水汽稳定同位素组成(δv)可以为水循环研究提供大量有价值的信息。近年来,稳定同位素红外光谱技术(isotope ratio infrared spectroscopy,IRIS)的发展为获得高时间分辨率的水汽稳定同位素原位测量数据提供了可能。在水汽稳定同位素组成...水汽稳定同位素组成(δv)可以为水循环研究提供大量有价值的信息。近年来,稳定同位素红外光谱技术(isotope ratio infrared spectroscopy,IRIS)的发展为获得高时间分辨率的水汽稳定同位素原位测量数据提供了可能。在水汽稳定同位素组成研究取得了巨大进展的同时,适时对δv及其在生态系统水循环应用的研究进展进行综述,可以为后续研究提供借鉴和参考。从5个方面对水汽稳定同位素组成的研究进行了详述,分别是:1水汽稳定同位素分析仪的在线校正;2δv的变化规律;3氘过量的变化特征;4蒸散发组分的区分;5叶片水18O富集的估算。目前水汽稳定同位素的观测站点十分稀少,尽快建立全球的水汽稳定同位素观测网络并进行长时间的连续观测,将大大促进生态系统水循环和生态过程解析及其模拟方面的研究。同时,将稳定同位素在线观测数据和通量观测以及遥感模型结合起来,可以更好地揭示区域乃至全球水循环模式和机理机制。展开更多
几乎所有小的气相分子(如H2O,CO2等)均具有独特的近红外吸收光谱,在负压条件下,每种微小的气相分子都拥有一对一的特征光谱线,基于这一原理人们开始使用激光光谱(IRIS)技术来准确分析气体样品中的同位素组成。该方法克服了传统同位素比...几乎所有小的气相分子(如H2O,CO2等)均具有独特的近红外吸收光谱,在负压条件下,每种微小的气相分子都拥有一对一的特征光谱线,基于这一原理人们开始使用激光光谱(IRIS)技术来准确分析气体样品中的同位素组成。该方法克服了传统同位素比质谱(isotope ratio mass spectrometry,IRMS)方法的局限性,已经成为公认的高精度、高灵敏度和高准确度的痕量气体检测方法。以大气水汽稳定同位素研究为例,大气水汽稳定同位素组成对水汽源区及其通道上的输送过程等水循环研究有着重要的指示意义。激光光谱技术使得大气水汽氢氧稳定同位素(δ^18O和δD)野外原位连续高分辨率观测成为可能。但是,其观测精度和准确度受仪器运作特点、不同浓度大气水汽对特定光谱吸收性的敏感性差异等因素的影响,通常观测结果具有明显的非线性响应问题。因此,有必要对仪器观测过程中出现的各种偏差进行校正,但现阶段许多用户对新观测技术的国际校正方法尚不清楚。因此,基于波长扫描-光腔衰荡光谱(WS-CRDS)技术的大气水汽同位素观测系统(Picarro L2120-i),通过可调谐二极管激光器(Tunable Diode Laser,TDL)发射可被待测气体分子所吸收的不同波长的激光,测量不同波长下的衰荡时间(即有样品吸收的衰荡时间);TDL发射不能被待测气体吸收的不同波长的激光,测量每个波长下的衰荡时间(相当于无样品吸收的衰荡时间)。通过分析有无样品吸收的衰荡时间差,高精度计算待测气体的分子浓度,进而计算水汽稳定同位素组成。从记忆效应、漂移效应、浓度效应等方面,系统建立了一套准确可靠的大气水汽稳定同位素观测流程与校正方法,为正在使用或将要使用此类设备的研究人员提供参考,以获得高精度和高可靠性的大气水汽稳定同位素观测数据。展开更多
文摘水汽稳定同位素组成(δv)可以为水循环研究提供大量有价值的信息。近年来,稳定同位素红外光谱技术(isotope ratio infrared spectroscopy,IRIS)的发展为获得高时间分辨率的水汽稳定同位素原位测量数据提供了可能。在水汽稳定同位素组成研究取得了巨大进展的同时,适时对δv及其在生态系统水循环应用的研究进展进行综述,可以为后续研究提供借鉴和参考。从5个方面对水汽稳定同位素组成的研究进行了详述,分别是:1水汽稳定同位素分析仪的在线校正;2δv的变化规律;3氘过量的变化特征;4蒸散发组分的区分;5叶片水18O富集的估算。目前水汽稳定同位素的观测站点十分稀少,尽快建立全球的水汽稳定同位素观测网络并进行长时间的连续观测,将大大促进生态系统水循环和生态过程解析及其模拟方面的研究。同时,将稳定同位素在线观测数据和通量观测以及遥感模型结合起来,可以更好地揭示区域乃至全球水循环模式和机理机制。
文摘几乎所有小的气相分子(如H2O,CO2等)均具有独特的近红外吸收光谱,在负压条件下,每种微小的气相分子都拥有一对一的特征光谱线,基于这一原理人们开始使用激光光谱(IRIS)技术来准确分析气体样品中的同位素组成。该方法克服了传统同位素比质谱(isotope ratio mass spectrometry,IRMS)方法的局限性,已经成为公认的高精度、高灵敏度和高准确度的痕量气体检测方法。以大气水汽稳定同位素研究为例,大气水汽稳定同位素组成对水汽源区及其通道上的输送过程等水循环研究有着重要的指示意义。激光光谱技术使得大气水汽氢氧稳定同位素(δ^18O和δD)野外原位连续高分辨率观测成为可能。但是,其观测精度和准确度受仪器运作特点、不同浓度大气水汽对特定光谱吸收性的敏感性差异等因素的影响,通常观测结果具有明显的非线性响应问题。因此,有必要对仪器观测过程中出现的各种偏差进行校正,但现阶段许多用户对新观测技术的国际校正方法尚不清楚。因此,基于波长扫描-光腔衰荡光谱(WS-CRDS)技术的大气水汽同位素观测系统(Picarro L2120-i),通过可调谐二极管激光器(Tunable Diode Laser,TDL)发射可被待测气体分子所吸收的不同波长的激光,测量不同波长下的衰荡时间(即有样品吸收的衰荡时间);TDL发射不能被待测气体吸收的不同波长的激光,测量每个波长下的衰荡时间(相当于无样品吸收的衰荡时间)。通过分析有无样品吸收的衰荡时间差,高精度计算待测气体的分子浓度,进而计算水汽稳定同位素组成。从记忆效应、漂移效应、浓度效应等方面,系统建立了一套准确可靠的大气水汽稳定同位素观测流程与校正方法,为正在使用或将要使用此类设备的研究人员提供参考,以获得高精度和高可靠性的大气水汽稳定同位素观测数据。
