主题：【原创】同位素技术在环境和生态上的应用(译）

从历史视角的方法

每一个不同的元素，制备样品的方法都不一样。稳定同位素分析的目标是使得样品定量的转变成合适的纯气体（比如CO2，N2或者H2等）使得质谱能够分析。硫可以以SO2或者SF6的方法分析。通常，有机样品首先被干燥（或者在60℃的烘箱中或者冷冻干燥），并且被碾压成粉末。样品可以被保存在一个密闭容器中，使得他们保持干燥。如果对样品的碳元素感兴趣，但是样品中含有无机碳的话，样品需要首先被酸化（通常使用1NHCL，即便有很多用户使用稀释的磷酸）

有机样品中的C和N

早起的同位素测定中，大多数研究者使用氧化反应要不就是“离线”或者“在线”，将有机样品燃烧成气体。

现在均转变成在线的方式，通过元素分析仪连接同位素质谱的装置。1-20mg（或者更多）的样品被称量后，用锡纸包好，放在样品盘上。样品会在氧气流中，在高温下燃烧，然后燃烧的气体被氦气流带到吸附阱上进行分离成H2O，N2，CO2等。感兴趣的气体然后被导入到质谱中进行分析。这就是目前所知的连续流分析模式。

有机样品中的C和N

早起的同位素测定中，大多数研究者使用氧化反应要不就是“离线”或者“在线”，将有机样品燃烧成气体。

现在均转变成在线的方式，通过元素分析仪连接同位素质谱的装置。1-20mg（或者更多）的样品被称量后，用锡纸包好，放在样品盘上。样品会在氧气流中，在高温下燃烧，然后燃烧的气体被氦气流带到吸附阱上进行分离成H2O，N2，CO2等。感兴趣的气体然后被导入到质谱中进行分析。这就是目前所知的连续流分析模式。

碳酸盐和溶解无机碳

无机碳样品与100%磷酸反应在真空下反应，使其完全转化为纯CO2。这使得可以同时分析C13和O18，条件是磷酸是纯的，并且不能有水。

水样中的溶解无机碳，通过酸化水样并且搅拌水样，在部分真空下产生CO2样品，然后分离纯化该气体。该样品制备原则可以被用来制备血液中的生物碳酸盐。

  关于上诉样品的最新方法使用了自动的连续流系统。不需要估计瓶子中的碳酸盐，氦气在酸化之前已经代替了瓶子中的所有气体。在一个反应时间之后，CO2气体被转移到样品环中，然后使用氦气做载气导入到质谱中。一个相似的方法使用在水中DIC的测定中。

氨和水中的硝酸盐δ15N

早期的溶解无机氮分析中，水样中的氨被分离，使用各种蒸汽蒸馏技术或者使用扩散技术等。所有的步骤使得水中的pH变化，然后将氨气被一个酸trap捕获。蒸馏技术比较适合于大量水中含有痕量氨气的情况，可以使用盐水溶液，大概每个样品需要30分钟。一旦氨气被收集在酸阱中，沸石将会用来从溶液中转移出氨气。在所有的方法中，需要小心NH3在每个阶段的收集也纺织分馏。硝态-N可以使用同样的技术蒸馏在使用还原剂将水中的硝酸根还原为氨气。

  水中氧

水中氧的分析主要有两种：水平衡法和元素分析仪-同位素质谱法。

水平衡法：

氘：

水平衡法和EA-IRMS方法。

硫：

测定硫的办法，取决于样品的初始状态，核心是将硫转变成SO2还是SF6。 SF6的优势是F只有一个同位素原子，但是技术上转化有点复杂，所以大部分的实验室使用SO2气体。
大部分的方法都是将硫分离出来然后采用氧化硫成溶液中的硫酸盐。硫酸盐可以使用10%的氯化钡转变成BaSO4沉淀。在这里，样品可以氧化为SO2气体并且导入到质谱中进行检测。
  连续流的方法：在元素分析仪中，高温下燃烧S，然后进入柱子分离。之后SO2被导入到质谱中进行分析。

第一章

同位素化学和测量：初步

介绍：

稳定同位素可以被用来：
鉴别来源，例如：污染源
推断过程；（非自养的营养）
估计速度（比如土壤碳循环）
决定比例的输入（比如在肉食动物营养中，某些猎物所占的比例）
确证，反驳，或者加强某些技术的应用

本章节将介绍在生态学上同位素的基础。会介绍，这些同位素是什么，为什么有些同位素在生态过程的研究中会更多的应用，以及如何去测量他们。余下的章节，将会提供生态学中的使用案例。

什么是同位素，什么使得他们截然不同

同位素是质子数相同，而中子数不同的原子。同位素可以指示原子的规则。
比如说，最普通的同位素612C， 12是质量数由中子数和质子数相加而得。6代表原子序数，而中子数是可以不同的。大概有300种稳定同位素，1200种发射性同位素，只有21中元素只有一种同位素。
当中子数和中子数比较接近的时候，同位素易于稳定。生态学研究中的同位素，以轻同位素为主。

通常情况下，配置的同位素比值质谱仪要不是为了轻同位素（如CHONS）或者重同位素，但不能两者兼有。