（5）強峰拖尾影響

強離子流的質譜蜂的兩測呈彌散展開，綿延至鄰近的質譜峰上，此種現象稱強峰拖尾。強峰拖尾會造成對相鄰弱峰的疊加，這對低豐度樣品的準確測定是不利的。必要時需進行“拖尾校正”。

同位素質譜分析的誤差來源還有很多，但與質譜儀器和分析方法有關的系統(tǒng)誤差是主要的，而且它對分析結果的影響比較固定，并具有單向性?？朔k法是制訂最佳分析測定條件和利用標準樣品對質譜儀器作調整和校準。

三、氮同位素質譜分析法

氮有七個同位素，質量數自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，為10.05min，在化學和生物學的研究中它曾作為一種示蹤物質被應用。然而，對絕大多數的氮素示蹤研究來說，穩(wěn)定性¹⁵N就成為唯一實用的示蹤物質。

自然界中¹⁵N的自然豐度為0.366原子%。富集¹⁵N示蹤物質是通過同位素交換法將¹⁵N富集，使¹⁵N的豐度高于自然豐度。在農學和生物學的氮家示蹤試驗中，一般采用豐度為5原子%～10原子%的¹⁵N示蹤劑。貧化¹⁵N物質，其¹⁵N豐度遠遠低于自然豐度，含¹⁵N只有0.0005原子%。用貧化¹⁵N物質作示蹤劑，僅相當于0.72原子%的富集¹⁵N物質，其價格是富集¹⁵N示蹤劑的1/6。雖然，自然界中氮同位素分餾現象比碳、氧和硫發(fā)現得晚些，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)境科學研究上的應用已日益受到重視。

不論對示蹤試驗樣品或自然豐度樣品，測定其穩(wěn)定性同位素組成時都應將樣品中的元素氮轉化成N₂。

1、引言

隨著核物理學的進展，穩(wěn)定性同位素¹⁵N的測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)射光譜法及質譜法。質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光譜測定法是由于與質譜法相比，不需要昂貴的儀器設備，不受CO₂和NO等雜質干擾，而且所用的光譜儀器操作簡便，維護管理費用低等優(yōu)點。¹⁵N發(fā)射光譜法的主要特點在于它的靈敏度高，即只需要很少量的樣品量，一般在5μg～10μg左右的氮。然而，它與質譜法相比，準確度較低，因此其應用還不十分普遍。

¹⁵N質譜測定法，其優(yōu)點是精密、穩(wěn)定，一直為許多示蹤研究工作者所青睞.但與¹⁵N光譜測定法相比，質譜法靈敏度較低，步驟繁瑣，過程冗長，還需要價格昂貴的質譜計。采用質譜法分析¹⁵N，必須將復雜的有機氮化合物轉變成簡單的化合物。對氮來說，最適合的形態(tài)是N₂。因此，¹⁵N質譜分析法是以將生物樣品中的氮素轉化為¹⁵N₂為基礎的。

將樣品中的氮化合物直接轉變成氮氣的方法是杜馬(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，將有機和無機氮化合物氧化成N₂，其中NO和N₂O通過銅還原成N₂。日前一些碳、氮和¹³C、¹⁵N同時分析儀器都是采用杜馬法原理設計的。而將標記氮化合物轉變成氮氣的最常用的方法是列敦伯爾格提出的濕氧化法。分析方法一般包括3個步驟:將標記¹⁵N的含氮化合物轉變成鉸;在高真空條件下將錢轉化成N₂;用質譜計測定氮氣中的¹⁴N和¹⁵N的比值。在¹⁵N示蹤試驗中一般都采用這種方法。

2、樣品氮轉化成技鹽

將樣品中的氮化合物轉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、縮短消化時間，必須加入一些無機鹽類和催化劑。

在用凱氏法進行樣品消化時，必須使含氮的有機化合物完全分解。如果消化不完全，消化液中會含有甲膠、乙胺和二乙胺之類的易揮發(fā)性含氮雜質。在進行質譜分析時，這些雜質將產生疊加峰，影響分析結果的準確性，消化的完全程度取決于消化的溫度。很多研究工作者曾對消化時所采用的催化劑種類、催化劑用量和消化時間等方面進行試驗研究，現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。所用消化時間，對土壤樣品，在消化液呈清亮后繼續(xù)加熱5h;對植株樣品，消化液達清亮后需2h，用這種方法消化土壤和植株等生物樣品，未發(fā)現有機雜質對質譜分析的干擾。

在強堿條件下，采用水蒸汽蒸餾的辦法將枝從消化液中分離出來，并接收在硼酸(或硫酸)溶液中，在水蒸氣蒸餾時，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，交又污染的影響尤為嚴重。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鐵的吸持。

為了保證有足夠的N₂量供質潛分析用，對單束測量的樣品餾出液含氮量一般要求在1mg左右。對雙樣比較溯量的樣品，由于進樣系統(tǒng)采用的毛細管粘滯流進樣方式，餾出液中的含氮量要求在2mg以上。如暫不進行質譜分析，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?；旌锨胺謩e將試劑磨細，混合后再放于研缽中將試劑結塊磨碎;

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硫酸標準溶液[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，用硼砂標準液標定其準確度;

⑥硫酸溶液[c(H₂S0₄)=3mol·L^-1〕。

（2）儀器與設備

容積50mL的硬質凱氏燒瓶;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

稱取一定量細磨過的土壤樣品，置于干燥的凱氏燒瓶底部，加入少量無離子水(約1mL～2 mL)濕潤土壤樣品后，加入1.65g催化劑混合物(試劑2)和5mL濃硫酸，搖勻，在開氏瓶口上加上一個彎形小漏斗，將凱氏瓶傾斜置于六聯(lián)變溫消化電爐上，用小火加熱，待瓶內反應緩和時(約20min～30min)。加強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。應做一份空白測定，除不加入土壤樣品外，其他操作步驟與測定土壤時相同。

參考資料：土壤農業(yè)化學分析方法