《穩定同位素分析實驗》主要內容包括三大部分。其中，前三章為穩定同位素基礎理論部分，主要介紹穩定同位素的基本理論知識，穩定同位素質譜儀分析原理及其操作規範，以及同位素分析所用的樣品制備方法。第四章為基礎實驗部分，包括了十個代表性的基礎實驗，較全面地涵蓋了地球科學、環境科學、其他相關學科領域所涉及的基礎實驗，任課教師可根據不同學科專業選做相應的實驗項目。第五章為綜合設計性實驗部分，包括六個實驗，強調綜合性和研究性，注重培養學生的實驗設計能力和創新意識，學生可根據自身的興趣選做不同的實驗。

《穩定同位素分析實驗》可以作為高等院校地質學、地球化學、環境科學、大氣科學、油氣資源勘查、地質工程等專業的本科生和研究生教學和研究的實驗指導書，同時也可供穩定同位素領域相關人員閱讀。

章穩定同位素基礎理論1

節同位素1

第二節同位素分餾效應3

第三節同位素的表示方法8

第四節同位素標準物質9

第五節氣體穩定同位素特征12



第二章氣體穩定同位素分析技術19

節質譜儀的發展和分類19

一、質譜法19

二、質譜儀發展簡史20

第二節質譜儀的工作原理和結構20

一、進樣繫統21

二、離子源22

三、質量分析器23

四、離子接收器24

五、真空繫統26

六、計算機繫統26

第三節同位素質譜儀的主要技術指標27

一、質量範圍27

二、分辨率27

三、靈敏度28

四、精密度28

五、準確度29

六、線性29

七、峰頂平坦度29

八、峰形30

九、繫統穩定度31

第四節同位素質譜分析的影響因素32

一、記憶效應32

二、質量歧視效應33

三、疊加/雜質峰33

四、強峰拖尾34

五、本底34



第三章樣品制備技術35

節離線制備法35

一、碳同位素樣品制備35

二、氮同位素樣品制備37

三、氧同位素樣品制備38

四、硫同位素樣品制備39

第二節在線制備法41

一、雙路進樣-氣體同位素質譜儀41

二、多用途在線氣體制備裝置-同位素質譜聯用儀41




第四章基礎實驗51

實驗一在線碳酸鹽碳、氧同位素分析實驗51

實驗二固體有機碳同位素分析實驗54

實驗三溶解無機碳同位素分析實驗57

實驗四溶解有機碳同位素分析實驗59

實驗五黑色頁岩氮同位素分析實驗62

實驗六植物葉片氮同位素分析實驗65

實驗七水中硝酸鹽氮同位素分析實驗67

實驗八黃鐵礦硫同位素分析實驗69

實驗九碳酸鹽晶格硫同位素分析實驗72

實驗十苔蘚植物硫同位素分析實驗75



第五章綜合設計性實驗77

實驗十一地質突變時期海洋碳循環研究77

實驗十二大氣硫同位素特征及分餾規律探討79

實驗十三水體中三氯乙烯降解過程中的碳同位素分餾81

實驗十四多形態氮同位素處理與不同區域的氮源示蹤82

實驗十五不同水源產地水的氫、氧同位素特征84

實驗十六生物體的碳、氮同位素在食物網中的傳遞85



附錄86

附錄1氣體同位素的重要核素86

附錄2部分國際和國家氣體穩定同位素標準物質87

附錄3常用術語90



參考文獻94

穩定同位素地球化學是地球化學的一個重要分支。近年來，隨著穩定同位素分析測試技術和理論研究的不斷發展，其在地球科學、環境科學、生態科學、生命科學等多個學科領域得到了廣泛的應用。穩定同位素分析實驗課程可以幫助學生掌握穩定同位素地球化學基礎知識和基本實驗操作，掌握實驗數據的處理和實驗結果的分析；培養學生分析問題和解決問題的能力。穩定同位素實驗課程對於培養學生的實踐能力和提升專業素質都起著重要的作用。

本教材主要內容包括穩定同位素理論基礎，穩定同位素質譜儀分析原理及相關技術指標,氣體穩定同位素,樣品制備的原理和方法。同時本書包括了十個代表性的基礎實驗，較全面地涵蓋了地球科學、環境科學、其他相關學科領域所涉及的基礎實驗，任課教師可根據不同學科專業選做相應的實驗項目。綜合設計性實驗部分，包括六個實驗，強調綜合性和研究性，注重培養學生的實驗設計能力和創新意識，學生可根據自身的興趣選做不同的實驗。

本教材由宋虎躍組織編寫和定稿，參與本教材編寫的有杜勇（基礎實驗部分）、朱園園（綜合設計性實驗部分）、邱海鷗（基礎理論部分）等。

本教材的編寫得到了中國地質大學（武漢）資產與實驗設備處的大力支持，在此表示感謝。此外,本教材的編寫得到中國地質大學(武漢)2019年實驗教材項目(SJC-201912)的資助，在此感謝。本教材基礎理論部分參考了國內多本相關教材，在此一並表示感謝。

由於編者的水平和經驗有限，本教材的編寫可能存在各種不足和疏漏，懇請讀者給予批評指正。



編者

2019年10月