一种高碳氮比样品中碳氮稳定同位素的测定方法

摘要

本发明公开了一种高碳氮比样品中碳氮稳定同位素测定方法，具体步骤为将植物、土壤或沉积物等样品经烘干，研磨过筛网，用锡杯包裹，采用元素分析仪—稳定同位素质谱联用仪检测待测样品。本发明利用He对样品气的分流作用,抑制高碳含量样品中过高的二氧化碳信号，从而实现了对高碳氮比中碳氮同位素比值的快速、精确检测，结果准确，重现性好，效率高。

说明书

本发明得到天津市应用基础与前沿技术研究计划（项目编号15JCYBJC49200）、天津师范大学开发基金（项目编号52XK1505）、天津师范大学市级重点实验室开放基金（项目编号117-YF11700102）基金的资助。

技术领域

本发明属于稳定同位素分析技术领域，具体涉及一种高碳氮比样品中碳氮同位素检测方法。

背景技术

随着碳氮稳定同位素分析技术的不断发展和改进，其在环境和农业等方面的应用日益广泛。已有许多学者利用碳氮稳定同位素研究海洋、湖泊、湿地以及农田中有机质及污染物的来源、进行环境示踪以及通过稳定同位素来重建古气候和古植被。

随着高精度同位素质谱分析仪器的不断完善，仪器本身因素对样品测定结果的影响越来越小。目前，常见的碳氮稳定同位素分析方法为连续流分析法，即将元素分析仪与质谱仪联用，在一次进样中同时完碳氮同位素分析工作。但该方法样品的碳氮比对分析结果准确性影响较高。在碳氮比大于10的高碳含量样品中，N同位素分析的准确性将受到很大影响。

本发明利用He对样品气的分流作用,抑制高碳含量样品中过高的二氧化碳信号，实现了对高碳氮比中碳氮同位素比值的快速、精确检测，本发明建立的方法对原有的碳氮同位素检测技术进行了补充。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高碳氮比样品中碳氮稳定同位素的测定方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将植物、土壤或沉积物样品经80℃，24h烘干，研磨过120目筛网；

（2）用锡杯包裹待测样品，采用元素分析-稳定同位素质谱联用仪检测待测样品；元素分析仪的条件为：载气He压强50kPa，进样器He吹扫流量80ml/min，氧气压强15 kPa，氧化炉1020℃，还原炉650℃，柱温箱115℃，氧化管催化剂为镀银氧化钴25克和氯化铬25克，还原管内为颗粒状纯铜（φ 0.7mm）50克；

（3） δC13检测中稳定同位素质谱仪分析条件为：离子源真空2x10^{-6>mBar，离子源电压5KV，载气He压强15psi，分流气He压强27psi；}

（4）δN15检测中稳定同位素质谱仪分析条件为：离子源真空2x10^{-6>mBar，离子源电压5KV，载气He压强15psi，分流气He压强45psi；}

（5） 在上述条件下对标准品和样品同位素值进行分析，以标准品信号值为横坐标，以标准品标定同位素值为纵坐标建立标准曲线，将样品信号值带入标准曲线，得出样品同位素值。重复检测5次，统计实验结果。

本发明进一步公开了高碳氮比样品中碳氮稳定同位素测定方法在提高高碳氮比样品碳氮同位素检测精确性方面的应用。实验结果显示：本发明的方法具有重复性好，效率高，准确度高等优点，可以满足高C/N样品的CN同位素检测需要，N同位素分析准确性RSD（%）可以达到0.01% 。N同位素分析重现性SD（‰）可以达到0.04%，这是常规连续流分析法所不能达到的。

本发明重点是解决高碳氮比样品碳氮同位素检测精确性较差的问题，遇到的难点在于控制高碳氮比样品中过高的碳元素对氮同位素检测的干扰作用，重点考察了分流比对增强高碳氮比样品中氮同位素重现性的影响。

本发明公开的高碳氮比样品中碳氮稳定同位素的测定方法与现有技术向比所具有的积极效果在于：

（1）本发明的方法具有操作简单，氮同位素比值检测不受样品中高含量碳元素的干扰，重现性好，准确性高等优点。

（2）与现有的方法相比本发明解决了在稳定同位素分析试验中高碳氮比样品过高的碳元素信号对氮元素同位素值检测的干扰问题，提高了氮同位素检测的准确性和重现性。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。

实施例1

一种高碳氮比样品中碳氮稳定同位素测定方法，包括以下步骤：

a.样品经土壤或沉积物等样品经80℃，24h烘干，研磨过120目筛网，得到待测样品。

b.用锡杯包裹待测样品，在δC13检测中以IAEA-CH-6 (蔗糖，δC13=-10.449‰)、IAEA-CH-3 (纤维素，δC13=-24.724‰)、 NBS-18 (方解石，δC13=-5.014‰)为标准品。

c.用锡杯包裹待测样品,在δN15检测中以IAEA-N-1 (硫酸铵，δC15=0.4‰)，IAEA-N-2 (硫酸铵，δC15=20.3‰)，IAEA-N0-3 (硝酸钾，δC15=25.6‰)为标准品。

d. 元素分析仪的条件为：载气He压强50kPa，进样器He吹扫流量80ml/min，氧气压强15 kPa，氧化炉1020℃，还原炉650℃，柱温箱115℃，氧化管催化剂为镀银氧化钴25克和氯化铬25克，还原管内为颗粒状纯铜（φ 0.7mm）50克。

e. δC13检测中稳定同位素质谱仪分析条件为：离子源真空2×10^{-6>mBar，离子源电压5KV，载气He压强15psi，分流气He压强27psi。}

f. δN15检测中稳定同位素质谱仪分析条件为：离子源真空2×10^{-6>mBar，离子源电压5KV，载气He压强15psi，分流气He压强45psi。}

g. 在上述条件下对标准品和样品同位素值进行分析，以标准品信号值为横坐标，以标准品标定同位素值为纵坐标建立标准曲线，将样品信号值带入标准曲线，得出样品同位素值。重复检测5次，统计实验结果。

h.本发明主要使用的仪器有：Nu Horizon型稳定同位素质谱仪，EuroVectorEA3000型元素分析仪。

实施例2

a.湿地土壤样品δC13检测，样品经80℃，24h烘干，研磨过120目筛网，得到待测样品，该样品碳氮比为12.85。

b.用锡杯包裹5mg待测样品，以IAEA-CH-6 (蔗糖，δC13=-10.449‰)、 IAEA-CH-3(纤维素，δC13=-24.724‰)、NBS-18 (方解石，δC13=-5.014‰)为标准品。

c.元素分析仪的条件为：载气He压强50kPa，进样器He吹扫流量80ml/min，氧气压强15 kPa，氧化炉1020℃，还原炉650℃，柱温箱115℃，氧化管催化剂为镀银氧化钴25克和氯化铬25克，还原管内为颗粒状纯铜（φ 0.7mm）50克。

d. 稳定同位素质谱仪分析条件为：离子源真空2×10^{-6>mBar，离子源电压5KV，载气He压强15psi，分流气He压强27psi。}

e. 在上述条件下对标准品和样品同位素值进行分析，以标准品信号值为横坐标，以标准品标定同位素值为纵坐标建立标准曲线，将样品信号值带入标准曲线，得出样品同位素值。重复检测5次，统计实验结果。

用上述步骤处理湿地土壤样品，重复检测5次，结果见表1.

表1. δC13重复性实验结果

实施例2

a.湿地土壤样品δC15检测，样品经80℃，24h烘干，研磨过120目筛网，得到待测样品，该样品碳氮比为12.85。

b.用锡杯包裹35mg待测样品,以IAEA-N-1 (硫酸铵，δC15=0.4‰)，IAEA-N-2 (硫酸铵，δC15=20.3‰)，IAEA-N0-3 (硝酸钾，δC15=25.6‰)为标准品。

c.元素分析仪的条件为：载气He压强50kPa，进样器He吹扫流量80ml/min，氧气压强15 kPa，氧化炉1020℃，还原炉650℃，柱温箱115℃，氧化管催化剂为镀银氧化钴25克和氯化铬25克，还原管内为颗粒状纯铜（φ 0.7mm）50克。

d. 稳定同位素质谱仪分析条件为：离子源真空2×10^{-6>mBar，离子源电压5KV，载气He压强15psi，分流气He压强45psi。}

e. 在上述条件下对标准品和样品同位素值进行分析，以标准品信号值为横坐标，以标准品标定同位素值为纵坐标建立标准曲线，将样品信号值带入标准曲线，得出样品同位素值。重复检测5次，统计实验结果。

用上述步骤处理湿地土壤样品，重复检测5次，结果见表2.

表2. δC15重复性实验结果

实施例3

比较试验

综上所述，本发明方法具有重复性好，效率高，准确度高等优点，可以满足高C/N样品的CN同位素检测需要。