基于双还原体系与膜进样质谱快速测定^(15)N加富水样中^(15)NO_(3)^(-)的方法

摘要

海洋中的氮循环是海洋生物地球化学研究的热点领域之一,而硝化过程是氮循环的关键一环,准确获取硝化速率对于丰富海洋氮循环的认识至关重要。^(15)N标记同位素技术是目前国际上最为广泛使用的硝化速率测定方法,该方法的核心在于准确测定^(15)N加富样品产生的^(15)NO_(2)^(-)和^(15)NO_(3)^(-)的含量,但目前的方法普遍存在测试时间较长、测试成本较高、所需样品体积较大或者检测限较高等问题。研究以低成本的膜进样质谱作为^(15)N加富样品测试设备,建立了基于镉柱与氨基磺酸双还原体系测定^(15)N加富样品中^(15)NO_(3)^(-)含量的方法。经条件优化实验确定的具体方法:采用1 mol/L HCl配制^(15)mmol/L的氨基磺酸(SA)作为反应试剂除去样品原有的NO_(2)^(-),然后利用镉柱将^(15)NO_(3)^(-)还原为^(15)NO_(2)^(-),再按照1︰60(V︰V)的比例加入SA将^(15)NO_(2)^(-)还原为^(29)N_(2),最终被膜进样质谱检测。此方法可以测定的^(15)NO_(3)^(-)样品浓度范围为0~40μmol/L,其精密度为0.3%(10μmol/L),并具备成本低、测定快速(3 min/样品)、样品消耗体积小、检测限低(0.05μmol/L)且无显著的盐效应等特点。利用该方法测得青岛石老人0~10 cm砂质沉积物中^(15)NH_(4)^(+)和^(15)NO_(2)^(-)的潜在氧化速率分别为0.08~0.17 nmol N/(cm^(3)·h)和0.53~1.56 nmol N/(cm^(3)·h),验证了研究所建立的方法适用于沉积物中硝化速率的测定。