水体 DIC/DOC δ¹³C：碳来源与碳循环怎么读
水体溶解无机碳（DIC）与溶解有机碳（DOC）的碳同位素 δ¹³C 是解析流域碳来源与碳循环过程的有力指纹。 核心在于不同碳源（生物成因 vs 地质成因）的 δ¹³C 差异明显，且脱气、呼吸、光合等过程会进一步改变 δ¹³C。本文梳理面向研究设计的判读框架。
一、DIC 的主要来源与端元
河流/地下水 DIC 通常来自大气 CO₂、土壤 CO₂（微生物与根系呼吸）、有机质矿化与碳酸盐风化的混合。几个端元的 δ¹³C 差异是判读基础：
| 碳源端元 | δ¹³C 特征 |
|---|---|
| 土壤/生物呼吸 CO₂（C3 主导区） | 约 −24‰ ～ −30‰（继承 C3 植物） |
| 大气 CO₂ | 约 −8‰ |
| 碳酸盐矿物 | 约 0‰ |
| 碳酸（土壤 CO₂）风化碳酸盐的 DIC | 约 −12‰（生物 CO₂ 与碳酸盐各半的混合） |
注：若由硫酸等非碳酸风化碳酸盐，DIC 会更偏正；实际河流 δ¹³C-DIC 常见约 −13‰ ～ −7‰，因流域岩性与过程而变化范围更宽。
二、改变 δ¹³C-DIC 的过程
- CO₂ 脱气（evasion）：水体向大气释放 CO₂ 时，较轻的 ¹²C 优先逸出，残余 DIC 的 δ¹³C 偏正。
- 呼吸/有机质矿化：向水体加入 δ¹³C 偏负的 CO₂，使 δ¹³C-DIC 降低、pCO₂ 升高（常见于深水层与坝下）。
- 光合作用：优先摄取 ¹²C，使残余 DIC 的 δ¹³C 偏正（水生初级生产强的水体）。
三、DOC 的 δ¹³C 与碳源
DOC 的 δ¹³C 反映其有机碳来源：陆源（C3 植物与土壤有机质）DOC 约 −28‰ 附近；水体自生（藻类等）DOC 通常也在偏负范围， 据此结合浓度与其他指标可区分陆源输入与内源生产。DIC 与 DOC 联测有助于刻画流域"有机—无机碳"的耦合与转化。
四、检测平台
δ¹³C-DIC 采用磷酸酸化—顶空平衡（Gasbench）在线制备 CO₂ 后导入同位素比值质谱（IRMS）测定； δ¹³C-DOC 则需先去除无机碳，再经氧化（湿法化学氧化或高温燃烧）将有机碳转化为 CO₂ 后测定，均以 VPDB 为参考标准报告。 核素科技提供水体 δ¹³C-DIC 与 δ¹³C-DOC 检测；采样须现场过滤、满瓶不留顶空、冷藏，详见水样送样指南。