元素分析-同位素質譜聯用測定微量氮元素同位素方法研究

尹希杰，劉維維，王永濤,2，蘇 靜，李廷偉

(1.自然資源部第三海洋研究所，信息與測試保障中心，福建 廈門 361005； 2.河南理工大學資源環境學院，河南 焦作 454000；3.中國科學院青海鹽湖研究所，青海 西寧 810008)

氮是生命活動的主要元素之一，對各類生命體、食物鏈、生態系統甚至整個生物圈功能的實現都起著不可或缺的作用。在科學探究全球氮循環方面，自然環境中存在的氮穩定同位素具有重要的地位和作用[1]，因同位素具有示蹤、整合和指示等功能，以及檢測快速、結果準確等特點，在自然科學研究中展現出日益廣闊的應用前景，如生態學研究、植物生理分析和食品檢測等[2-6]。

目前，測定固體樣品中總氮含量的常用方法有凱式蒸餾法和元素分析高溫燃燒還原法[7-8]。氮穩定同位素分析主要采用元素分析-同位素質譜(EA-IRMS)聯用的高溫氧化還原在線測定技術，與傳統的真空熱解法和次溴酸氧化離線法制樣測定氮同位素相比，EA-IRMS具有高效、便捷的優點，簡化了前處理過程，降低了人為操作誤差，是測定固體樣品總氮含量及其穩定同位素比值的通用方法[9]。但元素分析儀載氣流速通常大于100 mL/min，而穩定同位素質譜通常需要真空度在10-8MPa以上，進入質譜離子源的氣體流速僅約0.1 mL/min。EA-IRMS聯用技術需要對進入質譜的載氣進行較大比例地稀釋，導致樣品檢出限較高，極大限制了該技術對低含氮量固體樣品的測試。

EA-IRMS測試氮同位素δ15N值時，當標準偏差滿足0.2‰(n=6)的要求，氮元素的質量一般須大于20 μg，而當元素分析儀的固體包樣量超過30 mg，樣品中氮元素在氧化管中難以被瞬間充分氧化，導致譜圖存在明顯拖尾現象，使氮含量的測試結果偏低并產生同位素分餾?！?br>