ECS 8070-IRMS-IRIS 大气13C 14C 同位素在线测量系统

       严重的空气污染和逐渐变暖的气候是目前人类社会面临的重大威胁。据世界卫生组织估计，全球90%的人口呼吸的空气都是不健康的，每年因空气污染而早逝的人数高达700万。全球变暖则可触发一系列难以预测的极端天气和气候灾害，给人们的生命健康和财产**带来巨大隐患。空气污染、全球变暖这两大全球性环境问题，都与含碳物质（例如黑碳、二氧化碳、甲烷）排放密切相关。这些物质既可通过自然过程排放（例如森林火灾），亦可通过人类活动产生（例如机动车尾气、工厂废气），一旦排放到大气中，很难通过常规手段进行区分。放射性碳同位素（14C）分析，是解决此难题的强有力技术手段。这是因为化石燃料不含14C（14C半衰期：5730±40年），而现代生物质的14C丰度与当前大气的14C丰度一致，因此，通过测量大气中含碳物质的14C，能可靠估算化石燃料燃烧对大气碳质组分的贡献。为空气污染控制、碳减排政策效力评估提供科学依据。

       大气14C的测定中有两个难点，**在于设备昂贵，**在于样品制备复杂。而对于实验来说，样品制备带来的干扰可能性更高。一般我们无法直接测试14C，需要对大气进行采集和纯化之后直接测试，或者使用 Zn-Fe 法将纯化的CO2 还原成石墨，制成靶后用加速器质谱仪进行14C测定。为解决大气14C测定的两大痛点：设备昂贵和样品制备误差大，我们特别向各位老师提供一揽子解决方案——ECS 8070-IRMS-iRIS 13C 14C同位素测量系统。ECS 8070-IRMS-iRIS 13C 14C同位素测量系统是一个集CO2浓缩和纯化为一体，用于分离和检测大气中CO2的C稳定和放射性同位素分析设备。

图1. ECS 8070-IRMS-14C 大气CO2浓度，δ13C和14C分析仪

       整套设备由四部分组成：1、Air CO2 PSM现场取样器；2、ECS 8070元素分析仪；3、ID Micro桌面质谱仪；4、PEM iRIS 14C分析仪

模块介绍

1、**性的现场取样器——Air CO2-PSM

       该装置允许任何操作人员直接在现场收集纯CO2样品，不再需要样品袋/瓶。该装置结构紧凑，重量轻，可充电。

• 重量轻，仅3kg，随时可用，便于野外携带
• 高流量泵，快速取样
• 可充电电池，每次充电多达20个样品-快速充电，5小时完全充电
• 快速便捷样品管更换
• H2O、VOC、NOx高效捕集器，捕集器易于更换
• 规格：14 x 16 x 40 cm

2、ECS 8070元素分析仪

       **的ECS 8070大气CO2 同位素前处理设备是一种强大而有用的仪器，能够在短时间内（10-60分钟）捕获和分离每个样品（10-100 mg）相对大量的CO2。采用吸附/解吸原理，用**的纯化线路，可以消除水、VOC和NOX，只留下纯CO2气体。使用自动空气泵吸附/解吸使得系统使用非常简单，通过新的C-Quantum CO2吸附系统，可以通过自动再生系统处理大量的CO2，与其他系统相比，测量精度高，性能更好。ECS 8070 大气CO2兼容性高，容易对接各类同位素检测设备以测定碳稳定同位素（IRMS）和放射性成因14C的同位素比值。

• 自动化操作，用户使用友好
• 允许更好的使用消耗品，并自动监控其状态，自动泄露测试
• 三种可选配置：仅吸附、仅解吸、根据需要完成吸附/解吸循环
• 用户可以设置所有的仪器参数，包括CO2捕集阱温度，载气压力和解吸时间
• 便携式，可充电和轻量级的现场取样器
• 专用CO2烘箱，快速加热和冷却循环
• 功能强大的测试软件，结果可视化
• 兼容性高，容易对接各类同位素检测设备以测定碳稳定同位素（IRMS）和放射性成因14C的同位素比值

性能指标

*说明：后接ID Micro桌面质谱仪测试13C同位素比率，分析测试时间10min/样品；

          后接PEM iRIS 14C分析仪测试14C同位素比率，分析测试时间1h/样品。

3、ID Micro桌面质谱仪

       新一代ID Micro桌面同位素比质谱仪彻底打破了质谱设备的使用限定条件。它无需专门的实验室、体积极小，可以安置在桌面上，因此我们称之为桌面质谱仪。ID Micro 和ECS8070联用，能快速测定大气样品中的δ13C。

• 体积小巧（长70cm，宽30cm，高47cm），占用空间小
• 可插拔可互换的高灵敏度离子源，更换快捷
• 真空泵流速可选：70 L/s或250 L/s，取决于所需的���敏度
• 操作简单，使用方便，无需专人进行
• 免维护操作
• 低功耗，低成本

       用现场采样器从不同地方采集4组大气样品， 通过8070 AIR_CO2 和 IRMS进行重现性测试，结果如下：

表1. 四个不同地理位置大气CO2的δ13C比率，（单位：‰）

4、PEM iRIS 14C分析仪

       PEM iRIS便携式放射性14C同位素分析仪基于分布反馈量子级联激光器（DFB-QCL）整合光腔衰荡光谱技术（CRDS），能够高频高精度定量测量14CO2或14C。放射性碳是化石燃料向大气排放二氧化碳的示踪剂，也被用于考古材料的年代测定，以及更为广泛的被用于石油、天然气和核工业等领域。通常情况下，放射性碳由加速器质谱（AMS）以极高的成本和几天甚至几周的分析周期获得；而PEM iRIS便携式14C同位素分析仪则可以在低成本的和30~60分钟内获得相关数据，这标志着放射性碳分析检测手段的重大突破。

主要特点

• 高精度14CO2 CRD线性吸收平台
• 纯CO2分析消除N2O干扰
• 整合14C 参照系统 （sir-14C）
• 易于整合外部模块和串联分析仪，用于不同形态样品分析和同位素分析，如12CO2 , 13CO2 和/或CO17O，CO18O
• 体积小巧、操作方便、测量快速

性能指标

光源	分布反馈量子级联激光器（DFB-QCL）
主机测试样品相态	纯CO2气体
*小样品含碳量	10mg
测试时间	30~60min
精度（pMc）	<1%
干扰	13C16O2（T>170K）  N2O>0.3ppb
标样和参考气	放射性碳标样，**SI可溯标准
测量室容积	~500ml
制冷方式	闭路式斯特灵制冷
功耗	120/240V,~1000W
水平投影尺寸	0.7m2