中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱法分析土壤和植物中低含量(ppm级)正构烷烃的碳同位素

王宁, 朱庆增, 谢曼曼, 宋智甲, 王道聪, 贾秋唤, 岑况, 储国强, 孙青. 尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱法分析土壤和植物中低含量(ppm级)正构烷烃的碳同位素[J]. 岩矿测试, 2015, 34(4): 471-479. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.04.016
引用本文: 王宁, 朱庆增, 谢曼曼, 宋智甲, 王道聪, 贾秋唤, 岑况, 储国强, 孙青. 尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱法分析土壤和植物中低含量(ppm级)正构烷烃的碳同位素[J]. 岩矿测试, 2015, 34(4): 471-479. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.04.016
WANG Ning, ZHU Qing-zeng, XIE Man-man, SONG Zhi-jia, WANG Dao-cong, JIA Qiu-huan, CEN Kuang, CHU Guo-qiang, SUN Qing. An Improved Urea Adduction Method for Analyzing Carbon Isotope of ppm-level n-alkanes in Soil and Plant Samples[J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(4): 471-479. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.04.016
Citation: WANG Ning, ZHU Qing-zeng, XIE Man-man, SONG Zhi-jia, WANG Dao-cong, JIA Qiu-huan, CEN Kuang, CHU Guo-qiang, SUN Qing. An Improved Urea Adduction Method for Analyzing Carbon Isotope of ppm-level n-alkanes in Soil and Plant Samples[J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(4): 471-479. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.04.016

尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱法分析土壤和植物中低含量(ppm级)正构烷烃的碳同位素

  • 基金项目: 中国地质调查局地质调查项目(12120113015400);国家自然科学基金面上项目(41302141, 41272198);中国地质科学院基本科研业务费项目(YWF201408)
详细信息
    作者简介: 王宁, 硕士研究生, 研究方向为地球化学. E-mail:wangning0121@126.com
    通讯作者: 孙青, 博士, 研究员, 研究方向为地球化学. E-mail:sunqing1616@yahoo.com
  • 中图分类号: S151.93;O657.71;O657.63

An Improved Urea Adduction Method for Analyzing Carbon Isotope of ppm-level n-alkanes in Soil and Plant Samples

More Information
  • 尿素络合法和5Å分子筛法是常用的分离富集环境样品中正构烷烃的方法, 但由于复杂的处理流程对于低含量正构烷烃的回收率普遍较低。本文通过优化尿素络合法分离富集正构烷烃的实验条件, 建立了尿素络合法分离-气相色谱/同位素质谱分析土壤和植物中低含量正构烷烃单体碳同位素的方法。即采用正己烷-丙酮溶解样品, 在4℃冰箱中与2 mL尿素-甲醇饱和溶液反应48 h; 用去离子水溶解尿素络合物, 加入正己烷后分离出有机相和水相, 分别用正己烷、丙酮-正己烷萃取有机相和水相中的正构烷烃。中长链正构烷烃的回收率达79%~104%, 高于5Å分子筛法和已有尿素络合法的富集效果; 单体碳同位素的分析精度为0.09‰~0.63‰(1σ)。利用改进的方法分析实际样品, 大幅降低了未分峰和共流出物的干扰, 提高了实际样品中ppm级中长链正构烷烃的回收率。

  • 加载中
  • 图 1  尿素-甲醇饱和溶液加入量对正构烷烃回收率的影响

    Figure 1. 

    图 2  尿素络合溶剂对正构烷烃回收率的影响

    Figure 2. 

    图 3  不同络合反应时间(a)和萃取溶剂(b)对正构烷烃回收率的影响

    Figure 3. 

    表 1  尿素络合法分离正构烷烃的回收率、精密度;尿素络合法与5Å分子筛法分析正构烷烃单体碳同位素值对比

    Table 1.  An Improved Urea Adduction Method for Analyzing Carbon Isotope of ppm-level n-alkanes in Soil and Plant Samples by Gas Chromatography-Isotope Mass Spectrometry

    组分名 尿素络合法 5Å分子筛法
    正构烷烃的络合分离回收率(%) 正构烷烃的δ13C(%) 正构烷烃的δ13C(%)
    1 2 3 4 5 6 平均值 RSD
    (%)
    1 2 3 4 5 6 平均值 1σ 平均值
    C19 86 90 90 92 87 89 89 2 -30.12 -30.55 -30.36 -30.12 -30.77 -30.33 -30.37 0.25 -30.61
    C20 84 87 85 89 82 84 85 3 -32.44 -32.06 -31.79 -31.72 -31.63 -31.11 -31.79 0.45 -31.84
    C21 92 93 95 96 89 93 93 3 -28.93 -28.93 -28.55 -28.84 -28.66 -28.63 -28.76 0.17 -29.17
    C22 94 93 95 96 91 94 94 2 -33.94 -33.98 -34.29 -34.26 -34.10 -33.46 -34.01 0.30 -34.09
    C23 90 97 98 100 93 97 96 4 -32.59 -32.64 -32.2 -32.49 -32.70 -33.11 -32.62 0.30 -32.9
    C24 79 80 81 82 77 80 80 2 -31.77 -32.26 -32.76 -31.94 -31.98 -32.12 -32.14 0.34 -32.4
    C25 84 84 85 86 81 85 84 2 -30.36 -30.77 -30.52 -30.55 -30.27 -30.56 -30.50 0.17 -30.35
    C26 92 94 94 96 89 94 93 2 -32.78 -32.24 -33.03 -32.06 -32.29 -31.74 -32.36 0.47 -32.48
    C27 84 85 85 85 80 84 84 3 -30.85 -31.00 -31.27 -30.82 -31.07 -31.52 -31.09 0.27 -30.94
    C28 83 86 85 86 80 85 84 3 -30.27 -30.34 -30.01 -30.09 -29.96 -30.00 -30.11 0.16 -30.76
    C29 87 89 88 90 83 88 87 3 -30.71 -30.55 -30.54 -30.73 -30.58 -30.72 -30.64 0.09 -30.83
    C30 89 90 91 93 84 91 90 3 -32.72 -32.58 -32.06 -32.34 -32.43 -32.09 -32.37 0.26 -32.1
    C31 79 80 80 81 75 79 79 3 -31.53 -31.90 -31.99 -31.84 -31.72 -31.71 -31.78 0.16 -31.88
    C32 92 94 93 94 87 94 92 3 -30.43 -30.63 -30.19 -30.80 -30.56 -30.21 -30.47 0.24 -30.91
    C33 95 97 96 97 90 96 95 3 -34.01 -33.81 -34.67 -34.10 -33.54 -33.46 -33.93 0.44 -33.7
    C34 88 90 89 91 84 89 89 3 -30.6 -30.23 -31.74 -30.89 -31.05 -30.94 -30.91 0.50 -31.18
    C35 88 90 90 91 84 90 89 3 -30.83 -30.84 -30.37 -30.85 -30.89 -29.72 -30.58 0.47 -30.66
    C36 103 106 104 106 99 104 104 3 -30.19 -29.20 -30.16 -30.11 -29.13 -29.93 -29.79 0.49 -29.09
    C37 101 104 103 106 98 103 102 3 -30.17 -29.99 -29.24 -29.42 -30.90 -30.49 -30.04 0.63 -29.82
    C38 88 92 90 93 87 90 90 3 -29.21 -29.49 -29.50 -29.41 -29.71 -29.46 -29.47 0.16 -29.91
    C39 88 97 94 98 91 95 94 4 -29.35 -29.20 -28.57 -28.68 -28.96 -28.83 -28.93 0.30 -29.14
    C40 73 85 84 87 83 85 83 6 -35.10 -35.12 -35.49 -34.54 -35.29 -34.76 -35.05 0.35 -34.77
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    表 2  实际样品中正构烷烃的络合分离回收率及正构烷烃单体碳同位素分析结果

    Table 2.  The recoveries and accuracies of compound specific carbon isotopes of n-alkanes in practical sample

    组分名 正构烷烃的回收率(%) 正构烷烃的δ13C(‰)
    抚仙湖
    土壤
    上海
    土壤
    松树 银杏 小叶
    冬青
    龙爪槐 抚仙湖
    土壤
    上海
    土壤
    松树 银杏 小叶
    冬青
    龙爪槐
    C16 60.4 56.9 - - - - -28.74 -27.44 - - - -
    C17 65.9 70.2 - 77.7 39.6 - -29.33 -30.03 - -27.83 - -
    C20 95.3 99.2 - - 99.4 - -27.62 -27.84 - - - -
    C21 81.4 76.2 - 86.1 105.2 - -31.39 -32.96 - - - -
    C22 80.4 70.7 83.9 94.9 71.9 88.1 -33.19 -34.59 - -29.17 - -35.58
    C23 53.8 81.0 80.7 89.2 94.7 84.6 -29.67 -31.33 -28.67 -29.11 -28.73 -34.06
    C24 - 73.4 82.8 92.7 97.7 88.7 - -31.25 -28.26 -29.82 -28.74 -35.67
    C25 75.6 84.6 82.5 89.6 88.1 86.4 -29.69 -31.45 -29.42 -30.05 -28.35 -36.46
    C26 85.6 76.8 96.1 92.0 104.5 91.9 -30.68 -31.04 -27.65 -30.11 -28.17 -38.33
    C27 79.5 95.8 82.5 88.5 89.1 86.1 -28.48 -32.30 -30.14 -30.76 -28.54 -37.53
    C28 33.4 89.5 81.2 85.1 87.0 83.6 -31.51 -32.15 -29.63 -30.08 -29.43 -37.61
    C29 80.3 106.6 79.4 85.4 87.4 85.3 -30.66 -33.29 -30.62 -30.11 -28.60 -35.49
    C30 75.2 79.1 75.1 83.8 84.4 82.5 -32.27 -33.52 -33.58 -31.95 -31.35 -39.77
    C31 78.6 103.0 73.7 89.6 84.3 85.5 -31.00 -32.60 -29.74 -29.42 -29.45 -34.60
    C32 74.3 71.8 61.6 - 79.7 80.2 -32.50 -34.33 - - - -38.70
    C33 68.0 72.3 61.0 - 72.6 77.8 -27.60 -30.47 -27.86 - - -34.40
    C34 96.6 - - - - 103.2 -26.89 - - - - -33.67
    C35 61.8 42.0 41.4 - - - -21.50 -26.17 - - - -
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出版历程
收稿日期:  2014-12-26
修回日期:  2015-05-12
录用日期:  2015-06-05
刊出日期:  2015-04-25

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