同位素分压测量系统

首次在集约化管理草地上进行N2O的在线同位素表征测量 文献信息：B. Wolf1, L. Merbold, C. Decock et al. First on-line isotopic characterization of N2O above intensively managed grassland. Biogeosciences, 2015. doi:10.5194/bg-12-2517-2015 文献摘要：对四种主要的N2O同位素（14N14N16O，14N15N16O，15N14N16O，14N14N18O）进行了分析，特别是15N的分子内的分布（“位置偏好”，SP）被认为是区分源过程和帮助限制全球N2O预算的工具。然而，由于离散烧瓶取样和随后的实验室质谱分析相结合的研究受到有限的空间和时间分辨率的限制。量子级联激光吸收光谱（QCLAS）可以选择性高精度地分析痕量的N2O同位素，用于原位测量。这里，我们介绍了第一次实地考察的结果，这是在瑞士中部一个集中管理的草地上进行的。利用连接到自动N2O预浓缩装置的改良光谱仪，以高时间分辨率测定了大气表层（2.2m高度）的N2O摩尔分数和同位素组成。通过对压缩空气罐的重复测量确定了分析性能，结果表明δ15Nα、δ15Nβ和δ18O的测量重复性分别为0.20、0.12和0.11‰。同步涡动协方差N2O通量测量确定了土壤中N2O的通量平均同位素特征。我们的测量结果表明：总体上，硝化反硝化作用和反硝化作用是活动期间N2O的主要来源，同位素组成的变化是由于N2O被还原为N2而不是其他途径，例如羟胺氧化。管理和灌溉事件表现为分子内15N位点偏好（SP）、δ15Nbulkandδ18O值较低，表明了硝化菌反硝化和不完全异养细菌反硝化对诱导干扰的响应最强烈。集约经营草地N2O的通量平均同位素组成SP、δ15Nbuk和δ18O分别为6.9±4.3、-17.4±6.2和27.4±3.6‰。本文提出的方法能够为其他N2O排放生态系统提供长期数据集，可用于进一步限制全球N2O库存。文献监测方案：从注入S1（锚定）开始，动态稀释至50ppm，预浓缩后环境N2O的摩尔分数。用合成空气冲洗吸收池后，注入S2（校准标准）并稀释至50ppm。为了确定已经报告的轻微浓度依赖性，再次注入S1，但注入的摩尔分数更高，为67ppm（后来称为S1h）。该摩尔分数表示高浓度表层空气预浓缩后预期的摩尔分数。随后，再次注入S1并稀释至50ppm，然后将然后将细胞充满预先浓缩的环境N2O（A）。注射S1和预浓缩环境N2O的子程序（S1+A）耗时35分钟，重复三次。为了独立测定重复性，第四个样品是预先浓缩的压缩空气（目标气体）。在实验中，使用了两个压缩空气钢瓶（C1和C2，称为目标气体）。试验开始前，在实验室测定了两个储气罐的同位素组成和N2O混合比（表1）。实验室和现场分析的N2O摩尔分数和同位素组成在其分析不确定度范围内。表1为实验期间使用的参考气体和压缩空气罐。S1和S2代表锚定和校准标准。C1和C2是用于确定系统性能的目标气体。报告精度为1σ。 N2O同位素比值分析仪器装置：四种最丰富的N2O同位素物种采用了改良的QCLAS（Aerodyne Research Inc.，Billerica MA，USA）进行量化，该系统配备了光谱发射为2203cm?1的连续波量子级联激光器（cw-QCL）、像散的Herriott多通道吸收池（204 m路径长度，AMAC-200）和一个短（5 cm）的参考路径充满N2O的吸收池，以锁定激光发射频率。实验期间，QCLAS在位于涡流协变（EC）塔以西60米处的空调拖车中运行。该拖车位置对主通量的贡献小于20%，且位于主导风向的远端。样品空气入口装置布设在EC塔入口附近（2.2m高）。样气经过一个膜泵（PM 25032022，KNF Neuberger，Switzerland）通过聚四氟乙烯管（内径4mm）吸入。在泵的上端，用渗透干燥器（MD050-72S-1，PermaPure Inc.，USA）对样气进行预干燥。继泵之后，使用减压阀将压力维持在4棒过压。通过使用一个包住Mg（ClO4）2的烧碱石棉的化学捕集器定量去除气流中的湿度和CO2。最后，样气通过烧结金属过滤器（SS-6F-MM-2，Swagelok，USA）并被引导至之前详细描述的预浓缩装置。为了将N2O混合比从环境水平增加到约50 ppm N2O，需要预浓缩大约8 L的环境空气。然后，预浓缩的N2O被引入QCLAS的真空多道吸收池中。预富集过程中的同位素分馏（δ15Nα、δ15Nβ和δ18O分别增加0.31±0.10、0.34±0.16和0.29±0.07‰）通过具有已知同位素组成的N2O的预富集来量化并随后进行校正。最近在实验室间比较活动中证明了通过QCLAS进行的N2O同位素组分分析与同位素比值质谱（IRMS）实验的兼容性。 测量和校准策略确保分析系统的高精度和可重复性，测量和校准策略采用了类似于Mohn等人(2012)提出的一种方法。它基于两种不同于N2O同位素组成的标准气体，这两种气体是由纯医用N2O（瑞士Pangas）的动态稀释产生的，包含其同位素纯度（98%）14N15N16O（美国剑桥同位素实验室）和（99.95%）14N14NO（ICON Services Inc.，USA）的规定量。随后用高纯度合成空气（99.999%，Messer-Schweiz AG）进行重量稀释，得到含有90 ppm N2O（每摩尔干空气含有10-6摩尔微量气体）的加压气体混合物。这两种标准都是根据东京理工学院（TIT、Toyoda和yoshida）先前测量的主要标准进行校准，以将δ值固定在国际同位素标准刻度上。第一个标准（S1，表1）用作国际δ标度的锚定点，并用作数据分析算法的输入数据（见数据处理）。数据采集方式及频率：数据处理基于仪器软件（TDLWintel，Aerodyne Research Inc.，Billerica，MA，USA）记录的四种主要N2O同位素物种的单独混合比和光谱仪特征。 结果：（1）δ值和N2O摩尔分数无明显漂移，表明所用测量技术的稳定性。（2）土壤中N2O摩尔分数的增加与δ值的降低有关，表明土壤释放到表层的N2O比大气背景下的N2O减少了15N。（3）相比之下，溶解有机碳浓度（DOC）对管理事件没有反应，但在活动的干燥阶段较高（p组之间存在显著差异。（6）对于上述平均值中包括的一些中午至中午时段，因此包括夜间N2O摩尔分数至少增加12 ppb，EC系统检测到负的N2O通量（?0.17±2.1 nmol m?2s?1；n=14）。 Aerodyne仪器特点：（1）可以区分多个N2O同位素，可以实现14N14N16O，14N15N16O，15N14N16O，14N14N18O的测量；（2）量子级联激光吸收光谱（QCLAS）可以选择性地高精度地分析痕量的N2O同位素，弥补其他仪器的不足；（3）该方法能够为其他N2O排放生态系统提供长期数据集。 咨询联系电话：010-82675321

水分是植物生长不可或缺的因素，水分有效性的波动直接影响植物的生长、数量和空间分布。在全球气候变化下，区域降水格局已经发生了改变。植物不同水源的贡献率反映了生态系统对气候变化的响应程度。因此，追踪和分析植物水源可以为研究全球气候变化提供参考。祁连山位于青藏高原东北缘，是中国西北地区重要的生态屏障。因此，研究亚高山生境植物水源对于理解祁连山生态和水文过程具有重要意义。已有很多学者利用氢氧稳定同位素（δ2H和δ18O）进行了诸如此类的研究，但关于亚高山生境不同坡向植物水源的研究鲜少报道。基于此，在本研究中，来自西北师范大学和中科院西北生态环境资源研究所的研究团队监测了青藏高原东北缘祁连山东段冷龙岭北坡的上池沟（37°38′10″N，101°51′9″E，3080 m a.s.l.，图1）的降水、土壤水、木质部水、降水和泉水的稳定同位素组成以及相关环境变量（气象和土壤水变量），利用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司）提取土壤和木质部中的水分，并利用ABB LGR T-LWIA-45-EP液态水同位素分析仪测定所有水样的δ2H值和δ18O值。基于这些数据，分析了不同水体稳定同位素的变化，并利用多源线性混合模型（IsoSource）计算不同水源对植物的相对贡献率。本研究目标是：（1）观察相同和不同生境下亚高山灌木的水源以及（2）研究亚高山灌木对水源变化的适应性。图1 研究区和采样点位置。【结果】图2 不同水体δ2H和δ18O之间的关系。图3 半阳坡和半阴坡不同亚高山灌木的水源。表1 亚高山灌木主要水源及其贡献率。图4 5-12月半阳坡不同亚高山灌木的植物水源。图5 5-12月半阴坡不同亚高山灌木的植物水源。【结论】青藏高原东北缘的亚高山生境中灌木的水分吸收特征相似。特别是灌木木质部水分主要来源于0-30cm土壤水。在降水量少或需水量大的月份，同一生境的亚高山灌木争夺浅层土壤水。在此期间，为了满足生长所需的水分，一些亚高山灌木增加了对深层土壤水的利用，导致同一生境中亚高山灌木水源存在明显差异。同样，在旱季或生长季，半阳坡或半阴坡的亚高山灌木对深层土壤水的利用增加，导致不同生境中同一亚高山灌木物种水源存在显著差异。与其他亚高山灌木相比，杯腺柳（Salix cupularis），山生柳（Salix oritrepha），金露梅（Potentilla fruticosa），硬叶柳（Salix sclerophylla），烈香杜鹃（Rhododendron anthopogonoides）和 陇蜀杜鹃（Rhododendron przewalskii）根据降水和土壤水条件改变了其水分利用模式，表明其具有较强的环境适应性。在全球变化背景下，为了恢复亚高山生态环境，应选择能够在旱季或生长季调整其水分利用策略的灌木树种。请点击下方链接，阅读原文https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650310499&idx=1&sn=50381317af5c0f25d0739b6cbcdcfa3f&chksm=bee1ab9c8996228a367dd8cc6f778f80a7deff7b49c807bac194f912428231318b4544693e27#rd

五月的北京，阳光明媚美好，树木郁郁葱葱。2018年5月15日，2018年稳定同位素测量技术及应用学术交流会在中国科学院生态环境研究中心成功召开。会议由中国科学院生态环境研究中心所级公共技术服务中心主办，美国ABB LGR公司，北京理加联合科技有限公司（以下简称理加联合）协办。 本次会议主要围绕稳定同位素测量技术及应用展开，来自中国科学院生态环境研究中心、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院植物研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国林业科学研究院、中国农业科学院、清华大学、北京林业大学、中国农业大学、沈阳农业大学等30余个单位200余名专家学者参加了会议。会议开始，中国科学院生态环境研究中心科技开发处副处长周益奇老师致开幕辞，欢迎前来参会的老师，并预祝本次会议圆满成功。 清华大学地球系统科学研究中心暨全球变化研究院林光辉教授与参会老师介绍了同位素景观图谱（Isoscapes）研究及其应用进展。 河海大学陈建生教授与参会专家进行了隐伏火山岩地下水补径排关系的讨论。理加联合总经理孙宝宇先生向与会老师介绍了LGR激光稳定同位素测量技术及应用案例。 中国科学院沈阳应用生态研究所白娥研究员向与会老师分享了应用氮同位素标记技术研究森林生态系统氮循环的案例。 中国科学院地理科学与资源研究所宋献方研究员向与会老师介绍了基于地球化学方法的水循环研究。 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所徐庆研究员分享了稳定同位素技术在林业生态研究中的应用。 中国科学院地理科学与资源研究所温学发研究员介绍了生态系统光合和呼吸通量拆分的碳同位素理论及其应用研究进展。 南京信息工程大学肖薇教授向参会老师分享了使用几种稳定同位素法对生态系统尺度下蒸散作用进行分类的研究综述。 北京师范大学王佩副教授讲解了同位素示踪技术及其在生态水文研究中的应用 众所周知，稳定同位素技术被广泛应用于生态、环境、水文、地质、农业、能源等众多研究领域，帮助科学家解决了诸多科学问题，现已逐步成为了解生物与其生存环境相互关系的强有力的工具。随着科研需求的发展，稳定同位素技术从实验室走向了野外。激光稳定同位素测量技术的出现，不仅在实验室可得到高精度的数据，同时使得快速获取高精度的连续在线同位素测量数据成为可能，该技术可以和传统的质谱相媲美，成为一种新型、有效的测量稳定同位素的方法之一，是经典的稳定同位素质谱技术的拓展和补充。 2018年稳定同位素测量技术及应用学术交流会的成功举办，让参会老师充分了解了稳定同位素测量最新技术与应用，促进了不同学科领域学者间的交流。关于理加联合： 北京理加联合科技有限公司（简称：理加联合）成立于2005年，是一家专业的生态环境仪器供应商和技术服务商，主要产品涵盖稳定性同位素测定、痕量气体测量、地物光谱测量、水化学分析、野外便携和长期监测分析仪器。理加公司先后为国内的权威研究机构、著名大学和政府监测部门提供了大量国际领先水平的仪器。公司先后获得了多项“211”工程，“985”工程，水利部“948”项目、农业部“学科群”项目、中国生态系统研究网络(CERN)、中国森林生态系统定位研究网络 (CFERN)的大额订单。这既是用户对我们的支持和厚爱，也是对我们的服务能力和水平给予的认可和肯定。主要代理产品：美国AirPhoton公司颗粒物浊度仪美国LGR公司激光痕量气体和稳定性同位素分析仪美国ASD公司地物光谱仪意大利AMS集团全自动化学分析仪和流动分析仪美国CSI公司涡动相关、大气廓线测量系统美国Resonon公司高光谱成像仪美国ThermoFisher Scientific公司气体分析及颗粒物监测产品系列美国Agilent公司傅里叶红外光谱仪加拿大Itres公司高光谱成像仪