Carbon StableIsotope Analysis Method of Marine DissolvedOrganic Carbon with Laser Absorption Spectroscopy

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:This method provides a practical tool for high-resolution marine carbon cycling studies, reducing sample size and analysis time.

溶存有機炭素（DOC）の安定炭素同位体（δ¹³C_DOC）は、海洋炭素循環研究において最も情報量の多いトレーサーの一つである。しかし、その測定は同位体比質量分析計（IRMS）への依存によって決定的に制約されている。従来のIRMSベースの手法は、大きな試料量と労力を要する前処理を必要とする一方で、測定スループットが低く、現場研究や高時空間分解能研究への応用を著しく制限している。これらの問題を解決するため、我々は現場展開可能なδ¹³C_DOC分析法を開発し、自作の超高感度中赤外波長可変ダイオードレーザー吸収分光法（MIR-TDLAS）同位体分光計と高温触媒酸化（HTC）モジュールを結合することで、IRMSに依存しない装置を確立し、単一プラットフォーム上での連続的な「注入-酸化-分析」ワークフローを可能にした。ハードウェアの強化と物理モデルに基づくスペクトル処理アルゴリズムを統合することで、本装置は¹²CO₂と¹³CO₂の両方について約100倍の感度向上を達成し、それぞれ3.98 ppbvおよび70 pptvの検出限界を得た。この性能により、CO₂のトラップや濃縮を一切行わずに、ppmvレベルのCO₂からの同位体シグナル定量が可能となった。δ¹³C_DOCの測定にはわずか300 μLの海水のみが必要であり、約6分以内で測定が完了し、約1.0‰のδ¹³C精度が得られた。濃度依存性の同位体バイアスを補正するために開発した経験的補正モデルを用いることで、0.336‰未満の測定偏差が達成された。その迅速性、精度、可搬性を実証することにより、このレーザー吸収分光法に基づく手法は、高スループットかつ現場展開可能なDOC炭素同位体分析のための新規アプローチを確立するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The stable carbon isotope (δ¹³C_DOC) of dissolved organic carbon (DOC) is one of the most informative tracers for marine carbon cycling studies. Yet its determination is critically constrained by reliance on isotope ratio mass spectrometry (IRMS). Conventional IRMS-based methods require large sample volumes and labor-intensive pretreatment but offer low measurement throughput, significantly limiting their application in field research and high spatiotemporal resolution studies. To resolve these issues, we developed a field-deployable δ¹³C_DOC analysis method and established an IRMS-independent device by coupling a self-developed ultrahigh-sensitivity mid-infrared tunable diode laser absorption spectroscopy (MIR-TDLAS) isotope spectrometer with a high-temperature catalytic oxidation (HTC) module, enabling a continuous “injection-oxidation-analysis” workflow on a single platform. Integrated with hardware enhancements and a physical-model-based spectral processing algorithm, the device achieved an approximately 100-fold improvement in sensitivity for both ¹²CO₂ and ¹³CO₂, yielding detection limits of 3.98 ppbv and 70 pptv, respectively. This performance enabled quantification of isotope signals from ppmv-level CO₂ without any CO₂ trapping or enrichment. Only 300 μL of seawater was required to determine δ¹³C_DOC within approximately 6 min, providing a δ¹³C precision of ∼1.0‰. A measurement deviation of less than 0.336‰ was achieved using an empirical correction model developed to correct concentration-dependent isotopic bias. By demonstrating its rapidness, precision, and portability, this laser absorption spectroscopy-based method establishes a novel approach for high-throughput and field-deployable DOC carbon isotope analysis.

• openalex https://figshare.com/articles/journal_contribution/Carbon_Stable_Isotope_Analysis_Method_of_Marine_Dissolved_Organic_Carbon_with_Laser_Absorption_Spectroscopy/32634710first seen 2026-06-17 07:20:53