體積百分數(shù)為氧 氣(25%)、氮氣(73%) 二氧化碳(720卯m)的不含^0的人造空氣。實施例6與實施例l不同之處在于其中不含N力人造空氣為用高純氧氣、氮氣和C02氣體配制體積百分數(shù)為氧 氣(29%)、氮氣(70%) 二氧化碳(340卯m)的不含^0的人造空氣。
權(quán)利要求
1.一種測定植物排放N2O的15/14N同位素豐度的樣品采集方法，其特征在于將待測定植物樣品放入測定裝置內(nèi)，而后用不含N2O人造空氣通過測定裝置上開設(shè)的樣品采集口進行置換，在關(guān)閉樣品采集口20-60分鐘后采集該測定裝置內(nèi)氣體，再以同位素比率質(zhì)譜儀測定氣體樣品中的δ15N值。
2. 按權(quán)利要求1所述的測定植物排放N20的15/"N同位素豐度的樣品釆集方法， 其特征在于所述不含N20人造空氣為21 ± 8%氧氣、78 ± 10%氮氣和360 ± 30 ppm 二氧化碳。
3. 按權(quán)利要求1所述的測定植物排放&0的15/14N同位素豐度的樣品釆集方法， 其特征在于所述用不含N20人造空氣與觀'j定裝置內(nèi)空氣進行置換3-6次。
4. 按權(quán)利要求1所述的測定植物排放N20的15/14N同位素豐度的樣品采集方法, 其特征在于所述采集袋內(nèi)氣體200-500ml，再釆用氣相色譜一穩(wěn)定性同位素比 率質(zhì)譜聯(lián)用儀技術(shù)觀使氣體樣品中的515N值。
5. —種按權(quán)利要求1所述的測定植物排放&0的15/"N同位素豐度的樣品釆集 裝置，其特征在于包括在抽氣過程中形狀、容積可變的部件(l)及氣體釆集器(2 )，待測植物(3 )容置于密閉的部件(1)內(nèi)；在部件(1)上開有氣體釆樣口 (3 ),氣體采集器(2 )通過氣體釆樣口 ( 3 )與部件(1)密封連接。(按權(quán)利要求6所述的測定植物排放N20的1V"N同位素豐度的樣品釆集裝置, 其特征在于所述部件(1)上設(shè)有密封口 (4),待測植物(3)通過密封口 (4) 容置干部件(1)內(nèi)，密封口 (4)在氣體釆集狀態(tài)密封。-7.按權(quán)利要求6所述的測定植物排放N20的15/14N同位素豐度的樣品釆集裝置， 其特征在于所述部件(l)可為透光、不透氣的塑料袋或聚四氟乙烯袋。g.按權(quán)利要求6所述的測定植物排放N20的]5/14N同位素豐度的樣品釆集裝置， 其特征在于所述氣體釆集器(2)可為氣密性針管或氣體釆集袋。
全文摘要
本發(fā)明涉及痕量氣體的穩(wěn)定同位素分析技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于測定植物排放的N₂O的^15/14N同位素豐度的樣品采集方法和采集裝置。測定方法為將待測定植物樣品放入氣體采集裝置內(nèi)，而后用不含N₂O人造空氣通過采集裝置上開設(shè)的采集口進行置換，在關(guān)閉樣品采集口20-60分鐘后采集該裝置內(nèi)氣體樣品，然后再以穩(wěn)定性同位素比率質(zhì)譜儀測定氣體樣品中N₂O的δ¹⁵N值。氣體采集裝置為包括在抽氣過程中形狀、容積可變的部件及氣體采集器，待測植物容置于密閉的部件內(nèi)；在部件上開有氣體采樣口，氣體采集器通過氣體采樣口與部件密封連接。采用本發(fā)明的采集裝置和測定方法能便捷、準確地測定植物植物系統(tǒng)排放N₂O的^15/14N穩(wěn)定性同位素豐度。
文檔編號G01N1/22GK101216385SQ200710159210
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者倪志龍, 史榮久, 穎 張, 慧 徐, 慧 李, 楊偉超, 陳冠雄, 韓斯琴 申請人:中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所