1 中国科学技术大学，安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
4 合肥学院自动化系，安徽 合肥 230601
5 中层大气和全球环境探测重点实验室，北京 100084
6 粤港澳环境质量协同创新联合实验室，广东 广州 510000
7 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室，北京 100084
傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术已被广泛用于监测环境大气中的温室气体和痕量污染气体。本课题组基于便携式傅里叶变换红外光谱仪（EM27/SUN）收集的近红外太阳吸收光谱，利用非线性最小二乘拟合光谱反演算法，反演了深圳市沿海大气水汽及其稳定同位素HDO的柱浓度，并计算了水汽同位素比值δD以及水汽蒸散同位素。在2023年2月27日到3月11日观测期间，干空气柱平均摩尔混合比的平均值为3226.11 mg/kg，标准偏差为27.42 mg/kg，）与大气地表温度高度相关，相关系数为0.94。观测期间，水汽同位素比δD在-122.52‰和-16.54‰之间变化。利用Rayleigh蒸馏模型理解δD与水汽柱浓度之间的关系，结果发现ln（δD×1000+1）与ln（）之间有着显著的相关性（R=0.74），表明该地区大气水汽稳定同位素变化与水汽系数变化有着较大的相关性。最后，利用Keeling比值分析方法进行分析，结果显示，大气水汽蒸散同位素特征在（-289.92±8.89）‰和（21.79±7.19）‰之间变化。便携式FTIR光谱仪及其测量方法能够被用于准确观测大气水汽及其稳定同位素的时间变化，为海边大气水循环研究提供了基础数据。
光谱学 近红外光谱 傅里叶变换红外光谱技术 水汽 稳定同位素
古代食谱重建是目前国际考古学研究的热点之一。 随着研究的深入, 传统基于骨骼提取出骨胶原蛋白进行分析的方法逐渐凸显出一定的局限性。 尤其是在考察先民食物结构和营养等级等方面, 针对蛋白大分子获得的同位素信息, 无法排除一些内在或外在因素的影响, 因而常会引导我们做出错误的判断。 因此, 发展一种能进一步提高古代食谱研究准确率和分辨率的新方法, 是当前科技考古研究的迫切需求。 不同于大分子蛋白, 氨基酸能在更细微的层面提供有机体和生态环境中有机代谢过程中多方面的信息, 在生物考古领域内具有极大的应用潜力。 以北非突尼斯迦太基凡达里奇墓地出土的人和动物样品为例(遗址年代约在公元5世纪中期至6世纪早期), 进行基于骨胶原和单分子氨基酸的稳定同位素分析工作。 对10个人和4具动物考古样品提取骨胶原, 并进一步进行酸水解、 衍生化等操作, 通过气相色谱(GC)与同位素质谱(IRMS)串联技术, 开展特定化合物同位素分析。 研究结果揭示了该遗址先民的食谱特征, 以C3类食物为主。 重点考察了该遗址先民饮食中的蛋白摄入情况, 结果表明该遗址先民饮食摄入有大量的动物蛋白, 且不同个体存在较大差异。 最后, 通过对骨胶原和氨基酸分析结果所得结论的比较, 证实基于单分子氨基酸的氮同位素分析对个体营养级位置的准确判断具有较大的优势。 研究结果为深入研究我国古代先民食物结构差异和人群分化等问题提供了新的思路和依据。 研究证实基于单分子氨基酸的同位素分析, 将是显著提高古代食谱重建分辨率的有力手段, 呼吁未来在我国考古材料中开展大量相关研究。
古食谱 骨胶原 氨基酸 同位素 Plaeodeit Collagen Amino acids Stable isotopes
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术可用来测量宽带红外光谱，能同时分析大气中的多种成分。描述了利用开放光路FTIR光谱技术测量环境大气中水汽的稳定同位素的新方法。以分析采集的中红外光谱为基础，在外场实验中，应用开放光程FTIR系统连续测量环境大气中水汽的稳定同位素H216O和HD16O，并得到大气中的氘同位素比值δD。对该测量系统，H216O和HD16O的测量误差分别约为0.25%和1.60%，氘同位素比值δD的测量精度约为1.32‰。详细分析了其中5天的数据，研究了环境大气中水汽的稳定同位素H216O、HD16O 以及同位素比值δD随时间的变化规律。并采用Keeling图分析方法，研究了地表蒸散的氘同位素特征。外场实验的结果证明了所提的测量方法和开放光程FTIR系统相结合长期测量环境大气中稳定同位素的能力。
光谱学 稳定同位素 傅里叶变换红外光谱 水汽 Keeling图
1 中国科学技术大学物理学院, 安徽 合肥230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥230031
光谱技术的发展使得连续测量环境大气中的稳定同位素成为可能。 描述了应用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术测量环境大气中稳定同位素的方法。 为了验证该方法对环境大气中的稳定同位素进行连续测量的可行性, 在七天的外场实验中, 应用开放光程FTIR系统直接测量环境大气中CO2的稳定同位素12CO2, 13CO2和H2O的稳定同位素H216O和HD16O, 并得到大气中碳同位素比值δ13C和氘同位素比值δD。 对同位素比值δ13C和δD, 系统的测量精度分别约为1.08‰和1.32‰。 采用Keeling图方法, 在不同的时间尺度上对CO2和H2O的同位素数据进行分析, 得到了水汽地表蒸散的氘同位素特征δET。 外场实验的结果证明了开放光程FTIR系统长期测量环境大气中稳定同位素的潜力。
光谱学 稳定同位素 傅里叶变换红外光谱 二氧化碳 水汽 环境大气 Spectroscopy Stable isotopes FTIR spectrometry Carbon dioxide Water vapor Ambient air 光谱学与光谱分析
2013, 33(8): 2017
