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

ICS73.080D59DZ中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0064.78—2021代替DZ/T0064.78-1993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Methodsforanalysisofgroundwaterquality—Part78:MeasurementhydrogenisotopecompositionReductionmethodwithmetalZinc—Isotoperatiomassspectrometry2021-02-22发布2021-07-01实施中华人民共和国自然资源部发布DZ/T0064.78—2021I前言DZ/T0064《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/T0064.78—2021II——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：α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-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α和总β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/T0064.78—2021III——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/T0064的第78部分。本部分按照GB/T1.1—2009和GB/T20001.4—2015给出的规则起草。本部分代替DZ/T0064.78—1993《金属锌还原法测定氚》。本部分与DZ/T0064.78—1993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/T0064.78—1993。DZ/T0064.78—20211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/T0064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/T0064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/T0130地质矿产实验室测试质量管理规范3原理在400～420℃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δ2H。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/T0064.78—20212图1H2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，10µL；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S10A/Pa(0.1A/mbar)工作分辨率M/△M95(10%峰谷)丰度灵敏度A.S5x10-6测量精度E.P0.4(‰)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10-2Pa，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4.0µL水样（或标样）。水样被迅速冷冻到冷阱A（图1,9）中。5min后关闭活塞（图1,2）。DZ/T0064.78—202136.1.3打开活塞（图1,1），抽真空1min，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。5min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30min。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，7min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10min，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1h，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δD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（δ2H）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：δ2H(‰)—––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（δ2H）测定以δ2HVSMOW(‰)报出测定结果。按公式（3）计算试样相对于国际标准物质的δ18OVSMOW值：DZ/T0064.78—202143323232210101010)‰(VSMOWSTRESTRESAVSMOWS