CN111060610B - 同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法 - Google Patents

同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，将硝酸盐和亚硝酸盐定量转化为相应的有机酯和硝基化合物，再采用气相色谱/热解/气相色谱/同位素比质谱联用技术同时测定硝酸和亚硝酸盐δ18O和δ15N测定。本发明的同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，样品用量少，不会产生氮和氧的丢失、获得、交换和分馏。

Description

同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法
技术领域
本发明属于同位素测定技术领域，具体涉及一种同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法。
背景技术
测量硝酸盐和亚硝酸盐中氧和氮同位素组成的技术频繁用于示踪和识别环境与生命***中氮素来源及其生物、地球和化学转化(如硝化、反硝化)等过程。元素的同位素组成通常用δ表示：δ＝(Rsample/Rstandard﹣1)×1000，其中R为某元素的重同位素与轻同位素的丰度比值(如：18O/16O，15N/14N)，下标sample和standard分别代表样品和该元素的国际标准。氧、氮同位素比率分别表示为δ18O和δ15N。
目前，测定硝酸盐氧和氮同位素比率(δ18O和δ15N)的主要方法可分为三类：1)离子交换-硝酸银法(anion ion exchange to silver nitrate)；2)细菌反硝化法(bacterialdenitrification to N2O)；3)镉/叠氮还原法(reduction with cadmium and azide toN2O)；
离子交换-硝酸银法存在以下缺点：1)为获得高纯度的AgNO3和AgNO2进行可靠的同位素分析，必须经过冗长的样品处理，消除其它含氮含氧盐的干扰；2)无法分开硝酸盐和亚硝酸盐，获得的是含有硝酸盐和亚硝酸银的混合δ18O和δ15N值；3)AgNO3和AgNO2用量大(通常在0.2mg以上纯样)，需要采集和处理大量样品才能获得足够的AgNO3和AgNO2用于测试；4)不适合高盐度样品如海水等；5)无法实现进样一次，同时获得δ18O和δ15N的目的。
细菌反硝化法存在以下缺点：1)需要有细菌培养设施和技能；2)该方法对于含有重金属或农药等毒害反硝化细菌的样品不适用；3)将硝酸盐和亚硝酸盐转化为N2O过程会分别造成5/6和2/3氧丢失，直接分析对象N2O中的O有一部分与反应体系中的O发生同位素交换，而且硝酸盐和亚硝酸盐转化为N2O转化率不高，造成氮和氧同位素分馏，不能获得准确可靠的δ18O和δ15N；4)至少要两次细菌反硝化，才能达到测定硝酸盐和亚硝酸盐各自δ18O和δ15N目的；5)无法实现进样一次，同时获得δ18O和δ15N的目的。
镉/叠氮还原法存在以下缺点：1)该方法使用的叠氮化钠是剧毒化合物且具有***性；2)硝酸盐和亚硝酸盐同时被还原为N2O，所获得的δ18O和δ15N包括硝酸盐和亚硝酸盐的混合贡献；3)与技术②类似，硝酸盐还原成N2O过程有2/3氧的丢失，直接分析对象N2O中的O有一部分与反应体系中的O发生同位素交换，其中的N有1/2来自叠氮(酸)，而且硝酸盐转化为N2O转化率不高，造成氮和氧同位素分馏，不能获得准确可靠的δ18O和δ15N；4)使用的高反应活性的“镉海绵”需要提前制备；5)δ18O测量有严重的pH依赖性；6)如采用IRMS进行同位素测定，无法实现进样一次，同时获得δ18O和δ15N的目的；7)不适合高盐度样品(如海水等)。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，样品用量少，不会产生氮和氧的丢失、获得、交换和分馏。
本发明所采用的技术方案是，同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，将硝酸盐和亚硝酸盐定量转化为相应的有机酯和硝基化合物，再采用气相色谱/热解/气相色谱/同位素比质谱联用技术同时测定硝酸和亚硝酸盐δ18O和δ15N测定。
本发明的特点还在于：
具体按照以下步骤实施：
步骤1、对GC/Py/IRMS仪器进行改装
在热解炉和IRMS之间加装分离热解产生的气体CO和N2的色谱柱GC2，得到GC/Py/GC/IRMS仪器；
步骤2、制备样品
将天然样品中的硝酸盐、亚硝酸盐同时且分别转化为硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2；
步骤3、采用步骤1中改装后的仪器同时测定硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2中的δ18O和δ15N；从而间接获得天然硝酸盐和亚硝酸盐中的δ18O和δ15N。
步骤2的具体过程如下：
步骤2.1、阴离子交换得到HNO3和HNO2
采用阴离子交换柱对天然样品中硝酸盐和亚硝酸盐进行富集，再用HCl将硝酸根和亚硝酸根置换出来，得到HNO3、HNO2溶液，即溶液A；
步骤2.2、将HNO3和HNO2转化为AgNO3和AgNO2
向溶液A中加入Ag2O搅拌至溶液pH为6～7，得到AgNO3、AgNO2溶液，即溶液B；冻干溶液B，得到AgNO3、AgNO2固体；再加入乙腈(CH3CN)溶解AgNO3、AgNO2，离心除去不溶于乙腈(CH3CN)的干扰物，得到纯化的AgNO3、AgNO2乙腈溶液，即溶液C；
步骤2.3、将AgNO3、AgNO2转化为相应的有机酯和硝基化合物
向溶液C中加入溴甲基苯；室温下搅拌1～5h，得到硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2及残余溴甲基苯的乙腈反应液，即溶液D；
步骤2.4、后处理
离心除去溶液D中的AgCl沉淀；对溶液D做GC/MS以确定其浓度；再将溶液稀释或浓缩至GC/Py/GC/IRMS测试要求的浓度；5℃下棕色瓶中保存。
步骤2.3中，溴甲基苯、AgNO3+AgNO2的摩尔比大于1：1。
步骤2.4中，GC/Py/GC/IRMS测试要求的浓度为0.5mg/ml～1.0mg/ml。
步骤3的具体过程如下：
设置好GC/Py/GC/IRMS仪器参数和分析条件，待仪器稳定后，在CO模式下进行样品测试；硝酸苯甲酯、苯基硝基甲烷在色谱柱GC1分离后，先后分别进入到热解炉HTC后，其中的氧被转化为CO，氮被转化为N2；CO、N2的混合气体在色谱柱GC2中被分离，先后进入IRMS分析，分别得到硝酸苯甲酯和苯基硝基甲烷δ18O和δ15N同位素组成。
色谱柱GC1为中极性或弱极性气相色谱柱。
色谱柱GC1为HP-5，5％-苯基-甲基聚硅氧烷，长30m，内径0.25mm。
色谱柱GC2为分子筛型。
色谱柱GC2为HP-Molesieve，长10m，内径0.32mm。
本发明的有益效果是：
1)同时分析硝酸盐和亚硝酸盐O和N同位素分析；
2)应用范围广，该方法适合所有类型样品如淡水、海水、动植物、土壤和空气；
3)能够大大降低样品用量，过去因为浓度低、盐度高不能成功分析的开阔洋海水、北极及南极雪水、高海拔降水及清洁空气颗粒样品等；
4)适合于野外采集的样品分析；
5)易于实现样品处理的自动化，节省时间、人力物力和成本；简化了测定流程，节省了测定时间；
6)结合GC/IRMS的自动进样，可不间断的连续分析大量样品，为硝酸盐和亚硝酸盐18O和15N分析提供了无与伦比的革新性分析工具。
附图说明
图1是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中步骤2的过程示意图；
图2是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中硝酸及亚硝酸银化学转化后产物的GC/MS图谱；
图3是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中步骤1中GC/Py/GC/IRMS仪器示意图；
图4是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中硝酸盐转化后产物的GC/MS和GC/Py/GC/IRMS图谱；
图5是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中现有技术中基于EA/Py/IRMS的热转化效率和线性范围；
图6是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中基于GC/Py/GC/IRMS的热转化效率和线性范围；
图7是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中热解过程中CO形成量；
图8是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中热解过程中CO2形成量；
图9是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中硝酸酯的同位素化学与同位素稳定性；
图10是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中硝酸银化学转化为硝酸酯的同位素效应；
图11是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中硝酸钾标准品化学转化为硝酸酯的氧同位素效应；
图12是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中硝酸钾标准品化学转化为硝酸酯的氮同位素效应；
图13是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中实施例1测得的得到δ18O和δ15N同位素组成；
图14是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中实施例2测得的得到δ18O和δ15N同位素组成；
图15是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中实施例3测得的得到δ18O和δ15N同位素组成；
图16是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中实施例4测得的得到δ18O和δ15N同位素组成；
图17是本发明同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法中实施例5测得的得到δ18O和δ15N同位素组成。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，将硝酸盐和亚硝酸盐定量转化为相应的有机酯和硝基化合物，再采用气相色谱/热解/气相色谱/同位素比质谱联用技术同时测定硝酸和亚硝酸盐δ18O和δ15N测定。
具体按照以下步骤实施：
步骤1、对GC/Py/IRMS仪器进行改装
在热解炉和IRMS之间加装分离热解产生的气体CO和N2的色谱柱GC2，得到GC/Py/GC/IRMS仪器。
步骤2、制备样品
将天然样品中的硝酸盐、亚硝酸盐同时且分别转化为硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2；
步骤2的具体过程如下：
步骤2.1、阴离子交换得到HNO3和HNO2
采用阴离子交换柱对天然样品中硝酸盐和亚硝酸盐进行富集，再用HCl将硝酸根和亚硝酸根置换出来，得到HNO3、HNO2溶液，即溶液A；
步骤2.2、将HNO3和HNO2转化为AgNO3和AgNO2
向溶液A中加入Ag2O搅拌至溶液pH为6～7，得到AgNO3、AgNO2溶液，即溶液B；冻干溶液B，得到AgNO3、AgNO2固体；再加入乙腈CH3CN溶解AgNO3、AgNO2，离心除去不溶于乙腈CH3CN的干扰物，得到纯化的AgNO3、AgNO2乙腈溶液，即溶液C；
步骤2.3、将AgNO3、AgNO2转化为相应的有机酯和硝基化合物
向溶液C中加入溴甲基苯；室温下搅拌1～5h，得到硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2及残余溴甲基苯的乙腈反应液，即溶液D；其中，溴甲基苯、AgNO3+AgNO2的摩尔比大于1：1；
步骤2.4、后处理
离心除去溶液D中的AgCl沉淀；对溶液D做GC/MS以确定其浓度；再将溶液稀释或浓缩至GC/Py/GC/IRMS测试要求的浓度；5℃下棕色瓶中保存；其中，GC/Py/GC/IRMS测试要求的浓度为0.5mg/ml～1.0mg/ml。
步骤3、采用步骤1中改装后的仪器同时测定硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2中的δ18O和δ15N；从而间接获得天然硝酸盐和亚硝酸盐中的δ18O和δ15N；
步骤3的具体过程如下：
设置好GC/Py/GC/IRMS仪器参数和分析条件，待仪器稳定后，在CO模式下进行样品测试；硝酸苯甲酯、苯基硝基甲烷在色谱柱GC1分离后，先后分别进入到热解炉HTC后，其中的氧被转化为CO，氮被转化为N2；CO、N2的混合气体在色谱柱GC2中被分离，先后进入IRMS分析，得到硝酸苯甲酯、苯基硝基甲烷δ18O和δ15N同位素组成；
其中，色谱柱GC1为中极性或弱极性气相色谱柱；具体的，色谱柱GC1为HP-5，5％-苯基-甲基聚硅氧烷，长30m，内径0.25mm。
色谱柱GC2为分子筛型；具体的，色谱柱GC2为HP-Molesieve，长10m，内径0.32mm。
实施例1
取5ml的渭河水，用预先经超纯水洗涤的滤器过滤不溶杂物，然后通过装有0.3ml阴离子交换树脂(Bio-Rad：AG1-X8，200-400目，氯型)的离子交换柱(柱内径0.6cm)对硝酸根进行富集；再使用3M的HCl(3.5ml)洗脱，收集洗脱液；向洗脱液中加Ag2O(约1.2～1.5g)至反应液pH＝6～7，过滤得AgNO3溶液；冻干得AgNO3固体；用0.3ml的乙腈(CH3CN)溶解AgNO3固体(如果样品含有AgNO2也会溶于乙腈)，将不溶物(一般为AgF、Ag2SO4、Ag3PO4等)离心除去。
向上述得到的AgNO3乙腈溶液中加入溴甲基苯(CAS：100-39-0)，加入溴甲基苯的摩尔量应为AgNO3和AgNO2总摩尔量的1.5倍，室温下搅拌2小时，硝酸银和亚硝酸银转化为硝酸苯甲酯(PhCH2ONO2)、亚硝酸苯甲酯及异构体，离心除去反应液形成的沉淀AgBr，然后将反应液稀释或浓缩至GC/Py/GC/IRMS测试要求浓度(0.5mg/ml～1.0mg/ml)，棕色瓶中5℃下保存，进样分析得到δ18O和δ15N同位素组成，结果图13所示。
实施例2
新鲜油麦菜用超纯水清洗干净，-18℃至进一步处理。称取0.5g油麦菜在预先清洁过的研钵进程研磨，破坏细胞壁，再用6～8ml去离子水溶解，离心或过滤除去残渣；将获得的水样用实例1同样的处理步骤处理，最终得到叶片中硝酸盐的δ18O和δ15N同位素组成，结果如图14所示。
实施例3
取10g采集的新鲜土壤于250ml锥形瓶中，加50ml去离子水，摇床震荡1小时，超声30分钟，静置3小时后离心分离出离心液，取离心液10ml用实施例1的处理步骤处理，最终得到土壤中硝酸盐的δ18O和δ15N同位素组成，结果如图15所示。
实施例4
使用空气颗粒采样器收集大气中的颗粒物(滤膜直径20cm，大流量采样24小时)，然后用10ml去离子水溶解收集到的空气颗粒物(离心除去不溶物)，将获得的空气颗粒物水样用实施例1的处理步骤处理，最终得到叶片中硝酸盐的δ18O和δ15N同位素组成，结果如图16所示。
实施例5
取80ml近海海水，用预先经超纯水洗涤的滤器过滤不溶杂物，然后将海水样在装有60ml阳离子交换树脂的玻璃柱(732苯乙烯阳离子交换树脂，H型，型粒度0.32～1.2mm)上交换，并用3M HCl洗脱，向洗脱液中加入Ag2O(约5.0～6.0g)至反应液pH＝6～7，过滤得AgNO3和AgNO3溶液；冻干后加入用0.3ml的乙腈(CH3CN)溶解AgNO3及AgNO2，离心除去不溶物。
向上述得到的AgNO3乙腈溶液中加入溴甲基苯(CAS：100-39-0)，加入溴甲基苯的摩尔量应为AgNO3和AgNO2总摩尔量的1.5倍，室温下搅拌2小时，硝酸银和亚硝酸银转化为硝酸苯甲酯(PhCH2ONO2)、亚硝酸苯甲酯及异构体，离心除去反应形成的沉淀AgBr，然后将反应液稀释或浓缩至GC/Py/GC/IRMS测试要求浓度(0.5mg/ml～1.0mg/ml)，棕色瓶中5℃下保存，进样分析得到δ18O和δ15N同位素组成，结果如图17所示。
一、硝酸及亚硝酸银化学转化过程
Figure BDA0002306693830000121
二、仪器改进背景
本发明的方法在目前市场上可以获得的GC/Py/IRMS***(如ThermofisherScientific Trace GC 1300/Conflow IV/IsoLink/MAT 243plus)中可以进行。但目前的GC/Py/IRMS尚无对热解以后形成的气体进行分离的功能，而IRMS是通过分析CO不同质量数组合的质荷比(M/Z)得到氧同位素组成(δ18O)，通过分析N2不同质量数组合的质荷比(M/Z)得到氮同位素组成(δ15N)。由于N2和CO不同质量数组合的M/Z有一部分重叠，如果不能将热解产生的N2和CO分离，将相互干扰，无法获得准确结果，因此，为了避免N2和CO二者彼此干扰，又能同时分析δ18O和δ15N，对目前GC/Py/IRMS仪器进行了改装，在热解炉(HTC，hightemperature conversion unit)和IRMS之间加装了分离热解产生的气体CO和N2的色谱柱GC2(如图3所示)。硝酸苯甲酯、苯基硝基甲烷在色谱柱GC1分离后，先后分别进入到热解炉HTC后，其中的氧被转化为CO，而氮被转化为N2，CO和N2混合气体在色谱柱(GC2)中被分离，先后进入IRMS分析，得到硝酸苯甲酯和苯基硝基甲烷的δ18O和δ15N同位素组成。
所有标准和真实样品分析都在改造后的仪器GC/Py/GC/IRMS(如图3所示)上进行测试。通常中极性或者弱极性气相色谱柱GC1(如：HP-5，5％-苯基-甲基聚硅氧烷，长30米，内径0.25毫米)可以达到分离第三步转化后的反应体系中化合物的分离效果。以HP-5为例，气相色谱参数及分析条件为：He气流速1.2ml/min；进样口温度：180℃；温度程序为起始温度50℃(保持2min)，然后以15℃/min的速率升温到150℃，再以35℃/min的速率从150℃升温到290℃，在290℃保持2min。用于分离热解产生的N2和CO气体等的色谱柱GC2通常为分子筛型(如：HP-Molesieve，长10米，内径0.32毫米)，室温等温运作，无需温度程序。图4展示硝酸盐转化为硝酸酯后产物GC/MS和GC/Py/GC/IRMS图谱。
三、分析过程
设置好仪器参数和分析条件，并等待仪器稳定后，在CO模式(O分析模式)下完成样品测试。样品的真实δ18O值可以根据m/z 28和30电流，由操作IRMS的软件(如ThermofiserScientific Inc ISODAT)直接读出。样品的真实δ15N值可通过分析N2峰的m/z 28和29的峰面积，并利用参考物质(USGS32：δ18O＝25.7mUr，δ15N＝180mUr；USGS34：δ18O＝-27.9mUr，δ15N＝-1.8mUr；USGS35：δ18O＝57.5mUr，δ15N＝2.7mUr)的真实同位素值与测量同位素值之间的定量关系，推算获得。
四、本发明方法的各项指标
(1)转化率
配置12.0mg/L的硝酸钾的水溶液，使用本发明将硝酸钾转化为硝酸酯；先将0.5L的硝酸钾水样(6.0mg)转化至硝酸银(应得10.1mg，实得10.0mg，转化率10.0/10.1×100％＝99％)，再从硝酸银(10.0mg)转化为硝酸酯(应得9.0mg，实得8.6mg，转化率8.6/9.0×100％＝95.5％)；说明两步转化都接近定量，不会造成同位素分馏。
(2)热解效率、线性范围、准确性、精度
如图5、图6所示，传统基于EA/Py/IRMS的方法在0.4-2.5mg NO3 -，样品量范围热解效率、准确性和精度高；本发明的GC/Py/GC/IRMS的线性范围在0.3-2.0μg NO3 -。本发明可以样品用量少，10nmol的NO3 -(0.6μg)即可获得可靠数据，对于低浓度样品(1-10μM)该方法同样适用。
(3)CO2生成
如图7、图8所示，热解副产物CO2的含量极少(<1％)，说明RONO2中绝大多数的O被转化为能够被仪器检测到的CO，因此CO2造成氧同位素分馏可以忽略，测试结果更可靠。
(4)稳定性
如图9所示，硝酸酯至少半月之内稳定，同位素值基本不变，说明硝酸盐被转化为硝酸酯后不一定要立马测试，放置一段时间后测试，其结果依然可靠准确。
(5)重现性
3次重复分析标准误差<0.26mUr，小于仪器分析误差<0.35mUr，表明该方法精度很高；具体数据如表1所示：
表1重现性和分析误差
Figure BDA0002306693830000151
(6)同位素效应
a)离子交换与中和反应前后同位素相变化
用三种δ18O相差高达43mUr的水配制的阴离子交换洗脱液和样品溶解液处理同一硝酸钾，用EA/Py/IRMS分析处理前后的同位素，发现最大变化只有1.3mUr(如表2所示)，考虑正常条件下水的δ18O变化范围不大，因此由阴离子交换和中和造成的同位素效应可以忽略，说明这两步化学转化过程不会造成氧同位素分馏，确保了最终测试结果的可靠性。
表2离子交换与中和反应同位素效应
Figure BDA0002306693830000152
b)化学转化前后同位素相关性
如图10所示，用EA/Py/IRMS测定的硝酸银δ18O和用GC/Py/GC/IRMS硝酸苯甲酯δ18O的关联度非常高。说明最后一步由硝酸银转化为硝酸酯的过程造成氧同位素分馏可以忽略，确保了最终测试结果的可靠性。
c)全流程测量值与真实值相关性
如图11、图12所示，将三个已知δ18O和δ15N的硝酸钾标准品(USGS32，USGS34，USGS35)使用该方法转化为相应的硝酸卞酯然后再次测试δ18O和δ15N。无论是δ18O还是δ15N，转化前后的相关性都很好，说明该方法测试结果准确、可靠，且没有产生氧、氮同位素分馏。
五、本发明的方法与现有技术的比较
如表3所示：
表3本发明与目前流行方法优劣比较
Figure BDA0002306693830000161
由上表可得，本发明革新了目前硝酸盐、亚硝酸盐18O和15N的测定方法，实现了：
1)同时分析硝酸盐和亚硝酸盐O和N同位素分析；
2)应用范围广，该方法适合所有类型样品如淡水、海水、动植物、土壤和空气；
3)能够大大降低样品用量，过去因为浓度低、盐度高不能成功分析的开阔洋海水、北极及南极雪水、高海拔降水及清洁空气颗粒样品等；
4)适合于野外采集的样品分析；
5)易于实现样品处理的自动化，节省时间、人力物力和成本；简化了测定流程，节省了测定时间；
6)结合GC/IRMS的自动进样，可不间断的连续分析大量样品，为硝酸盐和亚硝酸盐18O和15N分析提供了无与伦比的革新性分析工具。

Claims (4)

1.同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，其特征在于，将硝酸盐和亚硝酸盐定量转化为相应的硝酸苯甲酯和苯基硝基甲烷，再采用气相色谱/热解/气相色谱/同位素比质谱联用技术同时测定硝酸和亚硝酸盐δ18O和δ15N测定,具体按照以下步骤实施：
步骤1、对GC/Py/IRMS仪器进行改装
在热解炉和IRMS之间加装分离热解产生的气体CO和N2的色谱柱GC2，得到GC/Py/GC/IRMS仪器；
步骤2、制备样品
将天然样品中的硝酸盐、亚硝酸盐同时且分别转化为硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2，具体过程如下：
步骤2.1、阴离子交换得到HNO3和HNO2
采用阴离子交换柱对天然样品中硝酸盐和亚硝酸盐进行富集，再用HCl将硝酸根和亚硝酸根置换出来，得到HNO3、HNO2溶液，即溶液A；
步骤2.2、将HNO3和HNO2转化为AgNO3和 AgNO2
向溶液A中加入Ag2O搅拌至溶液pH为6~7，得到AgNO3、AgNO2溶液，即溶液B；冻干溶液B，得到AgNO3、AgNO2固体；再加入乙腈CH3CN溶解AgNO3、AgNO2，离心除去不溶于乙腈CH3CN的干扰物，得到纯化的AgNO3、AgNO2乙腈溶液，即溶液C；
步骤2.3、将AgNO3、AgNO2转化为相应的有机酯和硝基化合物
向溶液C中加入溴甲基苯；室温下搅拌1~5h，得到硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2及残余溴甲基苯的乙腈反应液，即溶液D；
步骤2.4、后处理
离心除去溶液D中的AgCl沉淀；对溶液D做GC/MS以确定其浓度；再将溶液稀释或浓缩至GC/Py/GC/IRMS测试要求的浓度；5 oC下棕色瓶中保存；
步骤3、采用步骤1中改装后的仪器同时测定硝酸苯甲酯PhCH2ONO2、苯基硝基甲烷PhCH2NO2中的δ 18O和δ 15N；从而间接获得天然硝酸盐和亚硝酸盐中的δ 18O和δ 15N，具体过程如下：
设置好GC/Py/GC/IRMS仪器参数和分析条件，待仪器稳定后，在CO模式下进行样品测试；硝酸苯甲酯、苯基硝基甲烷在色谱柱GC1分离后，先后分别进入到热解炉HTC后，其中的氧被转化为CO，氮被转化为N2；CO、N2的混合气体在色谱柱GC2中被分离，先后进入IRMS分析，得到硝酸苯甲酯、苯基硝基甲烷δ 18O和δ 15N同位素组成；
其中，色谱柱GC1为HP-5，5%-苯基-甲基聚硅氧烷，长30m，内径0.25mm，色谱GC1参数及分析条件为：He气流速1.2 ml/min；进样口温度：180℃；温度程序为起始温度50℃，保持2min，然后以15 ℃/min的速率升温到150 ℃，再以35℃/min的速率从150 ℃升温到290℃，在290℃保持2min；色谱柱GC2为分子筛型，色谱分析条件为：室温等温运作，无需温度程序。
2.如权利要求1所述的同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，其特征在于，所述步骤2.3中，溴甲基苯、AgNO3＋AgNO2的摩尔比大于1：1。
3.如权利要求1所述的同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，其特征在于，所述步骤2.4中，GC/Py/GC/IRMS测试要求的浓度为0.5 mg/ml~1.0 mg/ml。
4.如权利要求1所述的同时测定天然硝酸盐和亚硝酸盐氮、氧同位素组成的方法，其特征在于，所述色谱柱GC2为HP-Molesieve，长10m，内径0.32mm。
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