渤海东海海洋沉积物中碳氮稳定同位素标准物质研制_秦德谛.pdf

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2 0 1 7年 1月 J a n u a r y 2 0 1 7 岩 矿 测 试 R O C KA N DM I N E R A LA N A L Y S I S V o l . 3 6 ,N o . 1 7 5~ 8 1 收稿日期 2 0 1 6- 0 6- 3 0 ;修回日期 2 0 1 6- 1 0- 2 5 ;接受日期 2 0 1 7- 0 1- 1 6 基金项目国家自然科学基金资助项目( 4 1 4 0 6 0 7 6 ) ; 中国地质调查局矿评专项( 1 2 1 2 0 1 1 3 0 2 2 0 0 0 ) 作者简介秦德谛, 硕士研究生, 环境科学与工程专业。E - m a i l s d l y z h a n g z h i q i a n g @1 6 3 . c o m 。 通讯作者张培玉, 博士, 教授, 从事环境生物地球化学研究。E - m a i l e n v b i o @1 6 3 . c o m 。 秦德谛,贺行良,张媛媛, 等. 渤海东海海洋沉积物中碳氮稳定同位素标准物质研制[ J ] . 岩矿测试, 2 0 1 7 , 3 6 ( 1 ) 7 5- 8 1 . Q I ND e - d i ,H EX i n g - l i a n g ,Z H A N GY u a n - y u a n ,e t a l . T h eP r e p a r a t i o no f C a r b o na n dN i t r o g e nS t a b l eI s o t o p e sR e f e r e n c eM a t e r i a l s U s i n gS e d i m e n t s f r o mt h eB o h a i a n dE a s t C h i n aS e a s [ J ] . R o c ka n dM i n e r a l A n a l y s i s , 2 0 1 7 , 3 6 ( 1 ) 7 5- 8 1 . 【 D O I 1 0 . 1 5 8 9 8 / j . c n k i . 1 1- 2 1 3 1 / t d . 2 0 1 7 . 0 1 . 0 1 1 】 渤海东海海洋沉积物中碳氮稳定同位素标准物质研制 秦德谛1 , 2,贺行良2,张媛媛2,李凤2,陈宇峰1 , 2,张培玉 1 * ( 1 . 青岛大学环境科学与工程学院,山东 青岛 2 6 6 0 7 1 ; 2 . 国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 2 6 6 0 7 1 ) 摘要 海洋沉积物中碳氮稳定同位素因其能够确定有机质的来源, 有助于了解碳循环、 气候变化、 有机质迁移转 化而备受关注, 但其分析测试过程中尚缺乏海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质进行质量监控。本文依据 I S O 导则3 5 和国家 一级标准物质技术规范 ( J J G 1 0 0 6 1 9 9 4 ) , 研制了三个海洋沉积物碳氮稳定同位素标准物质 ( M S C N I - 1 、 M S C N I - 2 和 M S C N I - 3 ) , 候选物样品分别采自我国渤海锦州湾湿地、 东海闽浙近岸和东海冲绳海 槽, 定值组分为总碳氮同位素( δ 1 3 C- T C 、 δ 1 5 N- T N ) 和有机碳氮同位素( δ 1 3C- C o r g 、 δ 1 5N- N o r g) , 定值方法采用 元素分析 - 同位素比值质谱法( E A- I R M S ) 多家实验室协同定值。经检验, 三个标准物质候选物均匀性良好, 一年内定值组分均无显著变化, 具有良好的稳定性; δ 1 3C和 δ1 5N的标准不确定度分别小于 0 . 1 5 %和 0 . 2 4 %, 标准值和标准不确定度合理。该套标准物质是我国以海底沉积物为介质的基体型碳氮稳定同位素标准物质, 定值方法准确可靠, 可供海洋、 地质及环境等相关领域实验室用于仪器校准、 方法评价和质量监控等。 关键词海洋沉积物;碳稳定同位素;氮稳定同位素;标准物质 中图分类号P 7 3 6 . 2 1 1 ;O 6 1 3 . 7 1 ;O 6 1 3 . 6 1文献标识码A 沉积物中碳氮稳定同位素( δ 1 3C 、 δ1 5N ) 作为一 种有效的指标, 可敏感标记不同地质时期中的空气、 温度、 降水等参数的变化[ 1 ], 其研究成果已广泛应 用于全球碳循环[ 2 ]、 气候变化、 生物演化、 有机质来 源与迁移转化、 地层对比等海洋生态环境、 生物地球 化学研究领域[ 3 ]。海洋沉积物中碳氮稳定同位素 值能够确定有机质的来源, 反映表层水生产力和陆 源有机质的供应状况, 有助于了解碳循环及其气候 变化响应[ 4 ]。由于同位素之间物理、 化学性质的不 同, 生物在生存活动时利用环境中碳氮的同时改变 了其同位素的比值, 即产生同位素效应( i s o t o p i c e f f e c t ) [ 5 ]。通过检测海洋沉积物中有机碳氮稳定同 位素值( δ 1 3C 、 δ1 5N ) 以及 C / N比值[ 6 ], 即有可能对 沉积物所在地的环境变化信息进行重建[ 7 ], 从而可 以更好地推测其环境演变过程; 碳氮稳定同位素的 示踪作用, 在河口、 河流和海岸带等环境中的有机物 质地球化学研究中同样得到了广泛应用[ 8 ]。 目前, 尽管我国海洋地质调查及分析资料积累 丰富, 并且各类技术规范中都明确规定了要使用标 准物质进行样品分析测试质量监控, 然而至今国内 尚无海底沉积物碳氮稳定同位素( δ 1 3C- T C 、 δ1 5N- T N 、 δ 1 3C-C o r g、 δ 1 5N-N o r g) 标准物质可用。截至 2 0 1 5年, 青岛海洋地质研究所、 国家海洋局第二海 洋研究所、 国家地质实验测试中心等国内机构虽已 成功研制出 1 3个海洋沉积物国家一级标准物质 ( G B W0 7 3 3 3 、 G B W0 7 3 3 4 、 G B W0 7 3 5 7等) , 但这些海 洋沉积物标准物质的定值仅涉及常量组分( S i O 2、 A l 2O3、 C a O 、 M g O等) 和微量组分( C u 、 C r 、 N b 、 C o 、 R b 、 U 、 Z r 等) , 而在海底沉积物碳( δ 1 3C ) 、 氮( δ1 5N ) 稳定同位素定值方面还属空白。中国石油勘探开发 57 ChaoXing 科学研究院、 四川石油管理局石油地质勘探开发研 究院、 胜利石油管理局地质科学研究院等虽已研制 出两个炭黑中有机碳同位素 ( δ 1 3C )标准物质 ( G B W0 4 4 0 7和 G B W0 4 4 0 8 ) [ 9 ], 但它们存量少, 不能 满足广大实验室较长时间内的需求; 且均属纯品型 标准物质, 在实际使用中都未曾考虑样品的实际基 体效应, 难以监控、 校正样品基体效应对碳氮稳定同 位素值测定结果的影响; 而氮稳定同位素( δ 1 5N ) 标 准物质至今尚未研制。国际原子能机构( I A E A ) 、 美 国地质调查局( U . S .G e o l o g i c a l S u r v e y , U S G S ) 等国 外机构研制并定值的有机碳( δ 1 3C ) 、 氮( δ1 5N ) 同位 素相关的标准物质种类较多, 涉及的类别不仅包括 纯品类型的同位素标准参考物质( I A E A- 6 0 0 [ 1 0 ]、 U S G S - 4 0 [ 1 1 ]等) , 而且还包括沉积物、 土壤、 生物样 品等天然基体的同位素标准参考物质( H i g hO r g a n i c C o n t e n t S e d i m e n tS t a n d a r dO A S / I s o t o p e 、 L o wO r g a n i c C o n t e n t S o i l S t a n d a r dO A S / I s o t o p e ) , 但价格十分昂贵, 不利于在我国实验室的推广。 因此, 针对当前我国在海洋沉积物碳氮稳定同 位素标准物质方面的需求, 研制涵盖我国潮间带、 近 岸、 深海等海域沉积物中碳氮稳定同位素自然基体 型标准物质具有重要的意义。实验室依据 国家一 级标准物质技术规范 ( J J G 1 0 0 6 1 9 9 4 ) 和 标准物 质定值的通用原则及统计学原理( J J F 1 3 4 3 2 0 1 2 ) , 开展了一批海洋沉积物中碳氮稳定同位素 标准物质的研制工作, 为提高我国海洋沉积物碳氮 稳定同位素分析测试水平、 取得较好的海洋科学研 究成果提供技术支撑。 1 标准物质候选物的采集与制备 1 . 1 候选物的采集制备与特征 本文所研制的海洋沉积物碳氮稳定同位素标准 物质候选物, 为了涵盖“ 潮间带海岸带深海” 区 域, 由近至远地分别在我国渤海锦州湾湿地、 东海闽 浙近岸、 东海冲绳海槽三个海域采集表层沉积物, 相 应的标号为 M S C N I -2 、 M S C N I -1和 M S C N I -3 。 标准物质候选物的采样站位如图 1所示, 候选物的 采样方式以抓斗或箱式取样器为主, 样品采集后保 存于聚乙烯塑料桶内, 密封低温避光储存, 同时记录 各站位的经纬度、 水深和样品描述 M S C N I-1 ( 2 6 2 9 ′ 4 0 . 9 2 ″ N , 1 2 5 1 2 ′ 2 7 . 3 6 ″ E ) ; 水深 7 4 4 . 1m ; 青灰色, 无味, 质软, 黏 性, 黏 土 质。M S C N I-2 ( 4 0 5 7 ′ 3 8 . 9 1 ″ N , 1 2 1 4 8 ′ 2 1 . 3 2 ″ E ) ; 潮间带; 黄褐 色, 无味, 质软, 弱黏性, 黏土质。M S C N I - 3 ( 2 8 2 6 ′ 图 1 候选物采样站位图 F i g . 1 L o c a t i o nm a p s o f s e d i m e n t s a m p l e s 1 9 . 5 9 ″ N , 1 2 2 0 6 ′ 1 8 . 0 4 ″ E ) ; 水深 3 4 . 4m ; 灰褐色, 无 味, 质软, 弱黏性, 黏土质。 1 . 2 候选物的制备 将采集的样品置于洁净处晾干, 敲碎, 捡出杂 物, 放入 5 0k g 高铝瓷球磨机内, 加少许球石轻度球 磨 1h 左右出料, 该粗碎样品过 2 0目筛, 弃除筛上 物。然后将样品置于 6 0 ℃烘箱内低温干燥 4 8h后 放入洁净的高铝瓷球磨机中磨细, 球磨时间由经检 验使2 0 0目(- 7 4μ m ) 样品达到9 9 %以上所需时间 而定。加工后的样品暂存于聚乙烯塑料大桶内密封 保存。在出料的同时分取若干小瓶, 供均匀性初检 之需, 分取样品贯穿于出料的全过程, 取样数目对样 品整体有充分代表性。样品经均匀性初检合格后, 分装至 3 0m L棕色玻璃瓶中, 每瓶质量为 2 0g 。为 保持样品的长期稳定性, 瓶口缠绕 P a r a f i l m M封口 膜后室温避光保存。 2 候选物均匀性和稳定性检验 2 . 1 候选物检验及定值分析方法 本实验进行的沉积物中碳氮稳定同位素候选物 检验分析方法为元素分析 - 同位素比值质谱( E A- 67 第 1期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing I R M S , 美国 T h e r m oF i n n i g a n公司) 联用分析技术。 该方法亦是目前国内外实验室在测定碳氮同位素 ( δ 1 3C 、 δ1 5N ) 时普遍采用、 经实践检验的准确、 可靠 的分析方法[ 1 2 - 1 3 ]。该方法是将待测试样包裹于锡 囊内, 置于元素分析仪( E A ) 中, 在过量氧气下高温 燃烧, 样品中的碳、 氮生成碳氧化物和氮氧化物的混 合气体, 在载气的带动下通过装有 C r 2O3、 C u 、 C o 3O4/ A g 填料的石英管, 最终转换成 C O2和 N2, 在 载气的带动下经连续流接口( C o n F l o ) 进入同位素比 值质谱仪进行碳氮稳定同位素( δ 1 3C 、 δ1 5N ) 组成分 析[ 1 4 - 1 5 ]。测定海洋沉积物中总碳、 总氮同位素 ( δ 1 3C- T C 、 δ1 5N- T N ) 时, 是将样品直接进样分析 测试。测定有机碳氮同位素( δ 1 3C-C o r g、 δ 1 5N- N o r g) 时, 需事先将样品中的无机碳氮矿物经酸化处 理后再进样分析测试[ 1 6 ]。 酸化处理大致过程为[ 4 ] 取适量样品 0 . 5 0g 于 1 0m L具盖聚丙烯离心管中, 缓慢滴加 5m L1 0 %的 盐酸, 待剧烈反应结束后, 盖紧, 充分摇匀后于室温 下静置, 敞口反应 8~ 1 2h , 期间再次摇匀 2~ 3次。 之后, 于 2 0 0 0r / m i n转速下离心 5m i n , 取出后弃除 上清液。加入5m L高纯水, 充分摇匀后离心5m i n , 弃除上清液, 共重复 4次, 至上清液洗至近中性, 将上述酸化处理好的样品于 -2 0 ℃预冻后, 再于 - 5 0 ℃以下真空冷冻干燥 4 8h 。样品干燥后, 在离 心管内用玻璃棒或称样勺捣碎、 研匀, 待上机测定。 2 . 2 候选物均匀性检验及数据统计分析 本次海洋沉积物碳氮稳定同位素候选物的子 样, 是从出料的全过程中随机抽取的, 抽取样数 2 5 瓶( 即 m= 2 5 ) , 子样质量约 3 0g , 每份子样做双份 分析( N= 2 5 2= 5 0 ) 。 本文对于测定结果的判断采用单因素方差分析 ( 单因素 F检验法) 检验。此法通过组间方差和组内 方差的比较来判断各组测量值之间有无系统误差, 如 果两者之比小于统计检测的临界值, 即 F< F 0 . 0 5 ( v 1, v2 ), 说明标准物质均匀性良好; 否则不均匀[ 1 7 - 1 8 ]。 均匀性检验结果统计于表 1中, 在正常的精度 测试下, 三个标准物质候选物的 δ 1 3C- T C实测值 F 为 1 . 0 4~ 1 . 2 5 , δ 1 5N- T N实测值 F为 1 . 2 2~ 1 . 3 8 , δ 1 3C- C o r g实测值 F为 1 . 1 6~ 1 . 3 6 , δ 1 5N-N o r g实测 值 F为 1 . 3 8~1 . 5 4 , 均小于临界值 F 0 . 0 5 ( 2 4 , 2 5 )= 1 . 9 6 , 表明标准物质候选物的均匀性良好。 2 . 3 候选物稳定性检验及数据统计分析 标准物质的稳定性是指在规定时间间隔和环境 条件下, 标准物质的特性量值保持在规定范围内的 表 1 均匀性检验方差分析结果 T a b l e 1 V a r i a n c ea n a l y s i s r e s u l t s o f h o m o g e n e i t yt e s t 样品编号测试参数 平均值 X ( ‰) 标准偏差 S ( ‰) 实测值 F 不确定度 u b b M S C N I - 1- 8 . 1 50 . 0 81 . 0 40 . 0 1 0 9 M S C N I - 2 δ 1 3C- T C - 1 8 . 6 70 . 0 41 . 2 50 . 0 1 1 7 M S C N I - 3- 1 0 . 5 90 . 0 31 . 0 80 . 0 0 6 5 M S C N I - 1- 2 0 . 8 60 . 0 81 . 3 60 . 0 3 0 6 M S C N I - 2 δ 1 3C- C o r g - 2 3 . 6 70 . 0 51 . 2 60 . 0 1 5 7 M S C N I - 3- 2 2 . 5 40 . 0 81 . 1 60 . 0 2 3 2 M S C N I - 14 . 0 10 . 11 . 2 20 . 0 3 1 1 M S C N I - 2 δ 1 5N- T N 6 . 2 70 . 1 41 . 2 70 . 0 4 7 2 M S C N I - 34 . 7 10 . 1 31 . 3 80 . 0 5 2 3 M S C N I - 13 . 7 80 . 1 11 . 5 40 . 0 4 8 6 M S C N I - 2 δ 1 5N- N o r g 6 . 3 40 . 1 61 . 4 80 . 0 7 M S C N I - 34 . 8 30 . 1 51 . 3 80 . 0 5 9 2 能力, 与标准物质的粉碎粒度、 有无易变成分、 储存 条件等密切相关。时间间隔愈长, 标准物质的稳定 性就越好。本文对经均匀性检验合格的标准物质候 选物, 在贮存温度为室温下, 按照先密后疏的原则分 别在 0 、 1 、 3 、 6 、 1 2个月时定期取样分析, 对其总碳氮 同位素值( δ 1 3C-T C 、 δ1 5N-T N ) 、 有机碳氮同位素 值( δ 1 3C- C o r g 、 δ 1 5N- N o r g) 进行 4份平行样测定。 本文运用直线拟合法进行稳定性检验[ 1 9 ], 若 | b 1| < t0 . 0 5S b1( 式中, b1为拟合直线的斜率, t 表示 最后一次稳定性试验的时间, S b 1为斜率的不稳定 度) , 则表明样品是稳定的。 稳定性检验结果( 表 2 ) 表明, 在室温贮存条件 下, 对候选物样品一年内 5次不同时间( 间隔 0 、 1 、 3 、 6 、 1 2个月) 测试结果的平均值经稳定性直线拟合 法 t - 检验, 计算得到的拟合直线斜率 b 1均不显著, | b 1| < t0 . 0 5S b1, 因而未检测到不稳定性, 表明一年 内样品是稳定的, 其稳定性、 有效期与国外相同( 相 似) 标准物质基本一致。 2 . 4 最小取样量 “ 最小取样量” 实际上是指能“ 保证样品足够均 匀的最小取样量” 的简称, 是标准物质的一个重要 特性指标, 是标准物质证书中的一项重要内容[ 2 0 ]。 M S C N I - 1 、 M S C N I - 2和 M S C N I - 3的 δ 1 3C和 δ1 5N 均匀性检验测定时的取样量分别为 5m g 和 3 0m g 。 均匀性检验的一项重要任务是同时确定最小取样 量, 一般情况下, 标准物质证书中给出的最小取样量 都是该标准物质均匀性检验时所使用的取样量, 因 此本次研制的候选物质测定 δ 1 3C和 δ1 5N的最小取 样量分别确定为 5m g 和 3 0m g , 并且在定值和使用 时应保证用量不少于该量。 77 第 1期秦德谛, 等 渤海东海海洋沉积物中碳氮稳定同位素标准物质研制第 3 6卷 ChaoXing 表 2 稳定性检验数据统计 T a b l e 2 D a t as t a t i s t i c s o f s t a b i l i t yt e s t 样品编号测试参数 平均值 X ( ‰) 标准偏差 S ( ‰) 斜率 ( b 1) S b 1 t 0 . 0 5 S b1 不确定度 u s M S C N I - 1 δ 1 3C- T C - 8 . 2 10 . 0 5 0 . 0 0 0 70 . 0 0 5 70 . 0 1 8 20 . 0 6 8 5 δ 1 5N- T N 3 . 9 90 . 0 4 0 . 0 0 5 30 . 0 0 40 . 0 1 2 60 . 0 4 7 4 δ 1 3C- C o r g - 2 0 . 7 80 . 0 3 0 . 0 0 5 50 . 0 0 2 70 . 0 0 8 50 . 0 3 2 δ 1 5N- N o r g 3 . 80 . 0 4 0 . 0 0 1 30 . 0 0 4 80 . 0 1 5 40 . 0 5 8 M S C N I - 2 δ 1 3C- T C - 1 8 . 6 50 . 0 4 0 . 0 0 2 90 . 0 0 4 10 . 0 1 30 . 0 4 9 2 δ 1 5N- T N 6 . 30 . 0 1 0 . 0 0 0 50 . 0 0 1 40 . 0 0 4 50 . 0 1 7 δ 1 3C- C o r g - 2 3 . 6 10 . 0 5 0 . 0 0 8 80 . 0 0 2 80 . 0 0 90 . 0 3 4 δ 1 5N- N o r g 6 . 50 . 0 4- 0 . 0 0 1 30 . 0 0 5 20 . 0 1 6 70 . 0 6 2 8 M S C N I - 3 δ 1 3C- T C - 1 0 . 6 40 . 0 6- 0 . 0 1 0 70 . 0 0 4 70 . 0 1 4 90 . 0 5 6 1 δ 1 5N- T N 4 . 70 . 0 3 0 . 0 0 2 20 . 0 0 30 . 0 0 9 40 . 0 3 5 5 δ 1 3C- C o r g - 2 2 . 5 30 . 0 2- 0 . 0 0 3 30 . 0 0 1 80 . 0 0 5 60 . 0 2 1 3 δ 1 5N- N o r g 4 . 80 . 0 6- 0 . 0 0 1 30 . 0 0 6 70 . 0 2 1 30 . 0 8 0 6 3 特征值分析及定值 本次定值, 是多家实验室均采用元素分析 -同 位素比值质谱( E A-I R M S ) 分析方法进行协同定 值, 联合定值了海洋沉积物样品中总碳、 总氮同位素 ( δ 1 3C-T C 、 δ1 5N-T N ) 和有机碳、 有机氮同位素 ( δ 1 3C- C o r g 、 δ 1 5N- N o r g) 共 4个特性量值。首先, 采 用夏皮罗 - 威尔克法( S h a p i r o - Wi l k ) 对8家实验室 定值数据平均值的正态性进行检验; 然后, 分别采用 格拉布斯法( G r u b b s ) 和狄克逊法( D i x o n ) 同时检验, 剔除离群值; 最后, 用科克伦法( C o c h r a n ) 检查各组 数据之间是否等精度。当数据是等精度时, 计算出 总平均值和标准偏差测定组数[ 2 1 ]。 3 . 1 参加定值的单位及各单位定值溯源性分析 本次采用实验室协同定值的原则, 邀请了中国 地质调查局青岛海洋地质研究所、 中国科学院东北 地理研究所、 国家海洋局第三海洋研究所、 中国科学 院地质与地球物理研究所、 国家海洋局第二海洋研 究所、 中国科学院地球化学研究所、 中国科学院水利 部水土保持研究所、 中国科学院广州地球化学研究 所等 8家常年从事碳氮稳定同位素样品测试的、 有 资质的权威实验室参与定值。 每个实验室在测量过程中, 都强调每个过程的 量值溯源性, 均使用了国际有证标准物质进行同步 质量监控, 以验证定值分析方法的可靠性, 并且按照 标准物质研制要求进行数据处理和定值[ 2 1 ], 确保定 值的可靠性和检验测试结果的准确性。表 3的测试 值为测试单位提供的密码质控国际标准物质样品 ( I A E A- 6 0 0 、 U S G S- 4 0 ) 全部原始数据的平均值, 客观地反映了定值测试情况。由表 3的对比结果可 见, 密码质控样品所统计的碳氮同位素的本次实测 结果的平均值与标准值均一致, 未超过认定值的不 确定度范围。由此, 可以佐证本项目研制的标准物 质的量值与国际原子能机构( I A E A ) 、 美国地质调查 局( U S G S ) 等研制的有证标准物质的量值具有较好 的可比性。 3 . 2 平均值的统计处理 对各实验室计算得到的平均值进行正态性检 验、 离群值检验和等精度检验。由统计结果得出, 三 个标准物质的 4个定值指标( δ 1 3C-T C 、 δ1 5N-T N 、 δ 1 3 C- C o r g 、 δ 1 5N- N o r g) 正态分布检验的 W值均大于 表列临界值 W0 . 9 5( n , p ) , 全部属正态分布; 经 D i x o n 法和 G r u b b s 法共同检验, 此次 8家实验室定值分析 数据的平均值中, 均无离群值, 各家定值平均数据均 予以保留, 并参与后续的统计计算; 利用 C o c h r a n 法 表 3 国际标准物质对比结果 T a b l e 3 C o m p a r i s o no f a n a l y t i c a l r e s u l t s o f t h ei n t e r n a t i o n a l s t a n d a r ds a m p l e s 质控样测试参数 标准值 ( ‰) 测量值( ‰) 实验室 1实验室 2实验室 3实验室 4实验室 5实验室 6实验室 7实验室 8 I A E A- 6 0 0 δ 1 3C - 2 7 . 7 7 0 . 0 4- 2 7 . 7 7- 2 7 . 7 5- 2 7 . 7 7- 2 7 . 7 6- 2 7 . 7 8- 2 7 . 7 7- 2 7 . 7 5- 2 7 . 7 7 4 δ 1 5N 1 . 0 0 . 21 . 0 61 . 0 61 . 1 81 . 0 71 . 0 00 . 8 81 . 1 11 . 0 2 U S G S - 4 0 δ 1 3C - 2 6 . 3 9 0 . 0 9- 2 6 . 4 1- 2 6 . 4 1- 2 6 . 3 9- 2 6 . 3 7- 2 6 . 4 0- 2 6 . 3 6- 2 6 . 3 5- 2 6 . 3 5 δ 1 5N - 4 . 5 2 0 . 1 2- 4 . 5 4- 4 . 5 1- 4 . 5 6- 4 . 4 5- 4 . 4 2- 4 . 5 4- 4 . 5 2- 4 . 4 7 87 第 1期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing 进行等精度检验中的 C值均小于表列临界值 C ( 0 . 0 5 , m , n , 置信水平 9 5 %时的科克伦检验临界 值) , 全部为等精度。 3 . 3 定值结果及不确定度评估 本次研制的三个海洋沉积物碳氮稳定同位素标 准物质( M S C N I - 1 、 M S C N I - 2 、 M S C N I - 3 ) 的认定 值均为 4项 ( δ 1 3C-T C 、 δ1 5N-T N 、 δ1 3C-C o r g、 δ 1 5N- N o r g) 。所有测试项目均呈正态分布, 且数据 组数满足要求。因此, 以总体平均值作为标准值的 最佳估计值, 以 U c h a r= S /■ n 作为平均值的标准不确 定度的估计值。本文采用 J J F 1 3 4 3 2 0 1 2推荐的标 准值的不确定度评定方法, 对碳氮同位素标准物质 的不确定度进行分析, 主要从其均匀性不确定度 ( u b b, 见表 1 ) 、 稳定性不确定度( us, 见表 2 ) 和定值 不确定度( u c h a r, 见表 4 ) 三部分考虑, 将这三部分不 确定度按照平方和开方的方法叠加, 就给出标准物 质的合成不确定度( u C R M) [ 2 1 ] u C R M= u 2 b b+ u 2 s+ u 2 ■ c h a r 将标准物质的特性量值的合成标准不确定度 u C R M乘以包含因子 k ( 一般取 k= 2 , 对应置信概率 9 5 %) , 即为标准物质特性标准值的扩展不确定度 ( U C R M) UC R M= k uC R M。 标准物质的标准值和扩展不确定度分别为 M S C N I -1的 δ 1 3C-T C( ‰)= -8 . 2 20 . 1 5 , δ 1 3C- C o r g( ‰)=- 2 0 . 7 9 0 . 1 1 , δ 1 5N-T N ( ‰)= 3 . 9 9 0 . 1 4 , δ 1 5N-N o r g( ‰)= 3 . 8 0 0 . 1 8 ; M S C N I - 2的 δ 1 3C-T C ( ‰)=- 1 8 . 6 8 0 . 1 2 , δ1 3C-C o r g ( ‰)=- 2 3 . 6 30 . 0 9 , δ 1 5N-T N( ‰)=6 . 2 5 0 . 1 3 , δ 1 5N-N o r g( ‰)= 6 . 4 8 0 . 2 1 ; M S C N I - 3的 δ 1 3C- T C ( ‰)=- 1 0 . 6 4 0 . 1 2 , δ1 3C-C o r g( ‰)= - 2 2 . 5 70 . 1 2 , δ 1 5N-T N( ‰)=4 . 6 80 . 1 5 , δ 1 5N- N o r g( ‰)= 4 . 7 8 0 . 2 4 , 详细列于表 4 。数据 分析其 δ 1 5N定值不确定度水平与国外标准物质相 当, 因其是基体型标准物质, δ 1 3C定值不确定度水平 较国内外相关纯品型标准物质稍高。 4 结论 本次研制的标准物质在研制过程严格按照 I S O 导则 3 5和 国家一级标准物质规范 的要求执行。 所采集的标准物质候选物样品涵盖了“ 潮间带海 岸带深海” 由近至远的海洋沉积物, 具有较好的 区域代表性。该套标准物质是国内首套以海底沉积 物为介质的基体型碳氮稳定同位素标准物质, 较国 表 4 标准物质的标准值和扩展不确定度 T a b l e4 C e r t i f i e dv a l u e sa n de x p a n d e du n c e r t a i n t yo ft h e s t a n d a r ds a m p l e s 样品编号测试参数 算术平均值 Xa( ‰) 标准偏差 S ( ‰) 定值 不确 定度 u c h a r 标准值 ( ‰) 标准 不确 定度 UC R M M S C N I - 1 δ 1 3 C- T C- 8 . 2 20 . 0 50 . 0 1 8 8- 8 . 2 20 . 1 5 δ 1 5 N- T N3 . 9 90 . 10 . 0 3 6 8 3 . 9 90 . 1 4 δ 1 3 C- Co r g- 2 0 . 7 90 . 0 90 . 0 3 0 6- 2 0 . 7 9 0 . 1 1 δ 1 5 N- No r g3 . 80 . 1 10 . 0 4 0 2 3 . 8 00 . 1 8 M S C N I - 2 δ 1 3 C- T C- 1 8 . 6 80 . 0 70 . 0 2 5 2- 1 8 . 6 8 0 . 1 2 δ 1 5 N- T N6 . 2 50 . 10 . 0 3 6 36 . 2 50 . 1 3 δ 1 3 C- Co r g- 2 3 . 6 30 . 0 70 . 0 2 3 6- 2 3 . 6 3 0 . 0 9 δ 1 5 N- No r g6 . 4 80 . 1 20 . 0 4 1 76 . 4 80 . 2 1 M S C N I - 3 δ 1 3 C- T C- 1 0 . 6 40 . 0 50 . 0 1 8 9- 1 0 . 6 4 0 . 1 2 δ 1 5 N- T N4 . 6 80 . 10 . 0 3 4 3 4 . 6 80 . 1 5 δ 1 3 C- Co r g- 2 2 . 5 70 . 1 40 . 0 4 8 9- 2 2 . 5 7 0 . 1 2 δ 1 5 N- No r g4 . 7 80 . 1 70 . 0 6 1 1 4 . 7 80 . 2 4 内外研制的纯品型标准物质定值信息丰富、 组分多; 其均匀性、 稳定性均达到国家一级标准物质要求, 标 准值和定值不确定度合理。该套标准物质的应用范 围广, 不仅可应用于分析仪器的检定与校准, 还可校 正与监控样品实际基体效应对 δ 1 3C和 δ1 5N测试结 果的影响, 尤其对实际样品测试中的样品前处理过 程( 如盐酸除无机碳过程等) 具有较好的质量监控 与评价作用。可作为实验室内工作标准物质, 用作 其日常测试中样品前处理流程与仪器分析等测试过 程的质量监控, 以供海洋、 地质、 生态和环境等相关 领域学者用于校准实验仪器、 评价分析方法、 控制检 测质量, 保证实验检测结果的权威性、 公正性、 可比 性和准确性。 5 参考文献 [ 1 ] A p o l i n a r s k aK , Wo s z c z y k M, O b r e m s k aM. L a t e We i c h s e l i a na n dH o l o c e n e p a l a e o e n v i r o n m e n t a l c h a n g e s i nN o r t h e r nP o l a n db a s e do nt h eL a k eS k r z y n k ar e c o r d [ J ] . B o r e a s , 2 0 1 2 , 4 1 ( 2 ) 2 9 2- 3 0 7 . [ 2 ] G r a f e n s t e i nU V , B e l m e c h e r iS , E i c h e rU , e ta l . T h e o x y g e n a n d c a r b o n i s o t o p i c s i g n a t u r e so fb i o g e n i c c a r b o n a t e si nG e r z e n s e e , S w i t z e r l a n d , d u r i n gt h er a p i d w a r m i n ga r o u n d1 4 , 6 8 5y e a r sB Pa n dt h ef o l l o w i n g i n t e r s t a d i a l [ J ] .P a l a e o g e o g r a p h y ,P a l a e o c l i m a t o l o g y , P a l a e o e c o l o g y , 2 0 1 3 , 3 9 1 ( P a r t B ) 2 5- 3 2 . [ 3 ] 陈立雷, 张媛媛, 贺行良, 等. 海洋沉积物有机碳和稳 定氮同位素分析的前处理影响[ J ] . 沉积学报, 2 0 1 4 , 3 2 ( 6 ) 1 0 4 6- 1 0 5 1 . C h e nLL , Z h a n gYY , H eXL , e t a l . T h er e s e a r c ho n s a m p l e - p r e t r e a t m e n t o f o r g a n i c c a r b o n a n d s t a b l e 97 第 1期秦德谛, 等 渤海东海海洋
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