[发明专利]一种氧化亚氮同位素δ15

说明书

本发明提供一种氧化亚氮气体同位素δ¹⁵N的校正方法。本发明利用致金色假单胞菌对四种标准硝酸盐或亚硝酸盐：USGS32，USGS34，IAEA‑NO‑3和RSIL‑N7373通过反硝化方法将硝酸盐（NO₃^‑）逐步还原为亚硝酸盐（NO₂^‑），一氧化氮（NO）和一氧化二氮（N₂O），得到四种具有标准δ¹⁵N^bulk和δ¹⁵N^α值的参比N₂O气体，将实测值与真值进行线性回归，得到校正方程，基于此，获得待测N₂O样品的δ¹⁵N^α和δ¹⁵N^bulk，从而计算N₂O气体的SP值。通过SP值可以了解N₂O合成途径中N₂O的来源，为大气中温室气体N₂O的减排提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及气体同位素测定与校正技术领域，具体涉及一种氧化亚氮气体同位素δ¹⁵N的校正方法。

背景技术

氧化亚氮（N₂O）是一种重要的温室气体，既有温室效应也是参与臭氧破坏催化循环的一氧化氮（NO）的主要来源。虽然其大气丰度约为二氧化碳（CO₂）的千分之一，但它的辐射效率大约是CO₂的300倍，且在大气中停留时间长。上个世纪，N₂O的大气浓度稳定地以每年0.2-0.3％的速度增加，这种增加主要是由于农业扩张和集约化生产后导致的土壤有效氮的增加。利用稳定同位素技术解析N₂O同位素异构体对于了解N₂O来源机理有重要帮助，从而为N₂O减排提供理论依据。

N₂O具有两个不对称的N原子（N = N = O），N₂O 分子是一种线形排布的分子，有两种主要的含有¹⁵N 原子的同位素异构体分子。中间为¹⁵N 的分子（¹⁴N¹⁵N¹⁶O）和末端为¹⁵N 的分子（¹⁵N¹⁴N¹⁶O）分别被命名为¹⁵N^α 和¹⁵N^β。对于N₂O不同氮原子之间同位素值有如下定义：δ¹⁵N^bulk=（δ¹⁵N^α+δ¹⁵N^β）/ 2（1）；SP =δ¹⁵N^α - δ¹⁵N^β（2）。其中SP值即位嗜值（Site preference，SP =δ¹⁵N^α-δ¹⁵N^β），被定义为中心和末端N原子之间的¹⁵N富集差异。在N₂O分子行成过程中，首先由NO-结合行成连二次硝酸盐（-O-N=N-O-）其中一个N-O键断裂行成N₂O，另一个N-O键继续断裂行成N₂。参与N₂O产生的不同微生物过程（如硝化作用和反硝化作用），其参与的NO还原酶类型不同，会导致两个N原子位置¹⁵N的富集程度不同，使SP值产生差异，为利用SP值区分N₂O的微生物过程来源提供了理论基础。采用同位素比率质谱仪测定N₂O⁺和NO⁺的各自质量比，得到δ¹⁵N^bulk和δ¹⁵N^α值，进而计算SP值。N₂O气体SP值的确定对于区分N₂O来源途径具有重要意义，进而为大气中温室气体N₂O的减排提供技术支撑。N₂O气体SP值的测定涉及到不同N原子位置的¹⁵N值，需要获取待测气体的δ¹⁵N^bulk和δ¹⁵N^α两种数值。关于δ¹⁵N^bulk数值的获取方式，现有技术已有报道，但主要涉及对水体样品中硝酸盐同位素检测，由于水体中硝酸盐同位素的检测只涉及硝酸盐总的N同位素值，即δ¹⁵N^bulk，而不涉及δ¹⁵N^α，不需要区分δ¹⁵N^bulk和δ¹⁵N^α值，因此水体样品中硝酸盐同位素检测方法不适用于N₂O气体的同位素δ¹⁵N的检测。而单一的检测N₂O气体的δ¹⁵N^bulk并不能定量的分析N₂O产生的来源途径，只有通过δ¹⁵N^bulk和δ¹⁵N^α的测定获取SP值，才能更好辨析N₂O产生的来源途径，从而通过调控影响其来源途径的手段或技术来减少温室气体N₂O的排放。