专利名称：测定甲烷放射性强度的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测定C-14标记的甲烷放射性强度的方法及实现该方法的装置。 该方法适合于科研、教学、卫生和环保部门测定C-14标记甲烷样品的放射性强度。
背景技术：
C-14标记植物已被广泛用于室内研究植物残体有机碳在土壤中分解和转化的动 力学，甲烷是其转化过程中的一种重要痕量温室气体，受到生态、环境和全球变化等研究领 域的广泛关注。而精确测定C-14标记甲烷的放射强度是以上研究的基础。目前，直接测定 C-14标记甲烷的放射性强度通常是在气相色谱仪之后另加装管式计数检测器，而装配检测 器价格昂贵(需30余万元)，严重制约了该方法的推广应用。通常样品中C-14的放射性 强度采用液体闪烁仪测定。由此，可将C-14标记的甲烷在高温和催化剂催化条件下氧化为 C-14标记的CO2,再用碱性闪烁液吸收，然后直接采用液体闪烁仪测定其放射性强度。通常 由于甲烷为痕量气体，若将C-14标记的甲烷氧化为C-14标记的CO2后，用碱液吸收，再取 部分碱液加闪烁液后用液态闪烁仪测定C-14标记CO2的放射强度，将导致放射性强太弱而 难于准确测定。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的方法，该方 法操作简便，测定结果精度高，重复性好，能准确地测定不同C-14标记甲烷的放射性强度。本发明的另一个目的是在于提供了一种C-14标记的甲烷放射性强度测定的装 置，该装置制作简易，操作简单，重现性好。为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施在密闭系统条件下，以钴盐硅胶为催化剂，以氧气为氧化剂将甲烷在高温 (700-8000C )下氧化为CO2，氧化过程中通入氧气，产生的CO2采用碱性闪烁液吸收。一种 测定C-14标记甲烷的放射性强度的方法，其步骤是A、在密闭条件下，将C-14标记甲烷气样通过温度为700-800°C的钴盐硅胶，与O2 反应氧化为CO2,继续通入氧气5-10分钟；B、氧化产生的气体中的CO2冷凝纯化后，用IOml碱性闪烁液(1ml Imol/ LNa0H+9ml闪烁液)吸收；C、吸收液摇勻后，直接用液体闪烁仪测定混合液C-14放射性强度。一种实现测定C-14标记甲烷的放射性强度方法的装置，该装置包括一个注射 器，一根通氧气管，两个耐高温橡皮塞，一个可控L形针头，一根耐高温石英管，一台管式马 弗炉，钴盐硅胶，一个冷凝器，一个缓冲管，一个闪烁计数瓶，一个L形针头，玻璃管和橡皮 塞等。其连接关系是注射器与可控L形针头连接，注射器和可控L形针头穿过第一耐高温 橡皮塞、插入耐高温石英管左端，为进样系统；通氧气管也插入耐高温石英管中左端，但深 度比可控L形针头浅，以通入氧气促进甲烷氧化和保证产生的CO2完全排出；耐高温石英管中填入15cm长的钴盐硅胶，耐高温石英管穿过管式马弗炉，再用第二耐高温橡皮塞密封， 为高温催化氧化系统；玻璃管穿过第二耐高温橡皮塞而插入耐高温石英管右端后，穿过冷 凝器(冷却高温气体)，然后依次与缓冲管(去除水蒸气)和L形针头相连；冷凝器下部设 有进水口，冷凝器上部设有出水口，以维持冷却效果；L形针头插入闪烁计数瓶底部，以促 进碱性闪烁液吸收C02。本发明具有以下优点1.将甲烷样品直接注入高温石英管中，减少了气样损失；利用钴盐做催化剂，并 利用硅胶增加反应的接触面积，从而增加了氧化速率和效率；2.采用冷凝器和装有蒸馏水的缓冲管除去消化产生的气体中的水蒸气，不仅防止 了水分对放射强度测定的干扰，也避免了水蒸气对吸收液体积的改变，提高了测定的准确 度；3.氧化过程中通入氧气使样品氧化更加彻底，并且可将氧化管和管道中的CO2彻 底驱出至吸收液中，进一步提高了样品中碳的回收率；4.对样品量要求较低，适合C-14含量低的样品的测定分析；5.操作简单、使用方便，分析速度快，样品氧化过程仅需15-20分钟。
图1为一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置结构示意图。图2为一种水稻土稻草施用对甲烷排放速率的影响测定结果图。其中1.注射器，2.通氧气管，3a.第一耐高温橡皮塞，4.可控L形针头，5.耐高温 石英管，6.管式马弗炉，7.钴盐硅胶，3b.第二耐高温橡皮塞，8.出水口，9.冷凝器，10.进 水口，11.缓冲管，12.闪烁计数瓶，13. L形针头。
具体实施例方式实施例1 一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的方法，其步骤是开启管式马弗炉6，设置温度750°C ；通入氧气，以排出系统内空气，防止残留气体 的影响；开启冷凝器9上的冷凝水开关；用注射器1取30-60ml气体样品插入可控L形针头 4的接口 ；在闪烁计数瓶12中加入碱性闪烁液10ml，将L形针头13置于闪烁计数瓶12底 部以吸收产生的CO2 ；待温度达到750°C时，调小氧气(50cm7min)，开启可控L形针头4的 开关，缓慢(5-10分钟)将注射器1内气样压入耐高温石英管5内，经钴盐硅胶7高温条件 下催化氧化为C02，CO2气体经冷凝器9冷却降温(防止高温对闪烁液的影响)和缓冲管11 进一步纯化(除去水蒸汽)后，进入闪烁瓶12中被碱性闪烁液吸收；气样全部注入后，调节 氧气的流速至100-200Cm7min以促进甲烷氧化，并保持5_10分钟以保证产生的CO2气体完 全排出，然后停止输入氧气；拿出闪烁计数瓶12，盖上盖子、摇勻后，用液体闪烁仪计数5分 钟，测得的每分钟计数(CPM)通过保存的淬灭曲线自动校正记数效率，从而得到吸收液中 的C-14放射性强度(DPM或Bq)。每个样品重复2次，同时作空白对照。为减少闪烁液暴露时间对测定结果的影响，应严格控制时间，保证同批次样品测 定时间一致。为提高测定效率，可在一台马弗炉上装备多套氧化吸收装置，同时测定多个样
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BFI ο实例稻田土壤分别添加C-14标记的稻草2、4、6和8g/kg，在淹水和25°C条件下 培养60天期间，测定的各处理C-14标记甲烷的排放速率如图2所示。实施例2 下面结合图1对本发明进一步详细描述根据图1可知。一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置，它由注射器1，通 氧气管2，第一耐高温橡皮塞3a、第二耐高温橡皮塞3b，可控L形针头4，耐高温石英管5， 管式马弗炉6，钴盐硅胶7，出水口 8，冷凝器9，进水口 10，缓冲管11，闪烁计数瓶12，L形针 头13组成。其连接关系是注射器1与可控L形针头4连接，注射器1和可控L形针头4 穿过第一耐高温橡皮塞3a插入耐高温石英管5中；通氧气管2也插入耐高温石英管5中， 但深度比可控L形针头4浅；耐高温石英管5中填入15cm长的钴盐硅胶7，耐高温石英管 5穿过管式马弗炉6，耐高温石英管5右端第二耐高温橡皮塞3b经玻璃管依次与冷凝器9、 缓冲管11和L形针头13相连；冷凝器9下部设有进水口 10，冷凝器9上部设有出水口 8 ； L形针头13插入闪烁计数瓶12底部。
权利要求
一种测定C 14标记甲烷的放射性强度的方法，其步骤是A、在密闭条件下，将C 14标记甲烷气样通过温度为700 800℃的钴盐硅胶，与O2反应氧化为CO2，继续通入氧气5 10分钟；B、氧化产生的气体中的CO2冷凝纯化后，用10ml碱性闪烁液吸收；C、吸收液摇匀后，直接用液体闪烁仪测定混合液C 14放射性强度。
2.根据权利要求1所述的一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的方法，其特征在于 所述的碱性闪烁液为Iml lmol/LNa0H+9ml闪烁液。
3.一种用于实现权利要求1所述的测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置，该装置包 括注射器(1)、通氧气管(2)、耐高温石英管(5)、冷凝器(9)、L形针头(13)，其特征在于注 射器(1)与可控L形针头(4)连接，注射器(1)和可控L形针头(4)穿过第一耐高温橡皮 塞(3a)插入耐高温石英管(5)中，通氧气管(2)插入耐高温石英管(5)中，耐高温石英管 (5)穿过管式马弗炉(6)，耐高温石英管(5)、第二耐高温橡皮塞(3b)经玻璃管依次与冷凝 器(9)、缓冲管(11)和L形针头(13)相连。
4.根据权利要求3所述的一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置，其特征在于 所述的耐高温石英管(5)中填入15cm长的钴盐硅胶(7)。
5.根据权利要求3所述的一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置，其特征在于 所述的冷凝器(9)下部设有进水口(10)，冷凝器(9)上部设有出水口(8)。
6.根据权利要求3所述的一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置，其特征在于 所述的L形针头(13)插入闪烁计数瓶(12)底部。
全文摘要
本发明公开一种测定甲烷放射性强度的方法及装置，其步骤A、在密闭条件下，将C-14标记甲烷气样通过高温钴盐硅胶，与O2反应氧化为CO2，继续通入氧气；B、氧化产生的气体中的CO2冷凝纯化后，用碱性闪烁液吸收；C、吸收液摇匀后，直接用液体闪烁仪测定混合液C-14放射性强度。一种测定C-14标记甲烷的放射性强度的装置，注射器与可控L形针头连接，注射器和可控L形针头穿过耐高温橡皮塞插入耐高温石英管，通氧气管插入耐高温石英管，耐高温石英管穿过管式马弗炉，耐高温石英管耐高温橡皮塞经玻璃管依次与冷凝器、缓冲管和L形针头相连。操作方便、快速、精确度高，适合于C-14标记的甲烷放射性强度的分析，适合C-14含量低的样品测定。
文档编号G01T1/204GK101950028SQ20101025173
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者吴金水, 朱捍华, 肖和艾 申请人:中国科学院亚热带农业生态研究所