水中硝酸盐氮稳定同位素比值测定前处理方法的优化

水体中过量的硝酸盐导致会严重的水生生态恶化和环境污染问题。氮稳定同位素技术为水体污染来源的判断及水生系统氮素转化机理研究提供了强有力的工具。在前人基础上,通过开发Cu2+-Cd复合催化结合超声波辅助加速反应,优化硝酸盐氮同位素比值测定前处理方法。考察了Cu2+添加量,超声功率以及反应时间变化对NO3--N转化生成N2O气体及其氮同位素比值的影响,在单因素实验基础上采用正交实验优化得到了最佳反应条件,并采用不同15N同位素比值的KNO3标准溶液结合气体预浓缩装置与稳定同位素质谱仪联用系统对新方法进行了验证。新方法单次反应体系中氮最低量为1.0 μg,其中自然丰度和高丰度样品δ15N分析精度小于1‰,富集样品的15N分析精度可达0.1 atom%以内(CV<1%);且所有标准样品的15N测定值与参考值基本一致。将优化后的方法应用于不同来源水样中硝酸盐氮稳定同位素比值测定,均可获得较好的精度,较原方法提高了前处理效率,且精度更优。综上,建立的方法准确可靠,操作简单,耗时短,适用于水中硝酸盐氮稳定同位素比值测定的批量、快速前处理。     

元素分析仪-稳定同位素比值质谱仪测定胶乳总固形物碳含量及其稳定碳同位素

应用元素分析仪和稳定同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联用技术测定了胶乳总固形物碳含量及其碳同位素比值δ~(13)C。将所采集的新鲜胶乳预先制成胶片,称取(0.500±0.100)mg样品,按EA仪器工作条件对其碳含量进行测定。分别用碳元素基准物质(尿素、天门冬氨酸、葡萄糖、蔗糖),在EA工作条件下测其碳元素,以碳质量为横坐标,CO_2峰面积为纵坐标制得标准曲线,结果表明其线性关系良好。对EA-IRMS系统作了稳定性和线性试验,前者达到小于0.1‰的要求,后者则满足同类仪器小于0.06‰·V~(-1)的要求。此外,还对Craig校正所得样品及3种CRMs的初始校正值作进一步校准的3种校准方法作了比较,结果表明:3种方法中回归法准确度最好,适用于不同性质、不同碳同位素组成的样品;而截距法只能用于碳同位素组成与参考气相近的样品的测量数据的校准;原始回归法则不能有效地消除测定过程中~(17)O的影响和样品燃烧过程中可能存在的同位素分馏的影响而不能用于结果校准。测得胶乳样品的总固形物碳质量分数为81.83%,δ~(13)C_(s-PDB)~M(PDB为国际标准拟箭石化石)为-26.70‰(回归法校准值)。     

牛奶中碳、氮、氢和氧稳定同位素比的测定及其在产地溯源分析中的应用

应用元素分析-同位素质谱仪(EA-IRMS)和多用途气体制备-连续流稳定同位素质谱仪(GasBench-IRMS)分别测定了来自国内外7个不同国家(澳大利亚、新西兰、西班牙、德国、奥地利、意大利和中国)的83件牛奶样品中碳、氮、氢、氧的稳定同位素比值(δ13 C、δ15 N、δ2 H和δ18 O)。对所测得的数据用SPSS 20.0软件分别进行了方差分析、聚类分析以及牛奶产地的判别分析。从所得结果可见,上述4项稳定同位素比值中的每一项都可获得相关牛奶样品产地来源的若干信息,但还不足以作为相关牛奶样品的溯源地判别的充分依据。而将测试结果进行组合后,对δ13 C、δ15 N和δ2 H三项指标组合交叉检验整体判别正确率达到84.3%,据此采用3项组合指标对牛奶产地进行判别分析,并在此项组合指标的基础上建立了产自7个国家的牛奶的判别模型。对自来这7个不同国家的牛奶盲样进行判别时,可将所测得样品中上述3项稳定同位素的δ值代入所建立的模型中,并比较各模型所得的Y值的大小,其中Y值最大的,即归属于此模型所代表的国家。     

硅藻氧同位素比值测定的分步氟化处理方法

利用硅酸盐氧同位素制备系统,以BrF5为氟化剂,对硅藻试样和石英标样进行精细的分步氟化研究,揭示硅藻壳体不同层位氧同位素的变化特征。采用逐步氟化实验,确定了四龙湾玛珥湖沉积硅藻样品在去除25%～28%的外层氧后再完全氟化,IRMS(质谱仪)测定的δ18O集中度最高。将氟化流程简化为两步,对应的δ18O差别为0.3‰,测量精度优于±0.5‰。本研究确定了硅藻样品分步氟化方法:第一步,引入0.392 aK mL(a,样品质量(mg);K=0.18)的BrF5(25℃)气体,在550℃下反应1 h;第二步,系统恢复真空后,引入理论量5倍的BrF5,在550℃下反应3 h,产出的氧转化为CO2进行质谱测定,获得硅藻δ18O特征值。     

稳定同位素法测定大豆水溶性蛋白质中碳、氮、氧、氢稳定同位素比值及其在产地溯源鉴定中的应用

利用元素分析–同位素比质谱仪(EA–IRMS)测定了来自美国、巴西、阿根廷和加拿大产的60份大豆样品中水溶性蛋白质的δ13C、δ15N、δ18O和δ2H值,采用OPLS–DA统计分析方法构建大豆产地溯源模型.大豆水溶性蛋白质δ13C、δ15N、δ18O和δ2H值分别为–24.675‰～–29.490‰,–1.595‰～...     

ICP-MS测定土壤中铅同位素比值及地域差异性比较

建立用HNO_3-H_2O_2-HF体系微波消解前处理样品,利用电感耦合等离子体质谱测定土壤中铅同住素比值的方法,探讨并优化了影响测试结果的两种干扰因素.该方法中~(207)Pb/~(206)Pb和~(208)Pb/~(206)Pb的短期测量稳定性RSD分别达到0.12%和0.13%,长期测量的偏差分别在0.002和0.01以内,样品测量的最佳范围是10～40μg/L.采用标样-样品交叉法测定了湖南、湖北、云南、贵州、河南、福建、辽宁7个省的48个地区土壤中的铅同位素比值,结合聚类分析和主成分分析比较了各省土壤中同位素分布的差异,初步探讨了利用~(207)Pb/~(206)Pb和~(208)Pb/~(206)Pb比较烟叶产区的可能性.     

地质样品中Mo同位素测定的前处理方法研究

通过对地质样品中Mo同位素测试前的处理方法的比较,对传统的阴、阳离子树脂交换法进行了改进研究.经改进后的方法实用范围较宽,Mo的回收率达到97.49%±0.27%,Mo同位素质谱分析过程中可能的同重干扰元素Zr、Fe、Mn等的去除效果理想,其它金属元素的去除效果也较理想,且在阴离子交换柱洗脱Mo的过程中总计约需的提取液(盐酸和硝酸)体积只有75mL,只需文献报道用量的45%,从而减少了试剂对样品,特别是对低含量地质样品可能带来的潜在污染.     

海水中溶解态硝酸盐的氮同位素分析的预处理方法

建立了一套适合海水中溶解态硝酸盐的氮同位素分析的预处理方法.以蒸馏为基础,先去除海水样品中的NO-2-N和NH+4-N,然后加入达氏合金将海水样品中的NO-3-N还原为NH+4-N,并通过蒸馏富集,馏出液用沸石吸附后,经过滤等步骤,送入同位素质谱仪检测15N.研究了预处理过程中的蒸馏条件、盐度影响、沸石吸附效率以及大体积水样预处理方法的改进等.结果表明,每300 mL水样中加入0.5 g达氏合金在强碱性条件下蒸馏30 min,氮回收率平均可达(104.9±4.2)%(n=6);当盐度从0%增加至0.5%时,同位素分馏程度迅速减小盐度再增大时(1%～3.5%),同位素分馏变化不明显.沸石对铵氮的平均吸附率较高,约为(95.96±1.08)%(n=6);处理大体积水样时多次蒸馏并改进了馏出液的收集方式,实验效果较好.应用此方法对长江口海域水样进行了分析,结果表明,这一方法可以应用于海水中溶解态硝酸盐的氮同位素分析,为海水中溶解态氮的来源问题及循环机理研究等提供了有效信息.     

Geographical Discrimination of Honeysuckle (Lonicera japonica Thunb.) from China by Characterization of the Stable Isotope Ratio and Multielemental Analysis

A total of 117 honeysuckle (Lonicera japonica Thunb.) samples from four major regions of production in China, including Fengqiu in Henan, Pingyi in Shandong, Julu in Hebei, and Xiushan in Chongqing, were analyzed to determine their geographical origin. δ¹³C, δ¹⁵N, and δ¹⁸O values were determined by isotope ratio mass spectrometry (IRMS), and the contents of 18 elements (Fe, Mn, Cu, Zn, K, Ca, Mg, Pb, Cd, Cr, As, Hg, Se, Sr, Ni, Co, B, and Mo) were measured by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Multivariate statistical analysis by analysis of variance (ANOVA), principal component analysis (PCA), and linear discriminant analysis (LDA) were performed. The results showed that there were very significant differences in the stable isotope ratios and elemental concentrations in honeysuckle based on geographical origin, with plants from each region having a unique fingerprint. Discriminant functions were established to distinguish the origin of honeysuckle using suitable indicators including Cd, Cr, As, Hg, Se, Co, Ni, Sr, Fe, δ¹³C, δ¹⁵N, and δ¹⁸O. Cross-validated cases of 95.7% were correctly classified.     

Multidimensional Gas Chromatography Coupled On-Line with Isotope Ratio Mass Spectrometry (MDGC-IRMS): Progress in the Analytical Authentication of Genuine Flavor Components

Multidimensional gas chromatography coupled on-line with isotope ratio mass spectrometry (MDGC-IRMS) is presented as a powerful method for origin-specific analysis. Scope and limitations of this sophisticated coupling technique are discussed with regard to accuracy and precision.     

气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法分析氨基酸氮稳定同位素并初步评估水生生物体营养级

氨基酸稳定氮同位素(δ15 N)分析能准确有效地评估生物体的营养级以及氮在食物链中的流动.本研究优化了氨基酸氮同位素的分析方法:样品在酸性条件下水解后,释放出的蛋白质氨基酸经阳离子交换树脂纯化后,衍生为对应的N-新戊酞基,O-异丙醇(N-pivaloyl-isopropyl,NPP)酯,利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(Gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS)测定其δ15 N.经非极性气相色谱柱DB-5ms分离后,13种氨基酸NPP酯衍生物均可得到良好的基线分离.在样品量不低于20 ng N条件下,GC-C-IRMS方法的精密度优于1‰,测得的δ15 N值与EA-IRMS法测得的δ15 N值没有明显差异.阳离子树脂纯化前后各氨基酸δ15 N值差异低于1‰,表明没有产生明显的同位素分馏.采用本方法成功地估算了阿哈湖生态系统中常见水生生物的营养级,可作为研究氨基酸代谢以及生态系统特征的新方法.     

大气丙酮碳同位素组成测定方法的研究

利用气相色谱/燃烧/同位素比值质谱(GC/C/IRMS)分析技术,研究了具有不同碳同位素组成的丙酮与衍生剂2,4-二硝基苯肼(DNPH)的液相反应及其相应的气相反应实验过程中的碳同位素效应,探讨了以该方法测定大气丙酮碳同位素组成的可行性。研究结果表明,在衍生化过程中不会产生碳同位素分馏。本实验通过测定衍生剂DNPH与相应的衍生物的碳同位素值,大气中丙酮碳同位素组成通过质量平衡方程计算而求得。采用该方法对大气丙酮碳同位素组成的初步测定结果表明,具有相同排放源的大气丙酮碳同位素比值基本不变。本方法实验重现性好,测定精度高,可以用于分析大气丙酮的排放源研究。     

土壤中铵态氮的测定条件研究

对氧化镁浸提-扩散法测定土壤中铵态氮的条件进行了研究,优化了氧化镁浸提-扩散温度和时间等实验条件,用振荡器代替人工转动扩散皿,最终确定较佳的氧化镁浸提-扩散温度为26℃,时间为15h。在优化条件下,方法的相对标准偏差(RSD,n=7)在1.1%~3.3%,NH4Cl的加标回收率在92.83%~103.1%,方法操作简单,测定结果准确可靠,精密度高,尤其适用于大批量样品的检测分析。     

常见炸药的稳定同位素比值分析方法研究进展

炸药的深度比对与溯源对于爆炸案事件的侦破具有重大意义,以不同地域来源的原料或不同生产工艺生产的炸药,其组成元素的稳定同位素比值具有差异,因而稳定同位素比值可作为炸药深度比对与溯源的重要指标.稳定同位素比值质谱法(IRMS)作为一种高精度的稳定同位素比值测量手段,已逐渐发展成熟,与元素分析仪、气相色谱仪、液相色谱仪等仪器...     

鲍鱼中碳、氮同位素的分析

采用真空干燥法对鲍鱼样品进行预处理,通过稳定同位素比率质谱仪测定鲍鱼中碳、氮同位素的含量,测得的平均比率分别为–16.74‰,7.60‰,其相对标准偏差分别为0.02%,0.05%(n=7),表明方法的精密度良好。分析结果得知碳同位素含量主要与其所食用的食物种类有关,而氮的同位素含量不但与食物源和新陈代谢有关,也受气候、环境等方面的影响。     

电感耦合等离子体质谱法测定水泥样品中的铅同位素比值

研究和讨论了用电感耦合等离子体质谱仪(ICP—MS)测定铅的同位素比值测定时，影响测试结果的准确度和精密度的主要因素及其优化过程。在优化后的仪器分析条件下，测定5μg/L的NIST SRM981自然丰度铅同位素标准溶液的各对铅同位素比值，获得的^207Pb／^206Pb分析精度可优于0．1％。在该条件下测定了14个不同的水泥粉样品中的铅同位素比值，结果显示：铅的同位素比值分析技术可以用来示踪环境监测样品的铅污染源。     

Traceability and Authentication of Manila Clams from North-Western Adriatic Lagoons Using C and N Stable Isotope Analysis

In the Adriatic lagoons of northern Italy, manila clam (Ruditapes philippinarum) farming provides important socio-economic returns and local clams should be registered with the Protected Designations of Origin scheme. Therefore, there is a need for the development of rapid, cost-effective tests to guarantee the origin of the product and to prevent potential fraud. In this work, an elemental analysis (EA) coupled with isotope ratio mass spectrometry (IRMS) was employed to identify the isotopic fingerprints of clams directly collected onsite in three Adriatic lagoons and bought at a local supermarket, where they exhibited certification. In particular, a multivariate analysis of C/N, δ¹³C and δ¹⁵N in manila clam tissues as well as δ¹³C in shells and Δ¹³C (calculated as δ¹³C_shell–δ¹³C_tissues) seems a promising approach for tracking the geographical origin of manila clams at the regional scale.