銨態(tài)氮（NH4+-N）是植物和微生物的重要氮源之一，也是環(huán)境中活性氮的主要氮輸入形式之一。銨態(tài)氮15N自然豐度（ 15N）對于判斷陸地和水體生態(tài)系統(tǒng)以及大氣沉降的氮源及其氮轉(zhuǎn)化的機制具有十分重要的作用。近年來，雖然測定銨態(tài)氮 15N的方法在不斷發(fā)展，但仍然存在如分析過程比較繁瑣或者需要樣品量較大等許多不足。
傳統(tǒng)的銨態(tài)氮 15N的測定方法包括蒸餾法、擴散包法、次溴酸鹽氧化結(jié)合疊氮酸還原法和次溴酸鹽氧化結(jié)合反硝化細菌還原法。前兩種方法的前期制備屬于物理方法，原理是將水溶液樣品中的NH4+分離出來轉(zhuǎn)化成固體，然后采用元素分析儀（EA）或者高濃度的次溴酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣（N2）并測定其同位素特征。此方法需要的樣品量大（至少20 g N），轉(zhuǎn)化過程費時費力。次溴酸鹽氧化結(jié)合疊氮酸法是近年來最新發(fā)展的方法，該方法以N2O作為最終的產(chǎn)物，測定時不受大氣N2干擾，精度高，而且樣品前期準備時間短，更適合銨態(tài)氮濃度低的樣品，需要的樣品量是低達0.2 g N）。但該方法采用的疊氮酸醋酸緩沖液是易揮發(fā)、有毒試劑。次溴酸鹽氧化結(jié)合反硝化細菌還原法避免了使用有毒的疊氮酸醋酸緩沖液，但很多實驗室不具備反硝化細菌的培養(yǎng)條件。
中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)組的博士研究生劉冬偉等在方運霆研究員指導(dǎo)下建立了測定銨態(tài)氮 15N的新化學(xué)方法。該方法采用次溴酸鹽（BrO-）氧化和羥胺（NH2OH）還原相結(jié)合，將NH4+ 轉(zhuǎn)化成N2O，然后采用穩(wěn)定同位素比例質(zhì)譜儀（PT-IRMS）測定其 15N，進而計算出銨態(tài)氮 15N（圖1）。本方法具有如下優(yōu)點：1）操作簡單。銨態(tài)氮無需從樣品溶液中提取出來，較傳統(tǒng)方法（蒸餾和擴散包法）相比，節(jié)省樣品制備時間；2）使用范圍廣。該方法的試劑空白?。?.6 ~ 2 nmol），適用于小體積（小于4mL）銨態(tài)氮樣品及較低濃度（ M級）的樣品；3）安全實用。該方法無需使用有毒、揮發(fā)性還原劑疊氮酸或者反硝化細菌。
該方法的報道文章（Chemical Method for Nitrogen Isotopic Analysis of Ammonium at Natural Abundance）被分析化學(xué)領(lǐng)域龍頭期刊《Analytical Chemistry》（IF=5.695）正式在線發(fā)表。（http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac403756u）
圖1 次溴酸鹽（BrO-）氧化和羥胺（NH2OH）還原相結(jié)合測定 15N-NH4+方法流程簡圖
