在水生系统中溶解N2同位素的高精度分析技术:生物地化学应用和溶解平衡同位素效应的确定

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 地质化学 地质化学
• 分析化学 分析化学

背景情况:

• 溶解的二气体 (δ¹⁵N-N₂) 的同位素组成对于理解水中循环至关重要.
• 需要高精度的测量来区分大气N2和生物地球化学信号.
• 溶解平衡同位素分离N₂及其温度/盐度依赖性需要精确的量化.

研究的目的:

• 介绍一种新技术,用于高精度测量δ¹⁵N-N₂和相关的惰性气体.
• 在各种温度和盐度中重新确定溶解N₂的溶解平衡同位素效应.
• 能够准确地追踪水生环境中的循环路径.

主要方法:

• 开发了采样,处理和动态双入口质谱学的新方法.
• 实现了高精度测量 δ15 N-N2 , δN2 / Ar), δ40 / Ar / 36 Ar 和 δKr / N2 .
• 进行了空气-水平衡实验,以确定N₂可溶性平衡同位素效应.

主要成果:

• 这种技术证明了 δ¹⁵N-N₂ (0.006‰) 和 δ(N₂/Ar) (0.41‰) 的出色可重复性.
• 量化了N₂可溶性平衡同位素效应 (ε) 作为 ε(‰) = 0.753 - 0.004•T (°C) 与~0.001‰的不确定性.
• 在~0-30 psu. 的盐度上没有发现同位素效应的显著依赖性.

结论:

• 新方法可以精确测量溶解的N2同位素和惰性气体比率.
• 同时测量N₂和惰性气体,可以量化来自生物地化学来源的多余N₂.
• 该技术广泛适用于海洋,沿海和淡水系统,用于描述循环.