沈陽生態(tài)所硝酸鹽氮和氧的穩(wěn)定同位素豐度測定方法研究獲進展

　　硝酸鹽（NO3−）是陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)重要的氮形式。隨著化石燃料燃燒和農(nóng)業(yè)活動的增加，各種生態(tài)系統(tǒng)的硝酸鹽含量在增加。在區(qū)域乃至全球尺度上硝酸鹽的源和動力學(xué)的研究變得至關(guān)重要，其中硝酸鹽的15N和18O穩(wěn)定同位素豐度（δ15N和δ18O）作為一種研究的技術(shù)手段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。過去二十多年，硝酸鹽氮氧同位素測定方法主要包括硝酸銀法、反硝化細菌法和疊氮酸法。硝酸銀法是利用離子交換，把硝酸鹽轉(zhuǎn)為硝酸銀，然后用元素分析儀最終轉(zhuǎn)換成N2和CO2進行分析，該方法前處理步驟繁瑣，需要樣品量大( > 1 μmol N) ，而且該方法只適用于淡水，不適合海洋水和土壤KCl浸提液。反硝化細菌的方法最終分析物是N2O，極大減少了樣品需求量，但是需要具備維持反硝化細菌。疊氮酸法于十年前建立，是一種化學(xué)方法。該方法利用海綿鎘或活性鎘將NO3− 轉(zhuǎn)換成 NO2−，然后使用疊氮酸醋酸緩沖液將NO2−轉(zhuǎn)化成N2O進行分析。這種方法對樣品需求量和反硝化細菌法一樣少，也比較容易建立，但是海綿鎘或活性鎘的準備比較消耗時間，而且疊氮酸緩沖液產(chǎn)生的HN3具有毒性和揮發(fā)性。

　　中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)組圖影在研究員方運霆的指導(dǎo)下改良了硝酸鹽的δ15N和δ18O的化學(xué)測定方法。改良的方法使用鎘粉直接替代了海綿鎘或活性鎘將NO3− 轉(zhuǎn)換成 NO2−，減少了樣品的處理時間，在第二步中極大的減少了疊氮酸醋酸緩沖液的使用量，同時使用醋酸鈉調(diào)節(jié)緩沖液的緩沖性，減少NO3−中的氧和水中的氧發(fā)生同位素交換。該方法操作簡單、制備時間短、使用范圍廣（適用于小體積樣品和KCl浸提液），容易建立。該改良方法的文章（Modifications to the azide method for nitrate isotope analysis）已發(fā)表在Rapid Communications in Mass Spectrometry上。

　　此前，穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)組還研究出銨態(tài)氮穩(wěn)定同位素新的測定方法——羥胺法（D. W. Liu, Y. T. Fang, Y. Tu, Y. P. Pan. Chemical Method for Nitrogen Isotopic Analysis of Ammonium at Natural Abundance. Analytical Chemistry 2014, 86, 3787-3792），并把這種方法結(jié)合擴散法用在酸性土壤KCl浸提液銨態(tài)氮同位素豐度的測定上（S. S. Zhang, Y. T. Fang, D. Xi. Adaptation of micro-diffusion method for the analysis of N-15 natural abundance of ammonium in samples with small volume. Rapid Communications in Mass Spectrometry 2015, 29, 1297-1306）。