質譜分析，在化學分析技術中是一種應用已久的儀器分析方法，但在土壤學研究上的應用相對較晚。直到本世紀60年代以后，質譜分析在農業(yè)和環(huán)境研究上的應用才以指數級的速度增加，其作用也日益突出。現(xiàn)在，質譜儀已成為農學、土壤學、生物學和環(huán)境科學等研究領域中一種主要的大型分析儀器。

質譜儀在土壤學研究上的應用很多是利用氣體同位素比值質譜計測定無機和有機物的穩(wěn)定性同位素比值，其中最常見的是使用¹⁵N標記物質研究氮素在土壤中的轉化，其它同位素標記物質〔包括²H和¹⁸0標記的水， ¹³C標記的有機質和³⁴S標記的硫化物)也有所應用。

有機質譜在農業(yè)和環(huán)境科學研究中的應用內容主要有:測定土壤巾農藥和污染物的代謝作用和降解作用，以及鑒定土壤中的主要有機成分，包括大分子量的組分(例如腐殖質、木質素、脂族類、蠟類等》。

電感耦合等離子質譜，由于以質譜作為檢測器，極大地提高了分析的靈敏度，測量快速，并只需要簡單的樣品前處理，所以它在研究土壤與環(huán)境中重金屬元素的循環(huán)、重金屬污染物在土壤中的積累，以及植物礦質營養(yǎng)上是一種有效的分析工具。

由于質譜儀器，特別很多聯(lián)用質譜分析方法的應用已十分廣泛。

（一）質譜儀器

質譜儀器是利用電磁學原理，分離和測定離子化的分子或原子質量的科學實驗儀器。根據質是分析器的工作原理，可以把質譜儀器分為靜態(tài)儀器和動態(tài)儀器兩大類(表48-1)。靜態(tài)儀器的質量分析器采用穩(wěn)定的電場或磁場，并且按照空間位置把不同質量與電荷之比的離子區(qū)分開。而動態(tài)儀器則采用周期變化的電磁場構成的質量分析器，按照時間或空間實現(xiàn)質量分離。

將不同類型的質量分析器與不同形式的進樣系統(tǒng)相組合，可以構成多種專用的或通用的質譜儀器，從而擴展了質譜分析技術的應用范圍。

一、質譜儀器的組成

質譜儀器一般由以下五個基本部分組成（圖48-1）

被分析物質由進樣系統(tǒng)進入離子派。在離子源內，樣品的分子或原子被電離成離子，并形成具有一定能量的離子束，然后引入質量分析器，根據質量和電荷比值的差異進行分離。最后由離子檢測器測定離子束的強度。

為了確保被分析物質分子的有效電離，和盡量減少離子與殘余氣體分子碰撞而損失能量，離子源和質量分析器中應維持很低的氣壓強，它是由一整套真空部件實現(xiàn)的。

1、進樣系統(tǒng)

進樣系統(tǒng)是為了把被分析的樣品送入離子源。根據樣品狀態(tài)(氣體、液體或固體)、樣品性質(揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性等)，以及分析的目的《穩(wěn)定同位素比值的測定，純化合物的的定性鑒定，混合物成分的定性或定量分析)的不同，可以有不同結構特點的進樣系統(tǒng)。穩(wěn)定同位素質譜分析的進樣系統(tǒng)通常是氣體(蒸氣)外部進樣系統(tǒng)。

氣體(蒸氣)外部進樣系統(tǒng)是一種適合于氣體混合物定量分析，或氣體同位素分析的進樣系統(tǒng)。對這一種進樣系統(tǒng)的要求是進樣過程中應避免引起樣品的分餾、分解和吸附等現(xiàn)象。減少進樣管道中的記憶效應;在整個質譜分析的過程中能向離子源輸人穩(wěn)定的樣品璧，并能控制離子源正常工作的樣品壓力。

這種進樣裝置都設有一個貯氣瓶。視樣品氣體量，有的貯氣瓶容積較大，有的可由波紋管制成，具有可變容積。由于設有一定容積的貯氣瓶，在分析過程中可以向離子源引進穩(wěn)定的氣流，有利于離子流的精密測定，而貯氣瓶的壓力無顯著變化。

在氣體分析時，通常采用分子流進樣方式(圖48-2)或粘滯流進樣方式(圖48-3)。在分子流進樣系統(tǒng)中，當氣體通過分子漏孔進入離子派時，氣體分子的平均自由程大于氣體流通的管道直徑，氣體流動狀態(tài)呈分子流狀態(tài)，氣體分子彼此互不影響。由于輕組分氣體分子流動速度較重組分大，氣體流動過程中會產生分餾效應。在粘滯流進樣系統(tǒng)中，氣體分子的平均自由程小于管道直徑，氣體的流動狀態(tài)為枯滯流狀態(tài)，氣體分子之間相互形成一個整體，大大減少了分析過程中氣體的分餾效應。在這種系統(tǒng)中，貯樣器和離子源之間是通過一根長的毛細管形成氣體的粘滯流狀態(tài)。

參考資料：土壤農業(yè)化學分析方法