【基本原理】硝酸鹽水溶液（NO3?）的氮氧穩定同位素組成（δ15N，δ18O，δ17O）以及亞硝酸鹽（NO2?）的δ15N值是土壤、雨水、地表水、地下水以及海水養分來源和動態變化的重要示蹤劑。硝酸鹽同位素還用于評估水生生態系統循環N的能力以及通過地下細菌反硝化等過程修復被硝酸鹽污染的含水層。用疊氮化鎘還原法將NO3?或NO2?轉為N2O，用N2O激光光譜法進行N和O同位素分析。將激光頂空同位素分析法與同位素比質譜法進行比較。激光法可直接測量17O異常，有助于追蹤大氣N來源。

基于此，在所附的文章中“N and O isotope (δ15Nα，δ15Nβ，δ18O，δ17O) analyses of dissolved NO3? and NO2? by the Cd‐azide reduction method and N2O laser spectrometry”，國際原子能機構（IAEA）同位素水文學實驗室主任Leonard I. Wassenaar及其團隊利用N2O同位素分析儀（N2OIA‐23e‐EP Model 914‐0060；Los Gatos Research，Mountain View，CA，USA）開展了相關實驗。

【方法】用疊氮化鎘法和頂空N2O激光光譜法將其轉化為N2O，在N/O穩定同位素標準物（IAEA，USGS）上測量δ15N，δ18O，δ17O。15N示蹤劑測試評估了N到N2O分子中α或β位置的位置特異性路由。使用數據處理算法校正同位素對N2O濃度，光腔壓力和含水量的依懶性。? ? ? ? ? ? ? ? ??

疊氮化鎘處理過的NO3?→N2O頂空樣品（注入空氣中大約10 ppm N2O）的典型光譜同位素體吸光度信號與相對波數的關系圖，顯示了N2O同位素體與水汽的相對位置和濃度。N2O同位素體豐度最高的是14N14N16O（＞99%）。

【結果】在疊氮化物反應中，NO3?/ NO2?氮被引導至NO2的15Nα位置；因此，應將δ15Nα用于N2O激光光譜分析結果中。經過校正N2O濃度，光腔壓力和含水量，國際標準物的δ15NαAIR，δ18OVSMOW 和δ17OVSMOW 值（‰）分別為+4.8 ± 0.1，+25.9 ± 0.3, +12.7 ± 0.2 (IAEA NO3)，?1.7±0.1，?26.8 ± 0.8，?14.4 ± 1.1 (USGS34) 以及 +2.6 ± 0.1，+57.6 ± 1.2，+51.2 ± 2.0（USGS35），與它們的值和同位素比質譜分析結果相一致。USGS35的17O盈余為+21.2±9‰，與以前的研究結果一致。

左圖顯示了激光光譜測得的δ15NαAIR和IRMS測得的δ15NbulkAIR關系圖，右圖顯示了激光光譜和TG-IRMS測得的δ18OVSMOW關系圖。對IRMS的δ15NAIR結果進行17O校正，除USGS35（?=0.88）外，所有樣品的全局?值為0.52；基于激光法的δ15N分析無需17O校正。

在疊氮化鎘轉化反應NβNαO氣體分子中，15N到達α和β位置的路線。左圖：利用0.4-1.9%（＞98原子%）Na15N3富集劑，通過疊氮化鎘法，將IAEA NO3（1 ppm）樣品與N2O氣體反應。右圖：0-3%（＞98原子%）Na15NO2樣品與“常規”試劑級NaN3（δ15NAIR=-2.9‰）反應，生成N2O樣氣。激光光譜儀測量樣品應按所述方法報告壓力和濃度校正后的δ值。在15N富集水平下，δ15Nα和δ15Nβ平均測量值SD（n=3）在疊氮化物測試中分別為±6和±7‰，在NO2測試中分別為±10和±3‰。

【結論】作者認為疊氮化鎘法在測定硝酸鹽或亞硝酸鹽δ15N，δ18O，δ17O（以及17O盈余）上產生了準確且精確的結果。缺點是疊氮化鎘化學藥品是有毒的，N2O激光光譜法缺乏自動進樣設備。15N富集的示蹤劑測試表明了在高15N富集條件下通過激光光譜法進行水中養分動態的位置特異性實驗的潛力，但是暴露了樣品之間的記憶校正以及改善17O光譜反卷積的需求。

N2O同位素分析儀

特點

1. 采用中紅外量子級聯激光器，可同時測量4N15N16O，15N14N16O，14N14N18O，14N14N17O，N2O；

2. 與同位素比質譜技術相比，不受目標氣體中同分子量的CO2的影響；

3. 測量δ15N，δ15Nα和δ15Nβ，量化N2O的源和匯；

4. 測量δ17O，δ18O，量化硝化過程

5. EP型，實現更小漂移和更高的穩定性；

6. 無需液氮冷卻；

7. 原位連續測量與手動間斷進樣結合；

N2O同位素分析儀

性能指標

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2020年第4期快訊＃3-通過疊氮化鎘還原法和N2O激光光譜法分析溶解的NO3?和NO2?的N、O同位素（δ15Nα，δ15Nβ，δ18O，δ17O）.pdf