DZT 0064.78-2021 地下水质分析方法第78部分：氘的测定金属锌还原—气体同位素质谱法.pdf

ICS 73.080 D59 DZ 中 华 人 民 共 和 国 地 质 矿 产 行 业 标 准 DZ/T 0064.782021 代替 DZ/T 0064.78-1993 地下水质分析方法 第 78 部分：氘的测定 金属锌还原气体同位素质谱法 Methods for analysis of groundwater quality Part 78:Measurement hydrogen isotope composition Reduction method with metal ZincIsotope ratio mass spectrometry 2021-02-22 发布 2021-07-01 实施 中华人民共和国自然资源部 发 布 DZ/T 0064.782021 I 前 言 DZ/T 0064地下水质分析方法分为85个部分：第1部分：一般要求 第2部分：水样的采集和保存 第3部分：温度的测定 温度计（测温仪）法 第4部分：色度的测定 铂-钴标准比色法 第5部分：pH值的测定 玻璃电极法 第6部分：电导率的测定 电极法 第7部分：Eh值的测定 电位法 第8部分：悬浮物的测定 重量法 第9部分：溶解性固体总量的测定 重量法 第10部分：砷量的测定 二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法 第11部分：砷量的测定 氢化物发生-原子荧光光谱法 第12部分：钙和镁量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第13部分：钙量的测定 乙二胺四乙酸二钠滴定法 第14部分：镁量的测定 乙二胺四乙酸二钠滴定法 第15部分：总硬度的测定 乙二胺四乙酸二钠滴定法 第17部分：总铬和六价铬量的测定 二苯碳酰二肼分光光度法 第18部分：总铬和六价铬量的测定 催化极谱法 第20部分：铜、铅、锌、镉、镍和钴量的测定 螯合树脂交换富集-火焰原子吸收分光光度法 第21部分：铜、铅、锌、镉、镍、铬、钼和银量的测定 无火焰原子吸收分光光度法 第22部分：铜、铅、锌、镉、锰、铬、镍、钴、钒、锡、铍和钛量的测定 电感耦合等离子体发射光谱法 第23部分：铁量的测定 二氮杂菲分光光度法 第24部分：铁量的测定 硫氰酸盐分光光度法 第25部分：铁量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第26部分：汞量的测定 冷原子吸收分光光度法 第27部分：钾和钠量的测定 火焰发射光谱法 第28部分：钾、钠、锂和铵量的测定 离子色谱法 第29部分：锂量的测定 火焰发射光谱法 第30部分：锂量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第31部分：锰量的测定 过硫酸铵分光光度法 第32部分：锰量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第33部分：钼量的测定 催化极谱法 第36部分：铷和铯量的测定 火焰发射光谱法 第37部分：硒量的测定 催化极谱法 第38部分：硒量的测定 氢化物发生-原子荧光光谱法 第39部分：锶量的测定 火焰发射光谱法 第42部分：钙、镁、钾、钠、铝、铁、锶、钡和锰量的测定 电感耦合等离子体发射光谱法 第43部分：酸度的测定 滴定法 第44部分：硼量的测定 H酸-甲亚胺分光光度法 第45部分：硼量的测定 甘露醇碱滴定法 DZ/T 0064.782021 II 第46部分：溴化物的测定 溴酚红分光光度法 第47部分：游离二氧化碳的测定 滴定法 第48部分：侵蚀性二氧化碳的测定 滴定法 第49部分：碳酸根、重碳酸根和氢氧根的测定 滴定法 第50部分：氯化物的测定 银量滴定法 第51部分：氯化物、氟化物、溴化物、硝酸盐和硫酸盐的测定 离子色谱法 第52部分：氰化物的测定 吡啶-吡唑啉酮分光光度法 第53部分：氟化物的测定 茜素络合物分光光度法 第54部分：氟化物的测定 离子选择性电极法 第55部分：碘化物的测定 催化还原分光光度法 第56部分：碘化物的测定 淀粉分光光度法 第57部分：氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法 第58部分：硝酸盐的测定 二磺酸酚分光光度法 第59部分：硝酸盐的测定 紫外分光光度法 第60部分：亚硝酸盐的测定 分光光度法 第61部分：磷酸盐的测定 磷铋钼蓝分光光度法 第62部分：硅酸的测定 硅钼黄分光光度法 第63部分：硅酸的测定 硅钼蓝分光光度法 第64部分：硫酸盐的测定 乙二胺四乙酸二钠-钡滴定法 第65部分：硫酸盐的测定 比浊法 第66部分：硫化物的测定 碘量法 第67部分：硫化物的测定 对氨基二甲基苯胺分光光度法 第68部分：耗氧量的测定 酸性高锰酸钾滴定法 第69部分：耗氧量的测定 碱性高锰酸钾滴定法 第70部分：耗氧量的测定 重铬酸钾滴定法 第71部分：-六六六、-六六六、-六六六、-六六六、六氯苯、p,p-滴滴伊、p,p-滴滴滴、o,p-滴滴涕和p,p-滴滴涕的测定 气相色谱法 第72部分：敌敌畏、甲拌磷、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、毒死蜱和对硫磷的测定 气相色谱法 第73部分：挥发性酚的测定 4-氨基安替吡啉分光光度法 第74部分：氦气、氢气、氧气、氩气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的测定 气相色谱法 第75部分：镭和氡放射性的测定 射气法 第76部分：总和总放射性的测定 放射化学法 第77部分：18O的测定 CO2-H2O平衡-气体同位素质谱法 第78部分：氘的测定 金属锌还原气体同位素质谱法 第79部分：氚的测定 放射化学法 第80部分：锂、铷、铯等40个元素量的测定 电感耦合等离子体质谱法 第81部分：汞量的测定 原子荧光光谱法 第82部分：钠量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第83部分：铜、锌、镉、镍和钴量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第84部分：锶量的测定 火焰原子吸收分光光度法 第85部分：挥发性酚的测定 流动注射在线蒸馏法 第86部分：氰化物的测定 流动注射在线蒸馏法 第87部分：13C的测定 在线磷酸酸解-气体同位素质谱法 第88部分：14C的测定 合成苯-液体闪烁计数法 第89部分：氘的测定 在线高温热转换-气体同位素质谱法 第90部分：18O的测定 在线CO2-H2O平衡-气体同位素质谱法 DZ/T 0064.782021 III 第91部分：二氯甲烷、氯乙烯、1,1-二氯乙烷等24种挥发性卤代烃类化合物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法 本部分为 DZ/T 0064 的第 78 部分。本部分按照 GB/T 1.12009 和 GB/T 20001.42015 给出的规则起草。本部分代替 DZ/T 0064.781993金属锌还原法 测定氚。本部分与 DZ/T 0064.781993 相比，主要变化如下：标准名称改为“地下水质分析方法 第78部分：氘的测定 金属锌还原气体同位素质谱法”；增加了警示内容；增加了前言和规范性引用文件；增加了仪器工作条件参数；增加了仪器操作内容；增加了使用标准物质的认定值；增加了质量保证和控制内容。本部分由中华人民共和国自然资源部提出。本部分由全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会归口。本部分起草单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所。本部分主要起草人：张琳、贾艳坤、刘福亮。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：DZ/T 0064.781993。DZ/T 0064.782021 1 地下水质分析方法 第 78 部分：氘的测定 金属锌还原-气体同位素质谱法 1 范围 DZ/T 0064 的本部分规定了金属锌还原-气体同位素质谱法测定地下水中氢同位素氘的方法。DZ/T 0064 的本部分适用于地下水资源调查、评价、监测和利用等水样中氘的测定。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。DZ/T 0130 地质矿产实验室测试质量管理规范 3 原理 在 400420温度下，金属锌将水中氢还原为氢气。所得氢气在低温（液氮）下被活性炭吸附后，再升温到室温，放出氢气并转移到气样管中。在质谱计上测定2H/1H 比值，进而得出天然水样的 2H。24002)(HZnOOHZnC.(1)4 试剂和材料 4.1 金属锌 蜂窝状无砷颗粒 4.2 液氮 4.3 活性炭 4.4 高纯氢气（H2）：99.999%4.5 标准物质：水中氢同位素有证标准物质。5 仪器设备 5.1 气体同位素质谱仪，具双进样系统的稳定同位素比值质谱计。5.2 氢气制备装置，参见图 1。DZ/T 0064.782021 2 图1 H2气体制备装置真空系统图 注1：1-6、15活塞；7-接真空泵；8进样口；9冷阱A；10锌反应炉；11冷阱；B12-活性炭吸收炉；13-气样管；14-压力计 5.3 注射器，10 L；5.4 仪器参数 技术性能指标见表 1。表 1 仪器参数 参数名称 技术性能指标 灵敏度 S10 A/Pa(0.1 A/mbar)工作分辨率 M/M 95(10%峰谷)丰度灵敏度 A.S 5x 10-6 测量精度 E.P 0.4()6 试验步骤 6.1 气样的制备 6.1.1 将制样系统（图 1）抽真空至 10-2 Pa，加热丝加热到 100，锌反应炉加热到 400。6.1.2 关闭活塞（图 1 中 1,3），在冷阱 A（图 1,9）处套上液氮杯，用微量注射器从进样口（图 1,8）注入 4.0 L 水样（或标样）。水样被迅速冷冻到冷阱 A（图 1,9）中。5 min 后关闭活塞（图 1,2）。DZ/T 0064.782021 3 6.1.3 打开活塞（图 1,1），抽真空 1 min，抽去进样时带入的杂气。关闭活塞（图 1,1）。6.1.4 将液氮杯移至冷阱 B（图 1,11），加热冷阱 A（图 1,9），使水样气化并进入锌反应炉（图 1,10）中。水蒸气在 400 下与金属锌反应生成氢气。未反应的水被冷冻到冷阱 B（图 1,11）中。5 min 后，再将冷阱 B（图 1,11）的液氮杯移到冷阱 A（图 1,9）上，加热冷阱 B（图 1,11），使未反应的水再次进入反应炉（图 1,10）中与锌反应。如此重复以上操作，直到水样完全反应。一般需要 30 min。6.1.5 关闭活塞（图 1 中 4,5），在活性炭吸收炉（图 1,12）上套上液氮杯，打开活塞（图 1,3），使生成的氢气被液氮低温冷冻的活性炭吸收，7 min 后，打开活塞（图 1,4），用热偶真空计检查真空回收度，借以估计产率。关闭活塞（图 1 中 3,4,6），打开活塞（图 1,5），移去液氮杯，加热活性炭吸收炉（图 1,12）至室温，使氢气扩散到气样管（图 1,13）中。平衡 10 min，关闭活塞（图 1,5）和气样管活塞（图 1,15）。取下气样管（图 1,13）送质谱计测定。6.2 质谱测定 6.2.1 开机：质谱计进样系统、分析系统分别用机械泵和涡轮分子泵抽真空，达到仪器的分析要求。6.2.2 预热：灯丝发射部件、离子加速电压(高压)部件、磁铁电流部件通电预热 1 h，使其工作稳定。6.2.3“零”富集测试：样品(SA)及标样(ST)两个储样器中放进同一个工作标准气，作“零”富集测试，测得 D 结果与标准值相差1.0，表明仪器工作正常，即可作样品测试。6.3 样品分析：进样系统样品（SA）一路引入样品 H2，标准（ST）一路引入工作标准钢瓶 H2气，在已设定好的实验条件下，作样品测试。测试前调整储样器中样品的压力，使样品 SA 与标准 ST 离子流强度基本相同，进行分析。试样分析按编定程序由试样与标准物质（或参考气）不少于 6 次比较测定的数据，计算平均值并算出标准偏差。7 试验数据处理 7.1 分析结果的表述 水样品氢同位素值（2H）测定通过可溯源至国际标准对应的工作标准物质的比较测量，将被测定氢同位素比值换算成相对于国际标准的氢同位素比值的千分差，见公式（2）312122101/)(STSAHHHHH.(2)式中：2H()样品氢同位素值；(2H/1H)SA样品2H和1H同位素比值；(2H/1H)ST标准物质2H 和1H 同位素比值。7.2 结果计算 水样品氢同位素值（2H）测定以 2HVSMOW()报出测定结果。按公式（3）计算试样相对