1、1適用范圍22取樣方案的設計22.1對擬研究問題的分析及理論準備 22.2環境同位素方法選擇 32.3采樣點線的布置與時間安排 43常用環境同位素分析水樣采集 53.1野外取樣準備5野外作業準備 6.取樣瓶要求6.3.2不同水樣采集技術要求 7降水（雨和雪）樣品的采集 7地表水樣品的采集7.非飽和帶水樣品的采集8地下水樣品的米集 .8.地熱樣品的采集8.4 樣品采集數量、保存時間 95取樣方法、程序與步驟105.1 14C水樣采集105.2降水同位素分析采樣技術步驟 135.3地下水中的18O和2H分析樣145.4氚樣品米集145.5水中溶解無機碳的13C取樣145.6硫酸鹽樣的采取145.7

2、間接測年示蹤劑CFC（氟氯化碳）分析水樣的采集 156水樣采集注意事項17表2-1可用于地下水測年的環境同位素 4表4-1樣品采集數量、保存時間 9表5-1野外堿度測定值與取樣體積的關系 14圖5-1錐形沉淀器示意圖 11圖5-2 玻璃瓶采集CFC分析水樣方法一示意圖 16圖5-3 玻璃瓶采集CFC分析水樣方法二示意圖 17附表1:同位素取樣標簽樣式附表2:環境同位素分析送樣單樣式附表3:野外取樣記錄表樣式1適用范圍本導則適用于中國地質調查局全國地下水資源及其環境問題調查評價項目所 屬工作內容開展同位素水文地質研究的方案設計和樣品采集過程規范化。環境同位素在水文地質中的應用研究在我國已有20多

3、年的歷史，其成果極大地豐富了水文地質研究內容，推動了現代水文地質學的發展。但到目前為止，還沒有一 個較統一的和基本的應用指導原則（或規范），直接影響了研究成果質量及成果評價。 對希望利用環境同位素技術解決專門水文地質問題的人來說，無論是熟悉了這門技 術，還是初次使用，面臨的首要問題都是取樣方案的合理設計和樣品采集問題。針對 全國地下水資源及其環境地質問題調查評價項目的總體思路、目標任務和階段安排， 在強調有效、經濟和可操作的前提下，遵照確保樣品的代表性、可靠性、可比性、系 統性和科學性原則，特制定環境同位素水文地質研究“方案設計與樣品采集”導則， 隨著工作的進一步開展，將經進一步完善后，形成應

4、用指南。術語說明：IAEA 國際原子能機構。CFC氟利昂。2取樣方案的設計取樣方案的設計是指就某一具體的水文地質問題而制定的環境同位素樣品采集 計劃，主要內容包括：對擬研究問題的分析及理論準備，環境同位素方法選擇，采樣 點、線的布置及采樣時間安排。2.1對擬研究問題的分析及理論準備環境同位素技術是通過對物質在原子核層次記錄的信息的提取分析來追索物質 運動過程的。具體地說，就是利用放射性同位素的計時性和穩定同位素的分餾性開展 研究工作。在過去的30年里，環境同位素在測定地下水年齡，測定地下水溫度，示 蹤地下水運動及示蹤地下水化學成分的形成過程等方面都顯示出了比常規技術更有 效、針對性更強和極少受

5、環境干擾的特點。要設計好環境同位素技術應用方案，就需要學習環境同位素基本知識及其相關理 論，重點是掌握其要點和應用的限制條件。例如，為了資料處理學習和掌握溶質運移 理論是有益的，收集和分析國內外典型的已有環境同位素研究成果可幫助設計構思， 對擬解決問題區的各種水的及地層相關環境同位素資料進行收集、分析是提高應用效率和工作質量的重要步驟，且有助于對具體方法的選擇。方案設計需針對具體問題來做。一般來說，研究問題越明確應用效果就越好。對 擬解決問題進行分析，應努力尋找常規方法難以解決問題的根本原因或給出待解決問 題的幾種可能結論，進而提出幾種基本推測，概化出幾種模式，并反復比較這些模式 的差異所在（

6、矛盾焦點）。例如，確定地下水補給面積，可根據地形、地貌條件、地 質、水文地質條件提出幾種基本看法或推測模式，為設計提供設想。根據這些基本看 法或推測模式來部署設計方案，要重視基礎地質條件的分析，應時刻牢記我們要解決 的是水文地質問題。針對全國地下水資源及其環境地質問題調查評價項目，環境同位素應著重于對地下水循環更新變化過程的分析，重點應放在地下水年齡測定及相關元素同位素組成變 化研究，特別是應加強地下水、地表水相互關系研究。首先在八大區片分別建立不同 水同位素調查研究剖面，以此為基礎，展開深入研究工作。2.2環境同位素方法選擇視所要解決的問題，根據同位素特點和局限性選擇有關的環境同位素。例如，

7、要 測定地下水的形成年齡可參照表 2-1選擇。目前，我國地下水測年使用最多的環境同位素有 3H和14C兩種放射性同位素。 一般說來，用3H可測定1952年以來補給水的年齡。而用14C可測定3萬年以來形成 的地下水年齡。有些模型年齡或平均滯留時間所確定的范圍這里不推薦。在大平原深 層水的研究可選擇14C和36Cl相結合方法。對測定地下水溫度來說，研究者可根據溫度可能的變化范圍和特點，選擇適當的 同位素溫度計，鑒于測溫不是項目研究的主要內容，這里不推薦具體方法，研究者請 參考有關文獻。研究地下水運動，可選擇水的氫氧同位素，而研究地下水化學成份的 形成（包括地下水污染調查），需要選擇水的氫氧同位素和

8、相關溶解鹽元素的同位素。 例如，對水中硫酸鹽的形成進行研究，即可匹配硫酸鹽的硫同位素等。研究地表水地 下水相互作用可選擇氫氧穩定同位素及其相關元素的同位素，需要具體問題具體分 析，根據具體情況進行選擇。國內外的研究經驗表明，處于同一水體系中的共生同位素往往可提供水體系演化 的統一具有內在聯系的規律性信息，可明顯提高應用研究效果。因此，對于復雜問題,在方法選擇時，經常聯合運用。常用的同位素組合有：D和18O組合、13C和14C組合、3H和14C組合等。已有的研究工作表明，同位素與水化學配套平行取樣，往往可以提 供互補信息。表2-1可用于地下水測定年齡的環境同位素同位素半衰期(a)或過程起源測年域

9、(a)質量制3h12.31宇宙射線 熱核試驗 反應堆1952年以來性能理想 通常適用不同來源、模型選擇、時 間域短、資料系列3H-3He12.31宇宙射線 熱核試驗 反應堆1952年以來直接測定 轉換周期 方法理想咼靈敏質譜計3He的地殼 成因14C5730宇宙射線 熱核試驗 地殼3X 1047X 104普遍適用復雜的化學和冋位素系統 水動力混合36Cl3.06 X 105宇宙射線 熱核試驗 地殼2X 106親水的，適用于 古老地下水，受 化學作用影響 小,適用.A0的確定 不同來源 加速質譜計234/238 u2.5 X 105鈾系元素鏈 衰變5X 105適用非常古老 地下水A0的確定 化學

10、作用解釋18O穩定的自然105一般適用非平衡分餾32Si105宇宙射線 熱核試驗 地殼1000銜接3H,39Ar和 14C,存有冋題.A0值確定 樣量達10m3 計數時間長39Ar269宇宙射線 地殼 2000不受化學作用 影響可與14C 作對比，適用分離過程復雜樣品達 10m3 計數時間長81Kr2.1 X 105宇宙射線5X 105適用古老水待研究4He聚積速度穩定的 105待完善非持恒2.3采樣點線的布置與時間安排在理論分析可能的前提下，根據具體問題要求，設計經濟上可行且可操作的取樣1)取樣點的代表性直接影響成果質量。例如，雨水樣的分析結果往往隨機變化 和季節變化特點較明顯，其數值有時相

11、差12個數量級。為了分析地下水的補給問題, 僅收集一次降水或少量幾次降水，代表性就較差。一般應收集全月降水，月末取混合 樣，也就是降雨量的加權值對地下水研究更有用。為對地區性“雨水線”進行統計研 究，取樣點要盡可能考慮對關鍵高程點的控制。在初期或資料較少的情況下，可用淺 層地下水化驗結果統計分析，亦可采用一些小泉水樣的分析結果進行統計。地下水樣 品的代表性問題更重要。一般來說：沿地下水流向的水樣、同一點不同深度的水樣及 同一點不同時間所采的水樣都具有較好的可對比性。結合地下水的動態變化設計水樣有利于解決地下水樣的代表性問題。2）取樣點的密度，它不僅決定于區域同位素地球化學條件，而且決定于研究問

12、 題的尺度、程度和階段，同時還受到同位素分析方法，以及同位素分布統計規律及經 濟條件的制約。對于區域水文地質調查來說，世界降水同位素資料和全國大氣降水同 位素分析資料都是確定取樣點密度可參考的依據。而根據分析結果總結出的高程效 應、緯度效應、大陸效應、溫度效應和雨量效應等可作為設計取樣點空間分布密度和 時間間隔的依據。將具體同位素分析方法及其同位素分布的統計規律有機結合，可使 取樣密度接近最佳。對大、中比例尺的調查或研究點上的工作，應盡可能采用定深取 樣技術。例如，在礦區地下水的調查中，可在不同開采水平、不同出水點取樣，實踐 證明，可收到良好效果。3 ）點、線的布置形式。采樣點往往呈線狀（剖面

13、線）布置，一般平行于地下水 流向或垂直于地表水體走向布置。 通常沿地下水流線或同一含水層的樣品或同一剖面 線相同深度的樣品利于比較。解決小比例尺區域水文地質問題，往往采用網狀布控取 樣點。4）取樣的時間間隔取決于待解決問題的要求。一般說來，松散孔隙地下水和堅硬巖石裂隙水（不包括巖溶水）一年取一次樣即可。系列樣有利于排除抽水干擾及其 誤差。對具有明顯季節性變化的取樣點，可有選擇地取豐、枯對比樣。對季節變化較 大的巖溶水取樣點，建議每月采一次樣或每個季度采一次樣，且一直堅持1-3年。對大型巖溶水盆地，通常需要35年的采樣分析，才能得出較可靠的結論。根據我國條 件，對有明顯動態變化的巖溶水，至少應取

14、豐、枯季對比樣。值得注意的是我國北方 巖溶水具有明顯的動態滯后特點，相應地應按漲落情況安排采樣時間。某些小河流、 小水庫、小湖泊、小泉點以及淺層地下水等，采樣要考慮季節變化特點。5）樣點的布置應注重系統性，包括不同水的樣品的對應，不同同位素的匹配，同位素與水化學以及與現場易變物理化學指標測定平行進行。同時還應注重與將來資料的解釋方法相配套。和項目總體要求相適應。3常用環境同位素分析水樣采集3.1野外取樣準備根據設計及技術要求采集同位素分析樣品。為了確保樣品質量，在野外樣品采集 時應確保代表性水樣同位素成分不產生分餾。大多數同位素分餾是在水樣采集、運輸、 保存過程中，經由蒸發或擴散引起的?？赏ㄟ^

15、科學的采樣方法和質量可靠的水樣瓶來 減小這種影響。通常情況下，野外采樣應建立在相應的室內研究基礎之上。包括對降 水樣品，應研究氣象及變化圖、氣團運移方向等氣象數據；對于地表水樣品，應研究更新速率及其變化；對于各類地下水品樣，應研究其地質條件及鉆孔資料等。野外作業準備（1）野外記錄本記錄數據要完整，還可通過采樣前盡可能全的填寫采樣單作為 補充或準備（詳細記錄見取樣表和相關野外調查卡片要求）。（2）利用GPS系統、地圖、航片等確定取樣點的地理坐標。（3）測定潛水位（地下水）埋深、采樣深度（地下水或地表水的水下深度）、采樣井 泉條件、雨量計條件、地表水排泄水位條件、氣象條件等。（4） 記錄相關物理化

16、學指標（水溫、pH值、導水系數、Eh值、堿度、現場化學 特征等）有助于同位素分析資料的解譯。（5）對于需長距離運輸的樣品，為了防止空運時水樣結冰造成樣瓶破裂，水樣 裝瓶至2/3為宜。不需要長途運輸的樣品一般要裝滿瓶。（6）所有的水樣必須貼上防水標簽（項目代號/樣品編號/日期/樣號/取樣人/分析項 目等）。并要求與野外記錄相一致。（7）取樣瓶（桶），根據取樣量和取樣種類準備；（8）相關藥品（要按具體要求采購質量可靠的藥品），在國內建議用上海、天津 等大型國企制藥廠的產品，且應注意供貨渠道要可靠性。（9）現場分析用小型玻璃器皿等；（10）照相機（記錄取樣點和取樣過程）；取樣瓶要求水樣品的采集、運輸

17、、保存過程中使用適當的水樣瓶 （桶）很關鍵。水樣瓶和它的 封口必須選用適當的材料并設計成能阻止水分蒸發和擴散的樣式，以避免蒸發和擴散損失。（1）玻璃瓶是最好的保存器皿，只要它的瓶塞不影響其安全性能，至少可保存 10年。（2）用高密度聚乙烯瓶采集S 2H和（S 18O）測定水樣，可保存數月時間。（3）小口瓶最為理想。（4）要求利用帶密封裝置（塑料瓶塞，橡膠塞等）的取樣瓶。（5）新樣瓶需要通過注水和稱量的方法進行長達數月的水量損失測試，質量可靠，才可利用（6）需要長時間保存的水樣（超過數月），應采取相應密封保護措施。3.2不同水樣采集技術要求降水（雨和雪）樣品的采集降雨和降雪的取樣方法通常遵照科學

18、的取樣程序來進行。例如，取樣時間間隔可 能按天、星期、月來進行。在所有情況下，都需要記錄下降水量以便于計算同位素成 分的月、年加權平均值。日常的降雨采樣是能否獲得最多信息和最少蒸發的關鍵。 各樣品可保存在不同的 樣瓶中。當僅僅需要每月的平均成分時，每天的樣品可以集中裝在一個 5升或更大的 存貯瓶（或桶）中。按周或月采集的水樣，所取的標準體積的水有蒸發的可能；因此，同位素成分將 被改變?？捎靡欢ǖ念A防措施來減小這種影響。包括雨量計的物理修正和在采樣瓶底 部加少許礦物油（最少2mm）加以保護，這些油將浮在所采降水樣的上部以減小蒸發。 并要求對所使用的方法進行定期檢驗。用雨量計采取雪樣應特別注意。雪

19、樣應在降雪后最短時間內采集，升華、重結晶、 部分融化、降雨落在降雪上以及由風吹使降雪擾動都會改變降雪最初的同位素含量。 通常雪樣是通過水浴加熱采樣器或加入一定數量的熱水來融化的。這會導致水樣的蒸發或加熱時水蒸氣凝結到雪水中，從而改變同位素成分。在這種情況下該樣品不能用 于同位素比值測試?？捎玫姆椒ㄊ前衙芊獾牟蓸悠鞣旁诃h境溫度下讓雪樣慢慢融化。 將融化樣裝瓶密圭寸用于分析。地表水樣品的采集一般來說，采集地表水樣分析穩定同位素時，除去要注意蒸發和污染外，若取樣設備和經費允許，湖水樣應在近水面位置和深部同時采取，根據水體垂向上的結 構結合其它的物理和化學資料，便可解釋其測試結果。河、溪水樣應在河流中

20、間或其流動部分中采集。沒有與流動河水充分混合的水樣 就可能受蒸發、污染等，而影響樣品的代表性。因此應避免靠近岸邊采滯留水樣。水 庫水樣要盡可能在水庫中心取樣，有條件時要采集剖面樣，分析隨深度變化的同位素 組成。在河流交匯處取樣應特別注意：兩條河流的不完全混合將導致在交匯處下游一定 距離內河水樣品的同位素比值是一個變值。可用經驗關系式計算河、溪交匯處下游的水混合長度，以確定取樣位置，對于大型河流其混合長度可達數十公里323非飽和帶水樣品的采集土壤水分的s 2H和S 18O剖面分布資料記錄了地下水的補給信息。土壤樣品不能 用取樣盒和巖心管來保存和運輸，必須用高密度的塑料瓶(袋)密封以避免蒸發。水

21、樣可通過下述方法來提?。赫婵照麴s、微蒸餾、沸騰蒸餾、壓榨法和離心法采集。也 可利用測滲計和土壤水取樣器采樣。方法的選擇取決于含水量和顆粒大小，注意通過 離心、壓榨、測滲計和土壤水取樣器方法提取的水樣可以用于化學和同位素分析，而 真空蒸餾提取的是純水，只能用于同位素分析。地下水樣品的采集對所有的地下水采樣來說，應盡可能地描述鉆孔水文地質條件，充分利用地球物 理、地球化學研究成果及鉆井記錄資料。 這些信息可用來確定含水層的主要補給特征。天然泉由于常年流動，是采集地下水樣品的理想場所，采樣應注意靠近排泄點以 保證減小大氣污染和氣體逸出。對于抽水井和生產井較容易在地表采樣，觀測井和側壓管取樣則存在一些

22、特殊的 問題。鉆孔中的靜水會產生蒸發引起同位素組成的變化。取樣前應對鉆孔抽水清洗直 至抽出的水量近似等于井筒內水體積的兩倍，或者其Eh、溶解氧、pH等達到穩定狀態。然而這種常規方法，在一定情況下，由于抽水形成的降落漏斗會接受其它水源的 補給，使取得的同位素資料復雜化?？傊?，從井中采集樣品應該考慮：(1) 收集成井資料(測井、試井和成井)，確認井泵類型和放置深度。(2) 確定進水帶、盡可能排除其它層水的混入。(3) 靜態井(觀測井)在取樣前應清洗，在取樣過程中，泵或水斗應該盡可能 接近花管帶。(4) 正在使用的供水井不需要清洗，可在井口采集，如果在供水系統的某處水 龍頭采樣，必須查明水處理類型以

23、及儲水裝置。地熱樣品的采集應從地熱田中同時采取蒸汽和液相樣品， 以便于計算蒸汽/水比值。這在已開發的 地熱田中相對容易，因為已采用了旋風分離器分離氣相和液相，但是在未開發的地熱 田則較困難。對于熱汽田的熱汽需經凝結取樣，必須確認所有的汽體都已凝結。此外, 對熱水特別要注意識別泉源，盡可能在泉附近取樣。4樣品米集和保存時間不同試驗室對樣品的數量要求有很大不同，下表僅供參考，采樣之前應調查待送 樣試驗室對樣品的具體要求，一般實驗室要求列表如下：表4-1樣品采集數量、保存時間同位素分析方法分析精度樣品數量現場測試與保存樣品有效時間水樣18.-，厶.c ,r.2IRIVIS（CO平衡） 0.1 i0m

24、Lb-pl 1年3.IRMS（Zn還原成 H）土 1%ol0mLb-pl 1年直接LSC 8TU20mLb-pl衰減，t 1/2=12.31 年濃縮LSC 0.8 TU250mLb-pl內烷合成 0.1 TU1000mLb-gl氦-內增長，IRMS 0.1 TU50mLb-gl溶解無機碳（DIC:H 2CO,HCO-,CQ2-）13cIRMS（酸化成 CO） 0.15 %10mg HCOpH,過濾,b-gl,NaN 2,4 C幾個月IRMS（酸化成 CO） 0.15 %25 mg BaCOpH,過濾,fp-（NaOH,BaCl 2）,b-pl1年14cLSC(濃縮成GH) 0.3pmC0.5-

25、3g Cfp-（NaOH,BaCl 2），b-pl1年碳吸收LSC 5 pmC1-3g C汽提碳吸收溶液無限期GPC酸化成CQ) 0.3 pmC3-5g Cfp-（NaOH,BaCl 2）,b-pl1年溶解有機碳(DOC)13c氧化成CO-IRMS 0.15 %20mg CpH,過濾,b-gl,NaN 2或 HCI無限期14cAMS化合成CO) 0.5 pmC5mg C離子交換樹脂樹脂內小于一個月溶解硫(SO：)34SIRMS（化合成 SQ） 0.3 %20mg BaSQ過濾,fp-（BaCl 2）無限期18oIRMS（轉換成CO） 0.5 %0.1g SO 4過濾,fp-（BaCl 2）無限

26、期溶解硫(H2S,HS)34S化合成 SQ-IRMS 0.3 %25mg CdS過濾,fp-（ZnAc 或 CdAc）無限期溶解氮(NO3-)與氨(NH4)15n轉化成N2-IRMS 0.2 %4mg N用HCI酸化成pH=2 3個月18o轉化成CO-IRMS 0.5 %2.5mg NO3用HCI酸化成pH=2 3個月鹵化物37ClIRMS（轉化成 CHCI） 0.1 %1-10mg Cl b-pl無限期36ClAMS轉化成AgCL） 10-151-10mg Cl b-pl無限期溶解鈾234u/238ua光譜測量 0.051-5 卩 gU過濾,用HCI酸化幾個月TIMS(涂 U鐵) 0.01

27、1 卩 gU過濾,用HCI酸化幾個月溶解氣體HeIRMS（3He/4He） 10-850mL H2O銅管采樣設備幾個月39 .ArGPC 3dpm cm315 H2O汽缸無限期85.,KrGPC 3 dpm cm-3100L H2O汽缸衰減,t 1/2=10.72 年CH4IRMS（13C,2H） 0.1 %10mmol CH玻璃注射器，隔膜瓶擴散,1個月H2IRMS（3H） 1%10mmol H2玻璃注射器，隔膜瓶擴散,幾天碳酸鹽礦物13cIRMS（酸化成 CO） 0.110mg13c和18o單獨提取測量18oIRMS（酸化成 CO） 0.110mg硫化物硫酸鹽礦物34SIRMS（化合成 S

28、O） 0.325mg CaSO 或FeS18oIRMS（轉化成CO） 0.525mg CaSO說明：IRMS同位素比值質譜（樣品轉化成氣體）AMS加速器質譜LSC液體閃爍儀計數GPC氣體均衡計數（主要用于內部氣體）TIMS熱離子化質譜b-pl :塑料瓶，最好是密封瓶蓋的高密度聚乙烯（HDPE或者聚丙烯（PPb-gl :密封瓶蓋（塑料，不是橡膠襯墊或錐體蓋）的玻璃瓶pH:對于13C和14C數據的解釋是必要的Filt :過濾到0.45卩g,適宜野外。對于開采井和泉通常不需要過濾。由于存在大氣 CO和Q污染的可能, 對于取樣量大的14c以及硫化物應避免過濾。fp-（試劑）：在野外現場利用特殊沉淀劑從

29、水中沉淀樣品。NaN :疊氮化鈉，抗菌劑4C：冷藏到測試為止，建議減少生物活動、通過塑料保護容器防止氣體擴散。5取樣方法、程序與步驟5.1 14C水樣采集IAEA實驗室需要2.5克碳對水的環境同位素進行14C分析（我國的大多數實驗室 要求3-5克碳）。因此，對于含有250ppm重碳酸鹽的水溶液，一般采集60L的水樣就 夠了。如果碳含量少于 250ppm,貝嚅要更多的與其含量成比例的水樣。為了避免運 輸大量的水樣，推薦已被采用的碳酸鹽沉淀方法取樣。取樣做碳年齡鑒定所需水的體積取決于水中重碳酸鹽和碳酸鹽的含量。分析需要2.5克碳，對應的碳酸鹽和重碳酸鹽則大約是 12.5克，所需要的最少水量可參照下

30、列 關系式計算：取樣體積（L） = 12500（mg）/（重碳酸鹽濃度）（mg/L）碳酸鹽和重碳酸鹽的量使用 pH值為8.3的碳酸鹽和pH值為4.3的重碳酸鹽堿度 滴定來確定，由于任何硅酸鹽、硼酸鹽、氫氧化物或其它強堿陰離子也在滴定范圍之 內，這將會得出一個偏大的堿度值，導致所計算的水樣體積偏小，因此，一般取樣量 要多于計算所需值的25%。水樣可以采集在任何干凈的氣密容器中，應該采取的主要預防措施是在14C取樣時盡量避免暴露在空氣中，因為空氣中的 C02會污染14C分析沉淀物，將會導致鑒定 的年齡偏小。干凈桶、玻璃或聚乙烯瓶及其容器可用于取樣，裝過酸的瓶子在使用之前應認真 清洗，因為微量的殘余

31、酸會產生二氧化碳氣體使樣品中的碳酸鹽減少?，F場沉淀 可以在沉淀器中直接采樣并在野外進行現場沉淀，在這種情況下，只需把一個一升的包含沉淀物的水樣瓶從野外取樣點送到實驗室。碳-14分析的取樣步驟之一是用一個容積約為60升的桶狀容器從水樣中沉淀碳酸鹽，這個過程非常簡單,但應注意有關細節，尤其要注意與空氣隔絕，調整pH值使重碳酸鹽轉變成碳酸鹽后， 加入氯化鍶或氯化鋇使水溶液中形成硫酸鍶與碳酸鍶或硫酸鋇與碳酸鋇的混合沉淀 物。正常情況下，這是一種細顆粒沉淀物，需要幾小時才能完全沉淀。鐵鹽和聚丙烯 酰胺是良好的絮凝劑，加入后能促使粗顆粒聚合體的形成，從而縮短沉淀時間，一些 水能產生絮狀聚合體，必須使用虹吸

32、管轉移到幾個樣瓶中。下面是由IAEA提供的使用錐型沉淀器取樣的步驟：（1）具有堅固、水平的底座上安裝沉淀器（見圖5-1）。（2用所取水樣的水沖洗沉淀器。圖5-1 錐形沉淀器示意圖（3）在圓錐體的底部擰緊一個一升的聚乙烯廣口瓶。（4）把水樣注入沉淀器至其頸部，確保沒有來自軟管、水桶外部物質的混入。（5）加入5克硫酸亞鐵（FeSO 7H20），攪動使其溶解并分布均勻。注意：如果水樣中含有溶解 H2S（氣味!），不要加硫酸亞鐵，否則易生成黑色 FeS 沉淀，在處理過程中將引起一些問題。（6）加入50mL不含碳酸鹽的飽和NaOH溶液，充分攪動，用pH計或pH試紙 測定水樣堿度，如需要請加入更多的NaO

33、H直至pH值12為準。應避免把NaOH溶 液暴露在空氣中。（7）把200克BaCb或170克SrCl2完全溶解在約800毫升水樣中（如有必要再多 一點），留30mL備查是否完全沉淀，其它加入取樣容器中，蓋嚴容器并攪動 5分鐘， 將逐漸有大量沉淀形成。（8） 加40mL聚丙烯酰胺溶液，蓋嚴容器，每幾分鐘慢慢攪動一分鐘，共攪動3 分鐘，如果沉淀是粒狀的，它將快速沉入樣品瓶，用攪拌棒使沉淀物沿漏斗壁滑入瓶中。（9）在不攪動的情況下，通過在沉淀器的頂部加入預留的（30mL） BaCb或SrCb 溶液來檢查是否完全沉淀，如果有暗色物質出現則表明需要進一步沉淀，需加入更多的BaCl2或SrCl2，同時可能

34、需要加入NaOH溶液并攪動，確保完全沉淀。（10）如果由于沉淀物的絮狀特性使其不能在一小時內完全沉入樣品瓶中，把塑 料管從沉淀器的低部插入樣品瓶，并慢慢地把沉淀物吸到另一個樣品瓶中。這將促使 更多的沉淀物通過漏斗進入樣品瓶中。用手輕輕拍打漏斗壁，將有助于沉淀物下沉。 繼續把沉淀物吸到其它的瓶子中，直到漏斗內無沉淀物為止。這種絮狀沉淀物一夜之 間將在瓶子中沉淀下來。如果需要更多的瓶子采集其它樣品，可先把同一樣品的各瓶 中的清水倒掉，再把沉淀物合并到一個瓶中。（11）當全部沉淀物都從漏斗中取出后，用固定在攪拌棒底端的橡皮塞子塞住漏 斗頸部以封閉漏斗底部。移去裝有沉淀物的瓶子，蓋緊并貼上標簽，標簽應

35、標明日期、 樣品編號、井號、取樣位置及其它特殊情況。（12）用攪拌棒松開橡皮塞子以倒空沉淀器，充分沖洗并排干。（13）根據附加測試項目確定水是否完全注滿一個 IL的塑料瓶并蓋嚴蓋子。（14）運輸前應填寫并檢查貼好標簽。試劑溶液的準備：1、硫酸亞鐵（FeSO 7H2O）;對每次沉淀提供單獨的5g裝小瓶子。2、NaOH溶液：把約650g的NaOH溶解在800ml煮沸過的（除去C0）去離子水中。把這種飽和 溶液（含有未溶解的NaOH注滿容器并蓋好蓋子，保存2-3周，使在這種溶液中不溶解的NaCO沉 淀出來。把上部的清液輕輕地倒出并保存起來，避免空氣中的 CQ溶入。3、SrCl2 6HO或BaCb 6

36、H2O粉：在每個容器中裝入 200g BaC2或170g SrCh，使用前將其 溶解在800mL水樣中（使用1L的廣口瓶），留約30mL（用于后面檢查反應的完成程度），其它加入 沉淀器中。4、聚丙烯酰胺溶液：將5克聚丙烯酰胺溶于1000ml的煮沸蒸餾水中。把這種飽和溶液注滿 容器并蓋好蓋子，保存備用。若取樣品多，按需要配置相應量。前述的步驟用于最原始、偏遠條件下 14C樣品的采集。為了更好地用放射性碳測 定結果來合理計算水的年齡，建議現場完成重碳酸鹽滴定，現場測定水的pH值和游離C02。在運輸條件安全且不會打破水樣瓶的情況下，建議用兩升的玻璃瓶代替塑料 瓶取樣，提供室內試驗測試。5.2降水同位

37、素分析采樣技術步驟為了從雨水中獲得可靠的同位素數據， 有必要要求按下面描述的詳細的取樣過程 取樣。首先，因為蒸發將會嚴重影響水樣的同位素成分，所以應盡量避免蒸發。因此，如果要獲得降水的逐月累積樣品， 每月末取樣前所累積在取樣器中的雨水應用石蠟油 （一種液體石蠟）保護以防止蒸發。因此，使用密封瓶保存、運輸、儲存用于降水樣 品是很關鍵的。這里建議采用國際原子能組織（IAEA）提供的高密度聚乙烯瓶（請與國 際原子能組織IAEA聯系獲取），該瓶儲存同位素樣品數月后的密閉性和堅固性被證 明是有效的。由IAEA提供的這種瓶子體積有0.5L （用于氚分析）和50mL （用于穩 定同位素分析）兩種，這兩種體積

38、被認為是同位素分析的最佳體積。下面是必須遵守 的步驟：（1）每一個樣品必須是最近一個月的累積樣，即從這月的第一天持續到這月的 最后一天。在雨樣收集器旁邊安裝一個雨量計，用來記錄每月的降雨量。在沒有雨量 計的情況下，每月的降雨量可用如下方法確定：用刻度量筒測定器皿中所采集的雨水 總量，除以取樣器皿漏斗的面積，其結果代表了用毫米表示的降水量，只有知道了相 應的降水量，才能計算降水的同位素加權平均值。（2）雨水通過一個置于塑料容器中的漏斗來收集，它被稱為雨樣采集器（約 5L 容量），這個雨樣采集器整個月置于開闊的地方。該容器可重復使用，但必須是實驗室中十分干凈的塑料容器。建議用有內置接口的容器以便于

39、月末采樣，否則應按附圖 所示改裝容器。采樣器應用鋁箔或聚苯乙烯泡沫塑料完全包裹，以避免沿其壁面蒸發。 在雨樣采集器中要加入石蠟油（在藥店以一種液態石蠟的形式買到），以避免雨水的蒸 發，水面上的石蠟油厚度應為 0.5c m。漏斗的頂部不應與油層的頂面接觸。這套裝置 應用圍欄保護并高出地面約1m。（3）月末在裝瓶送檢前，應搖動雨樣采集器使雨樣充分混合，但也不能劇烈搖 晃雨樣采集器，以避免油與水形成乳劑，否則，分離它們將是相當困難的，同時，在 裝瓶之前，水面的油層必須保留。可打開采集器底部的接口（如果有的話）用 IAEA 塑料樣瓶采集樣品（見圖），采樣后應立即貼上標簽。為了減少樣品暴露于大氣的時間

40、以避免蒸發，上述的操作應盡可能快地完成。（4）每月末采樣后，下一月采樣前，雨樣采集器應該重新烘干。（5）應使用IAEA提供的樣瓶，并確保雙重塞子的安全密閉性。樣品被送往實 驗室分析時，樣瓶中不應有尖物銳體（例如螺絲、釘子、木頭碎片），這些都可能刺穿 塑料瓶。反映取樣點位置、高程以及特定月份降水量的資料應和樣品一同提供給實驗 室。如果可能的話，附近氣象站記錄的地表月平均大氣溫度也應收集。5.3地下水中的18O和2H分析樣取原水樣50-100 mL,無特殊要求，注意密封5.4氚樣品采集采樣器（水斗）或泵，盡量不與空氣接觸。用樣品徹底沖洗樣瓶，完全注滿并蓋嚴防止蒸發，無過濾要求。取原水樣200-50

41、0 mL。5.5水中溶解無機碳的13C取樣取樣體積由水中溶解無機碳的濃度決定。野外堿度測定能夠給出該濃度。測定堿 度大約需要5mg的HCO3-。下述的取樣體積是一個保守的量，并且允許重復分析。表5-1 野外堿度測定值與取樣體積的關系堿度(mg/L HCO3)取樣體積（mL）10500501001005020025水樣瓶：使用密封蓋子的琥珀玻璃或重塑料瓶，優先使用硅隔膜塞以允許在實驗 室中用注射器抽取。另一個選擇是采用具有足夠體積以容納至少含有5mg碳的水樣的圓柱形雙伐鋼容器或玻璃容器。如果在取樣過程中不發生氣體逸出，也可以使用特制取樣器或井下 抽取法，必須避免與空氣的交換。樣品須保存在陰涼的地

42、方，并且至多在取樣后幾天內進行分析。如果樣品的保存 期超過一至兩周，或預期具有高的 DOC含量（12mg C/L ），則應加入疊氮化鈉。在干凈且沖洗過的水樣瓶底部放入緩沖物，以避免飛濺但允許溢流。如果用直通 式雙伐取樣器，至少淹沒兩個體積后再關閉。如果需要的話。在取樣之前給取樣瓶中 加入少量的NaN2。取好樣封閉并置于陰涼處保存。5.6硫酸鹽樣的采取樣品數量取決于水中硫酸鹽的濃度，需大約20mg的BaSO4。用于從低濃度水中沉淀出硫酸鹽的容器。用于輸運、清除碳酸鹽及硫酸鹽殘渣的20mL瓶子。準備氯化 鋇（試劑級的BaCl2 2H2O）、稀鹽酸及pH試紙，過濾系統（0.45卩）及用于堿度及 硫酸

43、鹽測定的野外分析箱。一般地說，1L或更少體積的水樣已經足夠，硫酸鹽可以在實驗室中提取。在野 外沉淀硫酸鹽含量較低的地下水可免除大量水樣的運輸。在S042和HCO3-含量未知的 情況下需進行測定。對于SO42-濃度很低的水樣，建議使用離子交換樹脂（例如，Bio-Rad AG-1-X8陰離子交換樹脂）。這些樹脂必須根據制造商說明來準備。樣品應進行過濾（V 0.45卩）把pH值降至45以避免BaCO3的共沉淀作用。加入氯化鋇。注意： 氯化鋇是毒性物質，不要吸入。讓其沉淀36小時，然后輕輕倒出或濾出清水并把沉淀物轉至運輸瓶中。5.7間接測年示蹤劑 CFC（氟氯化碳）分析水樣的采集當采集地下水樣分析其C

44、FCs時，水樣通過與大氣（有高的CFC濃度）接觸而被 污染是重要問題。這是因為地下水與暴露于空氣中的水相比，通常有較低的CFC濃度。例如，1950年大氣中CFC-11的濃度比現在低400倍。一些地下水或許根本不含 有CFCs，因此它們對大氣的痕量污染是很敏感的。因此，在采集未受污染水樣、特 別是年齡老的地下水樣時應特別注意。水樣分析結果表明如果運用恰當的話，下述的采樣方法不會引起樣品的污染，并 且水樣儲存數月也不會導致測得的 CFC濃度變化。方法1:用玻璃瓶采集間接測年示蹤劑 CFC分析水樣（A）在野外用一個50mL的帶有金屬箔襯塞子的玻璃瓶采集水樣，該金屬箔襯塞子密 封性很好，在金屬箔襯表面吸附的 CFCs和空氣很容易被水沖走。步驟：把空的玻璃瓶和塞子放進一個金屬桶內，這個金屬桶必須高于玻璃瓶。用于分析CFC的地下水樣通過一個適當的管子（金屬、聚四氟乙烯或尼龍）直接通 到玻璃瓶的底部，而其他的塑料管不合適取樣（很重要!）。當金屬筒注滿水時，溢流應持續至少 5分鐘，直到驅走樣瓶中所有的空氣（CFC 污染）。在這種情況下，取樣開始之前，玻璃瓶的內表面和塞子吸附的氣體和 CFCs應 被大量的水沖洗干凈。溢流之后（最少5分鐘），從玻璃瓶中取出管子，在水中用塞子蓋緊玻璃瓶。應確 認在水中玻璃瓶被蓋緊（仍然在金屬筒內），此時金屬桶仍在用水沖洗，從而避免樣品 被空氣污染