（5）強(qiáng)峰拖尾影響

強(qiáng)離子流的質(zhì)譜蜂的兩測(cè)呈彌散展開(kāi)，綿延至鄰近的質(zhì)譜峰上，此種現(xiàn)象稱強(qiáng)峰拖尾。強(qiáng)峰拖尾會(huì)造成對(duì)相鄰弱峰的疊加，這對(duì)低豐度樣品的準(zhǔn)確測(cè)定是不利的。必要時(shí)需進(jìn)行“拖尾校正”。

同位素質(zhì)譜分析的誤差來(lái)源還有很多，但與質(zhì)譜儀器和分析方法有關(guān)的系統(tǒng)誤差是主要的，而且它對(duì)分析結(jié)果的影響比較固定，并具有單向性?？朔k法是制訂最佳分析測(cè)定條件和利用標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)質(zhì)譜儀器作調(diào)整和校準(zhǔn)。

三、氮同位素質(zhì)譜分析法

氮有七個(gè)同位素，質(zhì)量數(shù)自12到18。除¹⁴N和¹⁵N為穩(wěn)定性同位素外，其余都是放射性同位素，它們的半衰期均很短。只有¹³N的半衰期略長(zhǎng)，為10.05min，在化學(xué)和生物學(xué)的研究中它曾作為一種示蹤物質(zhì)被應(yīng)用。然而，對(duì)絕大多數(shù)的氮素示蹤研究來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性¹⁵N就成為唯一實(shí)用的示蹤物質(zhì)。

自然界中¹⁵N的自然豐度為0.366原子%。富集¹⁵N示蹤物質(zhì)是通過(guò)同位素交換法將¹⁵N富集，使¹⁵N的豐度高于自然豐度。在農(nóng)學(xué)和生物學(xué)的氮家示蹤試驗(yàn)中，一般采用豐度為5原子%～10原子%的¹⁵N示蹤劑。貧化¹⁵N物質(zhì)，其¹⁵N豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于自然豐度，含¹⁵N只有0.0005原子%。用貧化¹⁵N物質(zhì)作示蹤劑，僅相當(dāng)于0.72原子%的富集¹⁵N物質(zhì)，其價(jià)格是富集¹⁵N示蹤劑的1/6。雖然，自然界中氮同位素分餾現(xiàn)象比碳、氧和硫發(fā)現(xiàn)得晚些，但氮同位素自然豐度變異在生物圈氮循環(huán)的研究和環(huán)境科學(xué)研究上的應(yīng)用已日益受到重視。

不論對(duì)示蹤試驗(yàn)樣品或自然豐度樣品，測(cè)定其穩(wěn)定性同位素組成時(shí)都應(yīng)將樣品中的元素氮轉(zhuǎn)化成N₂。

1、引言

隨著核物理學(xué)的進(jìn)展，穩(wěn)定性同位素¹⁵N的測(cè)定方法也有了很大的發(fā)展，其中包括紅外光譜法、核磁共振波譜法、發(fā)射光譜法及質(zhì)譜法。質(zhì)譜法和光譜法是目前¹⁵N示蹤研究中最常用的分析方法。

最初，¹⁵N光譜測(cè)定法是由于與質(zhì)譜法相比，不需要昂貴的儀器設(shè)備，不受CO₂和NO等雜質(zhì)干擾，而且所用的光譜儀器操作簡(jiǎn)便，維護(hù)管理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。¹⁵N發(fā)射光譜法的主要特點(diǎn)在于它的靈敏度高，即只需要很少量的樣品量，一般在5μg～10μg左右的氮。然而，它與質(zhì)譜法相比，準(zhǔn)確度較低，因此其應(yīng)用還不十分普遍。

¹⁵N質(zhì)譜測(cè)定法，其優(yōu)點(diǎn)是精密、穩(wěn)定，一直為許多示蹤研究工作者所青睞.但與¹⁵N光譜測(cè)定法相比，質(zhì)譜法靈敏度較低，步驟繁瑣，過(guò)程冗長(zhǎng)，還需要價(jià)格昂貴的質(zhì)譜計(jì)。采用質(zhì)譜法分析¹⁵N，必須將復(fù)雜的有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的化合物。對(duì)氮來(lái)說(shuō)，最適合的形態(tài)是N₂。因此，¹⁵N質(zhì)譜分析法是以將生物樣品中的氮素轉(zhuǎn)化為¹⁵N₂為基礎(chǔ)的。

將樣品中的氮化合物直接轉(zhuǎn)變成氮?dú)獾姆椒ㄊ嵌篷R(Dumas )法，也稱干燃燒法。在真空條件下，樣品和氧化銅(以Cr₂0₃作催化劑)一起燃燒，將有機(jī)和無(wú)機(jī)氮化合物氧化成N₂，其中NO和N₂O通過(guò)銅還原成N₂。日前一些碳、氮和¹³C、¹⁵N同時(shí)分析儀器都是采用杜馬法原理設(shè)計(jì)的。而將標(biāo)記氮化合物轉(zhuǎn)變成氮?dú)獾淖畛Ｓ玫姆椒ㄊ橇卸夭疇柛裉岢龅臐裱趸?。分析方法一般包?個(gè)步驟:將標(biāo)記¹⁵N的含氮化合物轉(zhuǎn)變成鉸;在高真空條件下將錢(qián)轉(zhuǎn)化成N₂;用質(zhì)譜計(jì)測(cè)定氮?dú)庵械?sup>14N和¹⁵N的比值。在¹⁵N示蹤試驗(yàn)中一般都采用這種方法。

2、樣品氮轉(zhuǎn)化成技鹽

將樣品中的氮化合物轉(zhuǎn)變成銨鹽的最常用的方法是凱氏法，在高溫下，樣品在硫酸中消化。為了提高消化能力、縮短消化時(shí)間，必須加入一些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和催化劑。

在用凱氏法進(jìn)行樣品消化時(shí)，必須使含氮的有機(jī)化合物完全分解。如果消化不完全，消化液中會(huì)含有甲膠、乙胺和二乙胺之類(lèi)的易揮發(fā)性含氮雜質(zhì)。在進(jìn)行質(zhì)譜分析時(shí)，這些雜質(zhì)將產(chǎn)生疊加峰，影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，消化的完全程度取決于消化的溫度。很多研究工作者曾對(duì)消化時(shí)所采用的催化劑種類(lèi)、催化劑用量和消化時(shí)間等方面進(jìn)行試驗(yàn)研究，現(xiàn)在普道采用的是布倫納推薦的K₂SO₄-Cu-Se催化劑的方法。以硫酸鉀、銅和硒的混合物(K ₂SO₄:CuSO₄·5H₂O:Se=100:10:1)作催化劑.用且按每MI.硫酸含0.33g此混合催化劑。所用消化時(shí)間，對(duì)土壤樣品，在消化液呈清亮后繼續(xù)加熱5h;對(duì)植株樣品，消化液達(dá)清亮后需2h，用這種方法消化土壤和植株等生物樣品，未發(fā)現(xiàn)有機(jī)雜質(zhì)對(duì)質(zhì)譜分析的干擾。

在強(qiáng)堿條件下，采用水蒸汽蒸餾的辦法將枝從消化液中分離出來(lái)，并接收在硼酸(或硫酸)溶液中，在水蒸氣蒸餾時(shí)，必須防止樣品間的交又污染。特別是在蒸餾不同同位素豐度的樣品時(shí)，交又污染的影響尤為嚴(yán)重。一般建議在樣品蒸餾的間隔中用蒸餾少量乙醇的辦法去除蒸餾器對(duì)鐵的吸持。

為了保證有足夠的N₂量供質(zhì)潛分析用，對(duì)單束測(cè)量的樣品餾出液含氮量一般要求在1mg左右。對(duì)雙樣比較溯量的樣品，由于進(jìn)樣系統(tǒng)采用的毛細(xì)管粘滯流進(jìn)樣方式，餾出液中的含氮量要求在2mg以上。如暫不進(jìn)行質(zhì)譜分析，餾出液必須用少雖的硫酸酸化，并置于60-80C中濃縮至干。

（1）試劑

①濃硫酸(H₂SO₄，p≈1.84g·mL^-1，分析純)；

②硫酸鉀-催化劑混合物:配制成一種100g硫酸鉀(H₂SO₄)、10g硫酸銅(CuSO₄·5H₂O)和1g硒(Se)粉的均勻混合物。混合前分別將試劑磨細(xì)，混合后再放于研缽中將試劑結(jié)塊磨碎;

③硼酸一指示劑溶液:溶解20g純的硼酸（H₃B0₃)于約70mL熱水中，放冷后移至內(nèi)盛200mL乙醉和20mL混合指示劑溶液(0.33g溴甲酚綠和0.165g甲基紅溶于500mL乙醇中)的1L容量瓶中，混合后小心地滴加氮氧化鈉溶液[c(NaOH)=0.05mol·L^-1］，調(diào)至溶液呈紫紅色（pH約0.5），加水至刻度。用前充分混勻；

④氫氧化鈉溶液[c(NaOH)=10mol·L^-1):稱取400g氫氧化鈉(NaOH，分析純)溶于水，用水定容至1L;

⑤硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[c (H₂S0₄)=0.005mol·L^-1］:量取0.3mL濃硫酸(H₂SO₄，p≈l.84g·mL^-1，分析純)稀釋至1L，用硼砂標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定其準(zhǔn)確度;

⑥硫酸溶液[c(H₂S0₄)=3mol·L^-1〕。

（2）儀器與設(shè)備

容積50mL的硬質(zhì)凱氏燒瓶;彎形小漏斗;半微量蒸汽蒸餾器;容積150mL的錐形瓶;六聯(lián)變溫消化電爐。沸水浴鍋。

（3）分析步驟

稱取一定量細(xì)磨過(guò)的土壤樣品，置于干燥的凱氏燒瓶底部，加入少量無(wú)離子水(約1mL～2 mL)濕潤(rùn)土壤樣品后，加入1.65g催化劑混合物(試劑2)和5mL濃硫酸，搖勻，在開(kāi)氏瓶口上加上一個(gè)彎形小漏斗，將凱氏瓶?jī)A斜置于六聯(lián)變溫消化電爐上，用小火加熱，待瓶?jī)?nèi)反應(yīng)緩和時(shí)(約20min～30min)。加強(qiáng)火力使消煮的土壤酸液保持微沸。消煮的很度以硫酸蒸氣在瓶頸上部1/3處冷凝回流為宜。待消煮液和土粒全部變灰自稍帶綠色后，再繼續(xù)微沸消煮5 h。消煮完畢，冷卻。待熱餾。在消煮土壤樣品的同時(shí)。應(yīng)做一份空白測(cè)定，除不加入土壤樣品外，其他操作步驟與測(cè)定土壤時(shí)相同。

參考資料：土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法