[发明专利]一种制备成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物的方法，属于生态环境系统监测、治理与修复领域。

背景技术

CaCO₃的稳定碳同位素标记物质广泛被用于矫正碳酸盐岩矿物、水体DIC的稳定碳同位素测定过程和标记部分生物地球化学实验过程。然而，当前CaCO₃的稳定碳同位素组成（δ¹³C）主要集中在（2‰—-5‰）之间，其同位素组成值分布较为集中，极难找到和制备同位素组成值小于-10‰的CaCO₃稳定碳同位素标记物。这样，就不便于DIC和碳酸盐岩矿物的稳定碳同位素测定过程中标线的建立，更难找到成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙标记物作原料来生产需要的其他无机碳标记物。

随着生物地球化学研究技术的进步，碳汇的测定和评估的需要与日俱增。成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的无机碳标记物的用途也越来越广泛。它不仅可以用来测定植物利用无机碳源份额和大气二氧化碳平均稳定碳同位素组成，而且还可以检测与定量微藻利用碳酸钙碳源以及微藻利用无机碳途径等生物地球化学过程。因此，制备成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物是非常有必要的。

以往为了获取成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物都是分别测定市面上能购买到的碳酸钙的稳定碳同位素组成，从大量不同批次、不同厂家生产的碳酸钙中筛选出，浪费人力物力，即使筛选出合适的，也不能保证量的需要。每次都要经过大量测定和筛选。因此，建立一种能稳定足量制备成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙标记物的方法，将为碳汇的测定和评估带来便捷，也节约物力和材力，这将推动研究全球变化和生物地球化学的研究。本发明就是基于三碳植物的稳定碳同位素组成值的范围为-34‰—-22‰，而四碳植物的稳定碳同位素组成值的范围为-17‰—-11‰，两者之间的δ¹³C值相差悬殊，来制备稳定碳同位素组成值偏负，并且成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种制备成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物的方法，以克服现有技术中需要大量测定不同批次、不同厂家生产的碳酸钙的稳定碳同位素值，且难以保证稳定足量地供给成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物等不足。

本发明的技术方案是：一种制备成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物的方法，包含以下步骤：

第一，选取三碳植物和四碳植物，分别在80℃的温度下烘干，并粉碎；

第二，将干燥的、破碎后的各植物分别置于焚烧炉中燃烧，并不断对焚烧炉通入含有氧气和氮气的混合气体，生成CO₂，这种生成的CO₂具有特定的稳定碳同位素组成，标为*CO₂；

第三，将燃烧后的含有*CO₂的气体，通过管路导出，管路一端设有300目的网；

第四，将含有*CO₂气体的管路通过一个0-4℃的含有冰的冷井进行冷却，再将其通过一个-30℃的包含有酒精和液氮混合物的冷井进行冷凝除去SO₂；

第五，将含有*CO₂的气体通入25℃恒温的饱和Ca(OH)₂溶液中；

第六，收集上述溶液，高速离心，收集沉淀，即为CaCO₃沉淀，将CaCO₃沉淀冷冻干燥，磨碎，混匀，测定其稳定碳同位素组成，备用；

第七，将三碳植物制备的碳酸钙同位素标记物1和四碳植物制备的碳酸钙同位素标记物2组成成组，即获得了成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物。

在第一步骤中，选择两种常见的三碳植物和四碳植物，δ¹³C差值大于10‰，同时这些植物常见，并能大量供给。

在第二步骤中，将干燥的、破碎后的各植物分别置于焚烧炉中燃烧，对焚烧炉通入的气体为没有二氧化碳的含有34.4%氧气和65.6%氮气的混合气体，使整个燃烧过程在此气体组成中进行。 

本发明的有益效果：1）本方法能制备出成组的两种稳定碳同位素组成相差悬殊的碳酸钙同位素标记物；

2）本方法材料易得、成本低；

3）本方法制备的碳酸钙同位素标记物稳定、纯净。

4）本方法可大量制备的碳酸钙同位素标记物。