Picarro 水同位素分析仪应用合集（一）

在海水和卤水等高含盐量水稳定同位素测试过程中，盐积聚可能会影响基于激光的光谱分析系统的精度、漂移和记忆效应。Picarro盐衬管可轻松快速地安装到Picarro高精度汽化器中。当注入溶解性总固体(TDS)高的水样在汽化器室内汽化时，衬管网格能够捕获高达80%的盐沉淀物。这显著减少了汽化器中盐的积聚，从而将海水分析的运行时间延长到24小时。这种插件可在几分钟内拆除、清洁和重新安装。（如下图所示）

经证明，Picarro水同位素分析仪系统能够精准地测量海水（含盐量高达3.46%）和高含盐量水样品 (339.4 g/L)。

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加拿大戴尔豪斯大学海洋学系科学家们提供多组实验室间比较的结果，评估CRDS技术对海水同位素（δ¹⁸O）的测量精度与准确度，以及利用CRDS技术对水同位素（δ¹⁸O）测量同IRMS测量的一致性，此外，还讨论了盐分对CRDS仪器的影响以及解决方案。对大西洋东北深海长时间的监测对比发现，四个年份不同实验室间检测的同位素平均值偏差仅为0.03‰，但单个实验室的测量精度与平均精度要高于同一样品不同实验室间的测量精度，这主要是因为采样方式的差异及分析数据集的差异决定，并不是水体自身变化。

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华盛顿大学Andrew J. Schauer等学者采用Picarro L2140-i 超高精度液态水同位素分析仪，在原测样方法的基础上对其进行改进，通过减少样品注射次数和延长每个注入样品的分析时间来获得更高的¹⁷O和¹⁷O-盈余测量精度，为简单的和连续测量δ¹⁸O δ¹⁷O δD和¹⁷O-盈余提供了可能。

通过改进Picarro L2140-i的测量方法，使原本¹⁷O-excess确保精度在15 per meg能提高到8per meg；这个质的提升可以为更多的科研学者们解决质谱仪做¹⁷O-盈余繁杂，需要将样品寄到国外实验室并支付高额的测样费用的烦扰。

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上图为了帮助展示¹⁷O-盈余是如何表现出来的，可以用不同斜率的过程矢量图。在这个例子中，来自Luz和Barkan(2010)，展示了¹⁷O-盈余的海洋水蒸气起源。在海洋附近形成的水汽(100%湿度)将遵循平衡分馏，斜率为0.529，使¹⁷O相对于全球大气降水线略有减少。现在扩散到干燥的空气中，斜率下降到~0.518。这导致水蒸气中的¹⁷O-盈余，这将随着气团的相对湿度而演变。

在潮湿的热带和亚热带地区，¹⁷O-盈余是调查过去和现在的水文地质循环的重要而独特的示踪方法，该研究展示了位于东亚季风区一个海岛上两年的降水¹⁷O-盈余记录，并重建了水汽源区域的相对湿度。结果表明，亚热带岛屿降水¹⁷O-盈余在很大程度上是由海洋蒸发过程中的扩散分馏决定。冲绳岛上¹⁷O-盈余表现出明显的季节因素。根据降水¹⁷O-盈余，使用简单的蒸发模型，即可重建海洋水气源区域中经海表温度归一化的相对湿度，与观测到的相对湿度表现出很好的一致性。

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上图为冲绳降水氧同位素比和气象数据的关系图：

（a）月降水δ¹⁸O和δ¹⁷O加权平均值

（b）细线为每周降水¹⁷O-盈余，粗线为每月降水¹⁷O-盈余的加权平均值

（c）气象站记录的每月相对湿度

（d）气象站记录每月降水量（蓝线）和气温（红线）

国际原子能机构（IAEA）的Len Wassenaar通过测试得知，仅需要修改进样程序，即可使得CRDS技术的¹⁷O-盈余测量精度从只达到10-15per meg，改进为可与质谱法相比甚至更好的精度。

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北京师范大学水科学研究院使用Picarro L2140-i液态水同位素分析仪，用于地下水年代学、水文学稳定同位素检测与示踪研究。

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伯尔尼大学气候和环境物理系开发了一种新方法，从石笋中提取微升量的水，并进一步分析其水同位素。包裹体水可通过粉碎约1克方解石样品来提取，其中释放的水（~0.5–5微升）直接用干氮吹扫至Picarro L2140-i分析仪直接测定水同位素，无需预先处理水分子。后期将这一新方法应用于瑞士西北部汝拉山Milandre洞穴的两块石笋M6和M8上。在此之前，对当地降水和洞穴滴水进行了彻底的水同位素监测，以了解最终在洞穴流体包裹体中发现的水同位素的意义。

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伯尔尼大学开发的测量流程。石笋样品破碎后，释放的水被直接吹扫到Picarro分析仪。

中国科学院成都山地灾害与环境研究所通过使用液态水同位素分析仪（Picarro L2120-i）测定100ml水样的同位素成分，实验表明雨水的同位素比率表现出明显的季节变化，雨季的值较低，旱季的值较高。δ¹⁸O与环境变量（降雨量和温度）的周期特征对比表明，2012-2018年期间，研究区降雨量和温度与雨水δ¹⁸O值呈负相关，雨季的d-excess（平均值19.5）低于旱季的d-excess（平均值21.38）。旱季开始和结束时的极少量降雨事件具有较高的同位素特征值，而雨季频繁的大雨通常具有更低的值。

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云南大学田立德实验团队韩姣姣博士，以丽江地区的森林类型云南松为研究对象，使用Picarro L2130-i水同位素分析仪通过对大气水汽、降水、土壤及植被等水体同位素的原位观测，开展地表蒸散发过程研究，结合箱室法估算了植被蒸腾占蒸散发的比率(T/ET)。研究成果为高寒森林生态系统水文循环研究提供了新的思路，并为森林生态系统保护乃至古同位素档案研究提供了潜在的应用价值。

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上图为丽江站的地理位置(a)，丽江站在云贵高原的位置(b)和观测点的景观照片(c)

由中国科学院青藏高原研究所、中国科学院空天信息创新研究院、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所64名科考队员组成的“巅峰使命”珠峰科考浮空艇综合科考团队。使用我国自主研发的极目一号III型浮空艇平台搭载了包括Picarro L2130-i水汽同位素分析仪在内的多种分析仪器与设备，到达海拔9032米的高度，获得了珠峰地区大气水汽传输和温室气体垂直变化过程关键科学数据，为揭示西风传输影响下的青藏高原环境变化提供了重要科学依据。

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为了探讨陆地天气尺度降水事件的定量重建（如极端降水等），来自中国科学院地球环境研究所、西安地球环境创新研究院和中国科学院广州地球化学研究所的多位研究者共同开展了对陆生蜗牛壳体进行了超高分辨δ¹⁸O的分析测试，同时利用Picarro L2130-i液态水同位素分析仪获得了日常降水的氧同位素结果；对比发现两者在细节和整体趋势上的波动均高度相关，表明蜗牛壳体可用于研究和重建天气时间尺度上的降雨变化，实现对区域天气尺度降水事件的“一对一”定量重建。

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