针对气相碳氢化合物和大气气体的δ13C化合物特异性同位素分析（CSIA）已被用于解析气体的微生物成因、热成因或地质成因活动，相比仅凭浓度数据，该方法能够对碳源提供更为确凿的认知。同位素分析的应用领域包括：
- 环境检测，用于区分产热源、微生物源和非生物源。
- 追踪微生物产甲烷作用
- 识别热裂解、水力压裂和天然气特征
- 监测土壤气体、沼气和垃圾填埋气的能源气体项目
- 旨在提高沼气或消化器效率的研究项目
SGS BETA实验室对碳氢化合物气体的 δ13C 分析
SGS BETA实验室可对以下气体进行专业分析：
用于燃烧前色谱分离的气体包括：
- 甲烷 (CH4)
- 乙烷 (C2H6)
- 丙烷 (C3H8)
SGS BETA实验室采用国际二级参考物质（RMs），来测定碳氢化合物气体的化合物特异性 δ13C 值。参考物质来自美国地质调查局 (USGS)，该机构提供一系列甲烷、乙烷和丙烷作为标准气体（HCG-1、HCG-2 和 HCG-3），以及NIST SRM 4990C草酸标准物质。
下面举例说明 δ13C 分析如何在现实世界的环境监测中应用。
图1：SGS BETA实验室（研发部门）对III类火炬1垃圾填埋场进行了六项参数分析。
土壤气体与垃圾填埋场中 CH4和CO2的δ13C分析
土壤气体和垃圾填埋场中CH4和CO2的δ13C分析已成为区分生物源碳源和地质成因碳源的重要工具。土壤中的甲烷可能来源于微生物产甲烷作用、化石燃料的热成因泄漏，甚至非生物反应。这些过程都会经历13/12C同位素分馏，从而产生δ13C特征。例如，科学文献显示，微生物途径产生的甲烷的¹³C贫化值在–50至–110‰之间，热成因气体的¹³C特征。例如，科学文献显示，微生物途径产生的甲烷的¹³C贫化值在–50至–110‰之间，热成因气体的¹³C贫化程度适中（–30至–50‰），而非生物来源或地幔来源的甲烷则相对富集（–5至–30‰）。通过测量深度剖面中的δ13C，可以推断甲烷的来源，是厌氧条件下原位生成的甲烷，或是迁移至浅层土壤中的化石气体。与CH4组分相比，CO2组分的δ13C值能为碳循环及潜在污染提供补充性见解。植被产生的土壤呼吸CO2在C3生态系统中通常呈更负的值（–22至–37‰），而在C4系统中其贫化程度则相对较低（–9‰至–15‰）。若偏离这些范围（例如向0‰发生富集）可能表明碳酸盐溶解或热成因脱气，而非根系或微生物呼吸作用。此外，在垃圾填埋气中的CO2组分中，也曾观测到δ13C富集现象，其数值介于-10‰至+15‰之间。
乙烷和丙烷中的δ13C分析
对乙烷 (C2H6) 和丙烷 (C3H8) 进行δ13C分析，为结合甲烷解析气体成因提供了关键的背景信息。由于这些长链烃很少通过微生物途径产生，因此其存在与同位素组成可作为热成因或非生物过程的关键指标。在环境与能源应用中，乙烷和丙烷中富集的 δ13C值有助于区分化石燃料泄漏或水力压裂的影响与纯粹的微生物产甲烷作用；与此同时，CH4, C2H6 和 C3H8 之间的相对变化则揭示了气体的混合、运移及污染途径。典型的热成因乙烷和丙烷值平均约为-30‰（范围约为-60‰至-16‰），相比之下非生物来源的含量可能相对富集（有时接近-5‰），而微生物体系的特征则是这些气体完全缺失或仅处于痕量水平。SGS BETA实验室通过对甲烷、乙烷和丙烷进行综合分析，提供化合物特异性的同位素指纹，为来源归因、环境监测和石油系统研究提供强大的框架。
14C和δ13C双同位素分析
δ13C可揭示形成途径；不过若将其与14C结合，便能同时提供过程与年代信息，从而构建起一个强有力的双同位素分析框架。通过将δ13C分析与放射性碳 (14C) 测定相结合，可以确定碳氢化合物及其伴生大气气体 (CO和CO2) 的14C活性（或年龄）、来源和归宿。样品既可采用符合ASTM D6866标准的生物源碳氢化合物气体14C测试方法进行分析并出具报告，也可送交进行放射性碳分析，以获取实测pMC (MpMC)、常规pMC (CpMC)、以BP为单位的表观放射性碳年龄以及δ13C的报告数据。
准备好提交样品进行测试了吗？
请联系您的客户经理或发送邮件至 CN.Info.Beta@sgs.com获取化合物特定同位素分析问卷，该问卷必须在提交样品之前填写完毕、提交并获得我们实验室团队的批准。您还可以要求使用ASTM D7833进行气相色谱分析，以及我们的甲烷、乙烷、丙烷和总碳（散装气体）样品的同位素测试服务。
样品体积和容器要求： 2% (v/v)，置于0.6 L多层铝箔气袋或加压IsoTube中。
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上次更新: 2026年4月
