水平衡法与高温转化法测定矿泉水 δ 2H 和 δ 18O 的结果一致性

关键词 

矿泉水；稳定同位素比质谱仪；高温转化法；水平衡法； GasBench II；δ2 H；δ18O 

引言 

矿泉水是从地层深部循环自然涌出或经钻井采集的、未 受污染的地下矿水，含有《饮用天然矿泉水国家标准》（GB 8537-2008）规定的矿物质、微量元素及限定指标。随着中国 社会经济的发展，人们生活水平的提高以及品牌意识的增强， 越来越多追求高品质的消费者偏爱选择更天然、更优质、更健 康的矿泉水。2015 年 5 月 24 日起，《包装饮用水新国标》 （GB19298-2014）正式实施，这意味着我国今后的饮用水市 场将越来越走向规范化。我国市场上的矿泉水品牌繁杂，价格 从一元到几十元不等，除了品牌效应、广告宣传等因素之外， 水源地的矿物元素和营养成分是影响矿泉水价格的最重要因 素。有时，不法商家会将普通矿泉水冒充优质水源地，并高价 出售，骗取高额利润。

自然界中水的 δ2 H 和 δ18O 是水文循环过程中的重要示 踪剂，也是判别矿泉水水源地的重要依据。高精度和准确度的 稳定同位素比质谱仪（IRMS）及其外围设备联用技术的成熟 与完善，促进稳定同位素技术成为快速追溯矿泉水水源地的重 要工具。目前，测定水中δ2 H 和δ18O 的常用的分析方法主 要有高温转化法和水平衡法。高温转化法 (HTC) 是利用元素分 析仪进行在线高温碳还原反应，产生 IRMS 的目标气体，进行 δ2 H 和δ18O 快速测定；水平衡法 (GB) 是利用 GasBench 装 置，通过同位素平衡分馏，在线气体制备并导入 IRMS，进行 δ2 H 或δ18O 高精度分析。 本实验通过高温转化法和水平衡法分别测定天然矿泉水 的 δ2 H 和 δ18O，采用两点线性内插法进行 δ2 H 和 δ18O 数 据标准化，评价两种分析方法之间分析结果的一致性，建立 δ2 H 和 δ18O 二维分布图，分析矿泉水同位素组成与水源地 降水同位素组成之间的关系，为矿泉水水源地甄别提供同位素证据。

仪器方法 

使用赛默飞世尔科技 DELTA V Advantage 稳定同位素比 质谱仪（系列号 08853D）测定。质谱仪采用高灵敏度电子轰 击离子源，零记忆效应无焊整体分析器，通用三杯和独立 H/D 接收器。质谱分析在 10-6 mbar 超高真空条件下进行。本实验 中，稳定同位素比质谱仪与 Flash 2000 HT 元素分析仪联用采 用高温转化法 (HTC)，以及与 GasBench II 多用途在线气体制 备和导入装置联用采用水平衡法 (GB)，进行快速和高精度分 析水样品中的δ2 H 和δ18O。

结论 

我们讨论了采用高温转化法（HTC）与水平衡法（GB） 测定矿泉水 δ2 H 和 δ18O 的结果一致性。无论是 δ2 H，还是 δ18O，两种方法的分析结果非常接近，分别相差 0.5‰(P>0.05) 和 0.02‰ (P>0.05)。水平衡法 δ2 H 和 δ18O 要分开测量，测 量时间更长，但是其测定精度明显好于高温转化法。通过 11 种矿泉水δ2 H 和δ18O 与水源地降水δ2 H 和δ18O 的相关性 分析，结合全球降水同位素网络（GNIP），可进行矿泉水水 源地快速甄别。