赵 诚， 解 龙， 徐巾岚

    (上海化工研究院有限公司/上海市稳定同位素检测及应用研发专业技术服务平台 上海 200062)

    氮元素是植物生长发育所必需的营养元素之一，是构成植物蛋白质的重要成分，在多个方面直接或间接影响植物的代谢活动和生长发育[1-2]。随着近年来农业氮迁移转化过程等研究领域的发展，15N标记示踪技术在生态系统氮循环研究中发挥了重要作用。15N标记示踪技术是将一定数量的15N标记示踪剂(如15N标记尿素)添加到生态系统(植物、土壤或整个生态系统)中，经过一段时间后分析其去向[3-5]。在生态系统氮循环研究方面，15N标记示踪技术不受稳定同位素分馏效应的影响，具有15N自然丰度法和传统示踪法所不具备的优点。15N标记尿素作为15N标记示踪剂在农业科学中的应用研究十分广泛，已应用于陆地生态环境系统尺度上的各个方面，如分析氮的来源、分配[6]、利用率和去向[7-8]、转化以及损失等[9-11]，从而能够加深对生态系统尺度上氮循环的认识和提升氮管理的能力。在这些前沿基础科学研究的过程中，15N肥料利用率、15N损失率、15N残留率和15N氮肥分配率等，均与15N标记示踪剂的同位素丰度直接相关，因此，15N标记尿素同位素丰度的准确测定显得尤为重要。

    现有的15N标记尿素同位素丰度检测方法主要有气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法[12]、中红外光谱法[13]、气体同位素质谱法[14-15]等。15N同位素丰度范围0.365%～99%的15N标记尿素均可以作为示踪剂，气体同位素质谱法在该范围内能够准确测定15N同位素丰度，因此，气体同位素质谱法是目前主要的检测方法。

    气体同位素质谱法现有的前处理方法有消化法-次溴酸盐氧化联用法和微量高温燃烧法。消化法-次溴酸盐氧化联用法是在浓硫酸和接触剂的作用下，先将15N标记尿素消解生成15N标记铵盐，然后在碱性条件下通过凯氏定氮仪蒸馏出15N标记氨水，再用酸吸收得到15N标记铵盐，浓缩后用次溴酸钠转化为15N标记氮气，整个前处理过程耗时约5 h，样品消耗量在100 mg以上。微量高温燃烧法是将15N标记尿素样品中的氮元素高温氧化为氮氧化物，氮氧化物经过铜丝还原生成15N标记氮气，整个前处理过程耗时约6 h，样品消耗量在10 mg左右。上述2种前处理过程耗时均较长，因此开发一种快速的、测试结果准确的15N标记尿素同位素丰度检测方法显得尤为重要。

    脲酶催化尿素测定含量的方法已经比较成熟[16-18]，但用于15N标记尿素同位素丰度的测定却未见文献报道。本研究主要对脲酶催化反应时间、铵盐吸收反应时间和温度等参数进行了考察 ......