水样稳定同位素分析送样指南
水样稳定同位素分析对采样、过滤与保存条件较为敏感，操作不当可能引入同位素分馏而影响结果准确性。 本文汇总核素科技实验室对各类水样稳定同位素项目的送样要求，涵盖溶解无机碳（δ¹³C-DIC）、溶解有机碳（δ¹³C-DOC）、 硝酸盐氮氧同位素（δ¹⁵N、δ¹⁸O）及三氧同位素（Δ¹⁷O）、铵盐氮同位素（δ¹⁵N）、水氢氧同位素（δ²H、δ¹⁸O） 与硫酸盐硫氧同位素（δ³⁴S、δ¹⁸O）。
本实验室送样要求
| 项目 | 最小送样量 | 过滤 | 关键要求 |
|---|---|---|---|
| 溶解无机碳 δ¹³C-DIC | ≥20 mL | 0.22 μm | 装满不留顶空气泡，防 CO₂ 交换 |
| 溶解有机碳 δ¹³C-DOC | ≥50 mL | 0.22 μm | 冷藏（本实验室以 0.22 μm 过滤定义溶解态） |
| 硝酸盐 δ¹⁵N、δ¹⁸O | ≥30 mL | 0.22 μm | 冷冻或冷藏、避光 |
| 硝酸盐 Δ¹⁷O（三氧） | ≥30 mL | 0.22 μm | 冷冻或冷藏、避光 |
| 铵盐 δ¹⁵N（氨氮） | ≥50 mL | 0.22 μm | 冷藏、尽快寄送 |
| 水氢氧 δ²H、δ¹⁸O | ≥10 mL | 0.22 μm | 装满密封，防蒸发 |
| 硫酸盐 δ³⁴S、δ¹⁸O | 按硫含量计，硫 ≥10 mg | 过滤 | 低浓度样品需按硫酸盐浓度换算水体积，可先联系实验室核算 |
通用说明：现场用 0.22 μm 滤膜过滤，去除颗粒物并大幅降低微生物丰度，配合低温保存以抑制生物活动改变同位素组成； 4 ℃ 冷藏、避光、尽快寄送。不接收海水、盐湖水等高盐样品与石油类高有机质样品。 若样品浓度偏低或基质特殊，建议送样前与实验室沟通确认。
采样与保存原理（面向研究设计）
以下为同位素地球化学中的通用机理，具体到某一项目的最优保存方式请以与实验室确认为准。
- DIC 装满不留顶空：留有顶空时溶解 CO₂ 会与顶空及大气气相发生交换与脱气，而大气 CO₂ 的 δ¹³C（约 −8‰） 通常不同于天然水体 DIC，交换会驱动 δ¹³C-DIC 漂移。装满密封可避免此过程。
- 氢氧同位素防蒸发：蒸发时轻同位素（¹H、¹⁶O）优先进入气相，残留水体 δ²H、δ¹⁸O 偏正； 该过程叠加平衡分馏与动力学（扩散）分馏，也是蒸发线斜率小于全球大气降水线（约 8）、通常落在约 4–6 的成因。 故水样须装满、密封，避免存放期间蒸发。
- 硝酸盐避光冷冻：低温与避光可抑制微生物同化、硝化/反硝化及光化学过程对 NO₃⁻ 同位素组成的改变。 其中 Δ¹⁷O（¹⁷O 异常）是识别大气来源硝酸盐的可靠指纹——大气硝酸盐经含臭氧的氧化路径继承非质量分馏信号而具显著正 Δ¹⁷O， 微生物硝化产生的硝酸盐 Δ¹⁷O 接近 0，据此可区分大气沉降与陆源/硝化来源。
- 铵盐（氨氮）易挥发：铵在偏碱性或暴露条件下易以 NH₃ 形式挥发损失并伴随分馏，故需冷藏、尽快寄送； 如需较长时间保存，建议与实验室确认保存方案。
- 低浓度富集：硝酸盐等低浓度水样可通过富集前处理测定，送样前应告知离子浓度以便核算所需体积。