彭学伟,褚春莹,蒋海威

(1.潍坊学院,山东 潍坊 261061;2.青岛市环境监测中心,山东 青岛 266003)

1976年,Sano等[1]通过气相色谱分离,经燃烧单元后与质谱联机,测定了服用13C标记的阿司匹林后人体尿液中少量安息香酸甲酯及其它代谢产物的稳定碳同位素比。1978年,Matthew s和 Hayes等[2]又采用类似装置分析了13C富集的混合酯类和15N富集的氨基酸(由15N富集的人体血清蛋白制得)中的13C/12C或15N/14N,并且将其命名为“同位素比监测气相色谱-质谱”(isotope-ratio-monitoring gas chromatography-mass spectrometry,IRM-GCM S)技术。这些早期的开创性工作奠定了现代CSIA技术的基础。20世纪90年代,单体同位素分析(Compound-Specific Isotope Analysis,CSIA)发展成为一种成熟的现代分析方法。

1 CSIA原理

单体同位素分析仪器主要由气相色谱仪(GC)、中间连接装置 (Combustion)和同位素质谱仪(IRM S)三部分组成(GC-C-IRM S,图1)。GC-C-IRM S进行测量时,样品首先注入气相色谱在色谱柱内进行分离。分离后的样品以氦气为载气输送到装有氧化铜/铂催化剂的燃烧管,在940℃温度下定量燃烧成二氧化碳和水。含氮化合物燃烧所形成的氧化氮在随后的还原炉中还原为氮气。燃烧过程中产生的水通过水阱除去,产生的CO2转移到同位素质谱离子源,在电子轰击作用下失去电子带正电荷。带正电荷的二氧化碳离子在磁场作用下依据质量不同分离成质荷比为44、45、46的三种离子,同时在同位素质谱仪中固定的法拉第杯内测量。同位素比值的数据常用符号δ来表示:

R samp le:待测样品中元素E的同位素相对丰度比,R standard:国际参考标准物质中元素 E的同位素相对丰度比。通常被用来作为标准的是vienna-Pee-neeBelem nite(v-PDB,美国南卡罗来那州白坚系皮狄组美洲拟箭石),这是一种被国际原子能机构指定的碳同位素参考物质,它的δ13C值被定义为0%。……