【基本原理】硝酸鹽水溶液（NO3?）的氮氧穩(wěn)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(yǎng)分來源和動態(tài)變化的重要示蹤劑。硝酸鹽同位素還用于評估水生生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)化為N2O，在N/O穩(wěn)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(shù)據(jù)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(shù)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(jīng)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(zhì)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(zhuǎn)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(guī)”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(chǎn)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(yǎng)分動態(tài)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(lián)激光器，可同時測量4N15N16O，15N14N16O，14N14N18O，14N14N17O，N2O；
2. 與同位素比質(zhì)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(xiàn)更小漂移和更高的穩(wěn)定性；
6. 無需液氮冷卻；
7. 原位連續(xù)測量與手動間斷進樣結合；
N2O同位素分析儀
性能指標
? ? ? 重復性/精度（1σ，300s） | [N2O]：0.1 ppb；δ15N，δ15Nα，15Nβ：優(yōu)于1‰； δ17O：優(yōu)于1‰（N2O?＞?1 ppm）；δ18O：優(yōu)于2‰ |
測量速度 | 1?HZ |
測量范圍 | N2O：0.3-100 ppm |
漂移（15分鐘平均，標準溫度壓力，24 h） | N2O：1 ppb； δ15N，δ15Nα，δ15Nβ，δ17O，δ18O：＜1‰； |
環(huán)境條件 | 操作溫度：0-45℃； 環(huán)境溫度：0-100%RH，無冷凝； |
溫度控制精度 | 0.003℃ |
壓力控制精度 | 0.001 torr |
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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