ICS13.080.01 CCS B 10 中华人民共和国国家标准 GB/T 42488—2023 土质量 土壤中无机态氮15N丰度的测定 稳定同位素比值质谱法 Soil qualityDetermination of nitrogen-15 abundance of inorganic nitrogen in soil- Stable isotope ratio mass spectrometry 2023-10-01实施 2023-03-17发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 42488—2023 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 3 4 符号和缩略语 原理 5 6 试剂和材料 7 仪器与设备 8 分析步骤 9 计算 10 测定结果的精密度 11 质量保证和控制· 附录A（资料性） 样品制备装置（用于微量氮转化氧化亚氮的辅助装置）简介及分析步骤 参考文献 GB/T 42488—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 本文件由中华人民共和国农业农村部提出。 本文件由全国土壤质量标准化技术委员会（SAC/TC404）归口。 本文件起草单位：中国科学院南京土壤研究所、中国科学院城市环境研究所、中国科学院亚热带农 业生态研究所、南京师范大学、上海交通大学、北京科荟测试技术有限公司、江苏省质量和标准化研 究院。 本文件主要起草人：曹亚澄、王曦、孙晓丽、张晗、袁红朝、温腾、张莉、杨禄、贺珍、张仪、杨帆 魏来、查明霞、侯月丽。 II GB/T 42488—2023 土壤质量土壤中无机态氮15N丰度的测定 稳定同位素比值质谱法 1范围 本文件描述了使用微量气体预浓缩-同位素比值质谱联用仪（TGC-IRMS）测定土壤中三种无机态 氮（铵态氮NH+、硝态氮NO3和亚硝态NO2）15N丰度的方法。 本文件适用于15N示踪试验（f15≤30%）后混合均匀的土壤。 本文件对土壤中铵态氮的定量限为6mg/kg，硝态氮的定量限为3mg/kg，亚硝态氮的定量限为 0.15 mg/kg. 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB/T6379.2测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复 性与再现性的基本方法 GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法 GB/T37885化学试剂分类 ISO/TS14256-1:2003土壤质量氯化钾溶液浸提测定新鲜土壤中的硝态氮、亚硝态氮和铵态 氮第1部分：手工分析法（Soilquality一Determinationof nitrate，nitriteand ammoniumin field-moist soils by extraction with potassium chloride solution-Part 1:Manual method) 3术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。 4符号和缩略语 下列符号和缩略语适用于本文件。 f15N：15N丰度，15N原子在氮元素总原子数中所占的百分比（%）。 IRMS：稳定同位素比值质谱仪（IsotopeRatioMassSpectrometer）。 R45：离子流强度比，质荷比（m/）为45的离子流强度I45与质荷比为44的离子流强度I44之比 (I4s/I44)。 TGC-IRMS：微量气体预浓缩-同位素比值质谱联用仪（TraceGasConcentration-IsotopeRatio Mass Spectrometer)。 1 GB/T42488—2023 5原理 5.1 测定原理 采用1mol/L的氯化钾溶液浸提混合均勾的土壤样品，再通过氧化还原反应将土壤提取液中的铵 态氮、硝态氮和亚硝态氮分别转化为氧化亚氮。利用TGC-IRMS测定氧化亚氮的1N丰度，再利用换 算公式计算铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的1N丰度。 5.2铵态氮转化为氧化亚氮 土壤提取液中的铵态氮被加入的次溴酸盐氧化为羟胺，胺被继续氧化为亚硝酸盐。亚硝酸盐与 羟胺结合，在铜离子催化下经脱水生成氮气和氧化亚氮。 5.3硝态氮转化为氧化亚氮 土壤提取液中的硝态氮在pH为4.7的条件下被镀铜镉粒还原成氧化亚氮。 5.4亚硝态氮转化为氧化亚氮 土壤提取液中的亚硝酸盐在pH低于4时与羟胺反应生成氧化亚氮。 5.5转化反应的化学方程式 5.5.1铵态氮：4NH++7BrO-+4OH=N0+N2+7Br=+10Hz0。 5.5.2硝态氮:2NO，+4Cd+10H+=Nz0+4Cd²++5Hz0。 5.5.3亚硝态氮：HNOz+NHzOH=N20+2H,O。 5.6 氧化亚氮气体中5N丰度的质谱测定 将转化产生的气体注入TGC-IRMS。气体中的氧化亚氮经TGC捕集纯化，随载气进入IRMS的 离子源中，电离形成质荷比（m/）为44、45和46的氧化亚氮分子离子。3种质荷比的分子离子被不同 位置的法拉第杯接收并转化为对应质量数的离子流强度。利用校正后的离子流强度比（R45）可得到氧 化亚氮的氮同位素比值。 5.7无机态氮15N丰度与生成的氧化亚氮15N丰度间关系 5.7.1铵态氮N丰度与生成的氧化亚氮15N丰度间关系见公式（1)： f15N-NH=f15N-N20 .(1) 式中： f15N-NH+铵态氮的1N丰度，%； f15NN20一一由铵态氮转化的氧化亚氮的N丰度，%。 5.7.2硝态氮15N丰度与生成的氧化亚氮15N丰度间关系见公式（2)： f15NNO3=f15N-N20 ..(2) 式中： fi5N-NO 硝态氮的15N丰度，%； f15NN20 由硝态氮转化的氧化亚氮的15N丰度，%。 5.7.3亚硝态氮15N丰度与生成的氧化亚氮15N丰度间关系见公式（3）： 2 GB/T 42488—2023 f15NNO2=2X f15NN20-0.366 .(3) 式中： f15N-NO2——亚硝态氮的15N丰度，%； f15NN20—由亚硝态氮转化的氧化亚氮的15N丰度，%。 6试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合GB/T37885的分析纯试剂。 6.1试验用水：应符合GB/T6682中二级水的要求。 6.2氯化钾提取液[c(KCI)=1mol/L]：准确称取74.55g氯化钾置于烧杯中，加人800mL水溶解。 溶解后转移到1000mL容量瓶中定容，摇匀。 6.3硫酸溶液[c（H,SO）=0.005mol/L]：在1000mL水中加入0.3mL浓硫酸和0.125g五水合硫 酸铜，摇匀备用。 6.4氧化镁（MgO）：将氧化镁置于高温电炉中，在600℃700℃温度下灼烧2h，再放置于干燥器中 冷却，贮于试剂瓶中 6.5草酸溶液［c（HzCO4）=1mol/Ll：准确称取9.004g草酸置于烧杯中，加人约60mL水溶解。溶 解后转移到100mL容量瓶中定容，摇匀。 6.6五水合硫酸铜（CuSO4·5H,O)。 6.7无灰级滤纸：直径6mm~7mm的滤纸片。 6.8碱性次溴酸钾溶液。 碱性次漠酸钾溶液应按照以下流程配制： a) 准确称取33.40g漠酸钾和119.00g漠化钾至500mL烧杯中，加入一定量（<400mL）水搅 拌，充分溶解，转移并定容至1000mL（溶液应避光保存在棕色试剂瓶中），此为溶液A（溴化 钾-溴酸钾贮备液）； b）量取浓硫酸54.3mL，溶于500mL水中，冷却后转移定容至1000mL，此为溶液B(1mol/L 稀硫酸)； 准确称取400.00g氢氧化钠，缓慢溶解于800mL水中（边加边搅拌），冷却后定容至1000mL （聚乙烯瓶保存，稳定过夜），此为溶液C(10mol/L氢氧化钠溶液）； (p 将200mL烧杯置于冰水浴中，量取50mL溶液A至烧杯中，加入25mL溶液B，充分搅拌 20s，再缓慢加入25mL溶液C，待溶液冷却后加入40.00g氢氧化钠（分批次加人，需充分搅 拌以防止体系局部过热）。配制该溶液需在通风橱内操作，配制过程宜避光，反应在冰水浴中 完成。 6.9氨基磺酸溶液[c(NHzSOH)=0.2mol/L]：称取1.94g氨基磺酸溶于100mL水中，置于冰箱中 4℃冷藏保存。 6.10醋酸-醋酸钠缓冲液[c（CH,COOH-CH:COONa）=1mol/L，pH=4.7：称取41.00g醋酸钠溶 于500mL水中，再加人30mL无水醋酸，混合均匀。 6.11镀铜镉粒。 6.12盐酸溶液［c（HCI)=1mol/Ll：吸取20mL浓盐酸溶于220mL水中。 6.13盐酸羟胺溶液［c（NH,OH·HCI)=0.04mol/L]：称取0.556g盐酸羟胺溶于200mL水中，该 溶液应现配现用。 6.14氮气（He）：纯度（体积分数）≥99.999%。 3 GB/T42488—2023 6.15标准物质：IAEA-311。 6.16氧化亚氮（N,O）参比气体：纯度（体积分数）≥99.999%。 7仪器与设备 7.1温控摇床：满足220r/min土20r/min的振荡频率和20mm土5mm振幅的控温摇床。 7.2离心机：离心力>3000g，配有100mL聚乙烯离心管。 7.3天平：感量分别为0.01g、0.001g和0.0001g。 7.4半微量蒸汽蒸馏器：全玻璃封闭型的半微量蒸汽蒸馏器 7.5TGC-IRMS：TGC带有去除水与二氧化碳的化学阱，配备键合聚苯乙烯-二乙烯基苯色谱柱，色