铵盐、硝酸盐氮氧同位素分析及其推广应用

项目内容

随着化石燃料燃烧和人类活动等的增加，越来越多的活性氮进入自然环境，影响全球气候变化，造成空气污染日益严重。追溯氮来源是解决问题的关键。铵盐（NH₄⁺）和硝酸盐（NO₃^-）是层级式氮循环中的重要形态。通过测定铵盐和硝酸盐的氮氧同位素自然丰度能够为大气活性氮溯源、陆地和水生生态系统中氮转化过程以及氮素的去向提供机制性解释。中科院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学研究团队自2012年起，系统建立和完善了铵盐、硝酸盐氮氧同位素测定技术和方法，解决了传统方法有毒试剂使用、对样品氮含量要求高、反应时间、温度等最优化问题，使之适用于不同来源、不同形态样品的分析和测定，为稳定同位素生态学、生物地球化学、大气科学等学科研究提供技术支持。

技术特点

1、铵盐氮稳定同位素分析方法：中科院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学实验室创立了铵态氮¹⁵N测定方法，该方法主要利用次溴酸盐氧化NH₄⁺到NO₂^–，然后利用盐酸羟胺溶液将其还原成N₂O分析。该方法较传统方法的优点在于：1）简化了样品制备步骤，减少样品准备时间；2）适用于低氮浓度的样品；3）无需使用有毒、挥发性试剂。

2、硝酸盐氮氧稳定同位素分析：国内较早推广使用反硝化细菌方法的实验室。该方法采用反硝化细菌将硝酸盐转化成N₂O进行分析。特点是样品产生的空白小，因此适合含量较低的样品分析，且实验不会用到有毒药品。同时，实验室通过对稳定同位素质谱仪的改造，还能分析硝酸盐中¹⁷O，对硝酸盐溯源提供技术支持。

推广应用

已为国内国际逾40家科研院所和单位提供测试技术服务，协助10余家科研院所和单位建立氮同位素分析测试体系，增强其推广应用。相关结果已发表SCI论文百余篇。

合作类型

基于以上氮同位素分析方法和体系的建立，已为国内国际多家科研院所和单位提供测试技术服务，包括清华大学，中国农业大学，南京信息工程大学，兰州大学，东北大学，东北林业大学，东北农业大学，沈阳农业大学，中科院生态环境中心，大气物理所，华南植物园，东北地理所，成都生物所，石家庄遗传所，林科院林业研究所，美国新罕布什尔大学，日本京都大学等，为学术合作打下了良好的基础。

为科技部重点研发计划项目，中国科学院前沿科学重点研究项目，国家自然科学基金等多个项目提供样品测试服务，提供数据支持。为北京、沈阳大气灰霾追因溯源提供了重要的技术支撑；为探讨不同形态沉降氮（NH₄⁺和NO₃^-）在生态系统不同组分中的去向、再分配及其碳汇效应提供了大量的数据支撑；通过树轮¹⁵N揭示东亚地区百年尺度氮有效性历史变化；同时为其他多个生态系统氮循环问题提供重要数据依据。

中科院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学研究团队实验室