稳定性同位素
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(4) 仪器精确度检查（检查去O2后的空气或 纯N气）。
2.分析样品的制备：
(1) K氏法（Kjeidali） 质谱分析常用法。
A.样品的消化：（例：0.05g植样+10ml浓
H2S04+3.3g催化剂（Se:CuSO4:K2SO4为1:10:100） → 样 液 清 亮 再 消 煮 5h （ 土 ） 或 2h( 植 ) ， 温 度 120-140℃。
6. 近20年，稳定性核素示踪技术迅速发展，分离分析方 法取得了较大突破，13C、2H、18O、15N广泛应用于生物 学、医学、环保、农药、农学、微生物等研究领域。我 国先后分离了25种元素的100多种稳定性核素，例如： 15N标记化合物就有30余 种。
几个概念
稳定性同位素（Stable isotope） 丰度（Abundance） A
B.蒸馏：
用蒸汽蒸馏将消化液中NH3分离出来，并测定 总N。 方法：消化液中加过量40%NaOH,释放的NH3被蒸汽 逐出，经冷凝后被2%硼酸吸收，加入混合指示剂 用标准硫酸滴定（设置一个标准液）。 此步骤将NH3-N转变成了NH4+-N（铵态N），仪器 分析适宜量1mgN/2-3ml(浓缩或稀释)。
意大利天然硼酸盐
11B
81.54
12C
98.892
捷克扑利兹石灰石
13C
1.108
14N
99.635
大气中的氮气
15N
0.365
16O
99.759
大气中的氧气
17O
0.0374
18O
0.2039
同位素 12N 13N 14N 15N 16N 17N 18N
氮的同位素表
射线种类 半衰期ຫໍສະໝຸດ Baidu
β+
0.011S
3.予测样品测定项目……
五、质谱和光谱测定15N原理
14N和15质量不同 质谱：把N2离子化为28N-N2，29N-N2 ，30N-N2 使其 在均匀磁场中发生不同角度偏转 光谱：28N-N2：谱线波长为2976.8埃
29N-N2：谱线波长为2982.9埃 30N-N2：谱线波长为2988.6埃
1800的均匀磁场
β+
9.96m
-
-
-
-
β-
7.1S
β-
4.15S
β-
0.63S
自然丰度
99.635 0.365
稳定性同位素标记物的命名
1978年国际纯化学和化学联合会IUPAC的命名 法: 1. 单标记化合物: H215N-CO-NH2 15N-尿素，例 如15N的丰度可为5%，10%，15%…… 2. 双标记化合物(一个同位素): H215N-CO-15NH2 尿素
稳定性同位素示踪法 的工作程序
稳定性同位素示踪法
概述：
1、1912年，Thomson首发现稳定性核素20Ne 和22Ne（氖）。 2、1929年，Naude发现了15N。
3、1937年，Urey等首次报道人工生产15N的 方法。
4、1940年，先后获得具生物意义的15N、18O 和2H大量生产。
5. 1947年9月在美国Wisconsin大学召开了“同位素 在生物学和医学中应用”专题讨论会，从此开始 了稳定性核素示踪技术应用的新纪元。
3. 混合标记化合物: ( 15NH2)13CO (13C15N)尿 素
二. 稳定性同位素示踪法的特点：
1.无放射性，无辐射效应及不良影响。 2.安全、对人无伤害。 3.无污染，不受环境条件限制。 4.无衰变，实验时间不受限制。 5.可进行放射性示踪法难以进行的实验。 例：N素中T最长的13N：T=9.096m
加 速
出口
电
入口
压
六.供仪器待测样品的制备、测量
1.对待测样品的要求：
(1) 因为测量的是不同质量离子流的相对含 量，因此，保证有一定的N量即可。一般要求 含N量1mg/ml最少不低于0.5mg。
(2) 仪器的本底检查。
(3)离子峰的选择（14N和15N的峰比28N、29N小 10倍，选28N、29N、30N）。
纯样品火焰为粉红色或淡黄色
注意：
如果是液体样品。需用毛细玻璃 管（1cm Φ2mm）吸满样液，烘干 后再放入放电管。
CuO 、 CaO 使 用 前 用 700℃ 高 温 烘干除去CO2，H2O，
七．15N实验结果计算
由质量为28、29、30的峰值直接算出：
[29]+2[30]
A=
×100%
2([28]+[29]+[30])
(2).杜马法（Dumas）
—光谱分析中常用法 适用于含N量低（少于100 μg） 的样品，光谱测量。
方法：
A．在放电管中装入样品，氧化剂（CuO） 及吸收剂（CaO）抽真空，抽完后熔封放 电管。
在 马 福 炉 中 燃 烧 0.5-3h （ 560℃ ） 样 品 ， （CaO吸收CO2和H2O)以产生N2。 B．冷却至室温后在光谱仪上测定
即某核素在该组同位素中浓度。
自然丰度（Natural abundaa） A自(AO)
15N：0.365%、18O:0.204%
原子百分超（Atom percent excess） a
a = A-A自 又称富集度（Enrichment）
富集15N（Enriched 15N） 贫化15N（Depeled 15N )
一.稳定性同位素示踪法的基本依据：
1.自然界中一种元素的同位素组成是相对恒定 2.同一元素的同位素具有相同的化学性质 3.同一元素的同位素之间存在质量差异
元素 H B C N O
重要化学元素的稳定性同位素
同位素
自然丰度
样品来源
1H
99.985
新鲜的表面淡水
2 H(D)
0.0147
10B
18.46
C.将NH4+-N转化为N2气 :
在真空条件下，将上述样品与次溴酸钠反 应，放出N2
制样时注意：
1.所有试剂纯度要高。
2.消化要完全。
3.防止样品间交叉污染（每个样品 蒸馏前用蒸馏15ml乙醇洗器皿）。
4.“Y”型管及内部反应抽气须彻底， 防其它气体干扰。
以下在光谱仪上进行,可用液体样 品也可用干样品
三. 稳定性同位素分析法的基本流程
同位素引入生物体
动植物原始样品 仪器所需的待测样品
进样过程
质谱分析法
光谱分析法
记录
实验结果分析
注意事项：
1.同位素交换反应：在一定条件下，标记 的铵盐可与大气发生反应：
15NH+4 水 溶 液 +14NH3→14NH+4 水 溶 液 +15NH3 15N丰度高时应注意。 2.同位素效应：藻类对14C、13C、12C的吸 收依次递减。
2.分析样品的制备：
(1) K氏法（Kjeidali） 质谱分析常用法。
A.样品的消化：（例：0.05g植样+10ml浓
H2S04+3.3g催化剂（Se:CuSO4:K2SO4为1:10:100） → 样 液 清 亮 再 消 煮 5h （ 土 ） 或 2h( 植 ) ， 温 度 120-140℃。
6. 近20年，稳定性核素示踪技术迅速发展，分离分析方 法取得了较大突破，13C、2H、18O、15N广泛应用于生物 学、医学、环保、农药、农学、微生物等研究领域。我 国先后分离了25种元素的100多种稳定性核素，例如： 15N标记化合物就有30余 种。
几个概念
稳定性同位素（Stable isotope） 丰度（Abundance） A
B.蒸馏：
用蒸汽蒸馏将消化液中NH3分离出来，并测定 总N。 方法：消化液中加过量40%NaOH,释放的NH3被蒸汽 逐出，经冷凝后被2%硼酸吸收，加入混合指示剂 用标准硫酸滴定（设置一个标准液）。 此步骤将NH3-N转变成了NH4+-N（铵态N），仪器 分析适宜量1mgN/2-3ml(浓缩或稀释)。
意大利天然硼酸盐
11B
81.54
12C
98.892
捷克扑利兹石灰石
13C
1.108
14N
99.635
大气中的氮气
15N
0.365
16O
99.759
大气中的氧气
17O
0.0374
18O
0.2039
同位素 12N 13N 14N 15N 16N 17N 18N
氮的同位素表
射线种类 半衰期ຫໍສະໝຸດ Baidu
β+
0.011S
3.予测样品测定项目……
五、质谱和光谱测定15N原理
14N和15质量不同 质谱：把N2离子化为28N-N2，29N-N2 ，30N-N2 使其 在均匀磁场中发生不同角度偏转 光谱：28N-N2：谱线波长为2976.8埃
29N-N2：谱线波长为2982.9埃 30N-N2：谱线波长为2988.6埃
1800的均匀磁场
β+
9.96m
-
-
-
-
β-
7.1S
β-
4.15S
β-
0.63S
自然丰度
99.635 0.365
稳定性同位素标记物的命名
1978年国际纯化学和化学联合会IUPAC的命名 法: 1. 单标记化合物: H215N-CO-NH2 15N-尿素，例 如15N的丰度可为5%，10%，15%…… 2. 双标记化合物(一个同位素): H215N-CO-15NH2 尿素
稳定性同位素示踪法 的工作程序
稳定性同位素示踪法
概述：
1、1912年，Thomson首发现稳定性核素20Ne 和22Ne（氖）。 2、1929年，Naude发现了15N。
3、1937年，Urey等首次报道人工生产15N的 方法。
4、1940年，先后获得具生物意义的15N、18O 和2H大量生产。
5. 1947年9月在美国Wisconsin大学召开了“同位素 在生物学和医学中应用”专题讨论会，从此开始 了稳定性核素示踪技术应用的新纪元。
3. 混合标记化合物: ( 15NH2)13CO (13C15N)尿 素
二. 稳定性同位素示踪法的特点：
1.无放射性，无辐射效应及不良影响。 2.安全、对人无伤害。 3.无污染，不受环境条件限制。 4.无衰变，实验时间不受限制。 5.可进行放射性示踪法难以进行的实验。 例：N素中T最长的13N：T=9.096m
加 速
出口
电
入口
压
六.供仪器待测样品的制备、测量
1.对待测样品的要求：
(1) 因为测量的是不同质量离子流的相对含 量，因此，保证有一定的N量即可。一般要求 含N量1mg/ml最少不低于0.5mg。
(2) 仪器的本底检查。
(3)离子峰的选择（14N和15N的峰比28N、29N小 10倍，选28N、29N、30N）。
纯样品火焰为粉红色或淡黄色
注意：
如果是液体样品。需用毛细玻璃 管（1cm Φ2mm）吸满样液，烘干 后再放入放电管。
CuO 、 CaO 使 用 前 用 700℃ 高 温 烘干除去CO2，H2O，
七．15N实验结果计算
由质量为28、29、30的峰值直接算出：
[29]+2[30]
A=
×100%
2([28]+[29]+[30])
(2).杜马法（Dumas）
—光谱分析中常用法 适用于含N量低（少于100 μg） 的样品，光谱测量。
方法：
A．在放电管中装入样品，氧化剂（CuO） 及吸收剂（CaO）抽真空，抽完后熔封放 电管。
在 马 福 炉 中 燃 烧 0.5-3h （ 560℃ ） 样 品 ， （CaO吸收CO2和H2O)以产生N2。 B．冷却至室温后在光谱仪上测定
即某核素在该组同位素中浓度。
自然丰度（Natural abundaa） A自(AO)
15N：0.365%、18O:0.204%
原子百分超（Atom percent excess） a
a = A-A自 又称富集度（Enrichment）
富集15N（Enriched 15N） 贫化15N（Depeled 15N )
一.稳定性同位素示踪法的基本依据：
1.自然界中一种元素的同位素组成是相对恒定 2.同一元素的同位素具有相同的化学性质 3.同一元素的同位素之间存在质量差异
元素 H B C N O
重要化学元素的稳定性同位素
同位素
自然丰度
样品来源
1H
99.985
新鲜的表面淡水
2 H(D)
0.0147
10B
18.46
C.将NH4+-N转化为N2气 :
在真空条件下，将上述样品与次溴酸钠反 应，放出N2
制样时注意：
1.所有试剂纯度要高。
2.消化要完全。
3.防止样品间交叉污染（每个样品 蒸馏前用蒸馏15ml乙醇洗器皿）。
4.“Y”型管及内部反应抽气须彻底， 防其它气体干扰。
以下在光谱仪上进行,可用液体样 品也可用干样品
三. 稳定性同位素分析法的基本流程
同位素引入生物体
动植物原始样品 仪器所需的待测样品
进样过程
质谱分析法
光谱分析法
记录
实验结果分析
注意事项：
1.同位素交换反应：在一定条件下，标记 的铵盐可与大气发生反应：
15NH+4 水 溶 液 +14NH3→14NH+4 水 溶 液 +15NH3 15N丰度高时应注意。 2.同位素效应：藻类对14C、13C、12C的吸 收依次递减。