水体硝酸盐污染稳定同位素溯源的化学预处理方法

        ⑴ 阴离子交换柱的制备：阴离子交换柱填装以前，为了去除树脂中的杂质，需要对树脂进行清洗，方法为：将一定量的树脂放入烧杯中，加入大约10倍树脂体积的超纯水，待树脂沉淀到烧杯底部以后，将水倒出，此过程重复3次，以达到彻底清除杂质的目的。然后将空柱在特定体积处做好标记，放在试管架上，将清洗好的树脂依次填装到标记处将水赶出即可。如需保存备用，加入4ml超纯水密封，以保证交换树脂床处于完全饱水状态，防止树脂干燥。制备树脂体积分别为2ml和4ml的阴离子交换柱，备用。 

        ⑵ NO3-的富集：将水样解冻后，首先通过0.45mm的聚碳酸脂膜（Whatman）过滤，以防止树脂堵塞。将已制备好的阴离子交换柱安放在多孔真空系统上，将NO3--N浓度≤50mg·L-1的水样通过树脂体积为2ml的阴离子交换柱，将NO3--N浓度＞50mg·L-1的水样通过树脂体积为4ml的阴离子交换柱，使其重力下滴，一般认为流速不超过2L/h为宜，如果速度过快，可以通过调节活塞进行控制。可将多个阴离子交换柱放在多孔真空系统上，以提高实验效率，节省时间。 

       ⑶ 阴离子交换柱的洗脱：将已吸附NO3-的阴离子交换柱安放在多管真空系统上，用15ml 6M的HCl溶液进行洗脱，分5次进行，每次加入3ml，控制流速为2～5ml/min，3ml盐酸洗脱完以后，用吸耳球将吸附在树脂上的交换液赶尽，然后再进行下一次洗脱，以使洗脱完全并将洗脱液收集在50ml的塑料烧杯中。

       ⑷ AgNO3的制备：由于HNO3的易挥发性，所以洗脱液在冻结干燥之前必须进行中和。中和剂Ag2O中和洗脱液的反应原理如下：HCl+HNO3+Ag2O→AgCl(s)+ Ag NO3+H2O。Ag2O作为中和剂的一个优点在于，在中和液冻结干燥成无水AgNO3之前，反应生成的AgCl沉淀可以通过过滤的方式直接去除。 将装有洗脱液的烧杯置于冷水浴上,逐次将Ag2O加入到洗脱液中,每次加入1g ,直到pH值在5.5～6之间。这个反应放热, 使用冷水浴可将反应产生的热量吸收而避免水蒸汽的产生。每次要用玻璃棒充分搅拌加入的Ag2O并用其底端把Ag2O的硬壳捣碎,以使反应完全。将沉淀用0.2mm的尼龙膜（whatman）滤出，并用超纯水冲洗溶剂过滤器，使AgNO3中和液的最终体积达到40ml收并收集在50ml的塑料烧杯中。

        除了测定δ15N之外，如还需测定δ18O，需将洗脱液分为两份，1/3直接冻结干燥为AgNO3固体，放在棕色瓶中避光保存，待做δ15N分析。2/3的洗脱液加入2ml，1M的BaCl2溶液并放入冰箱中冷藏过夜让沉淀充分形成，使溶液澄清，以去除干扰离子SO42-和PO43-。然后将生成的沉淀用0.2mm的尼龙膜（whatman）滤掉。采用阳离子交换树脂法去除样品中过多的阳离子后加入一定量的Ag2O进行中和使pH值为6左右，用0.2mm的尼龙膜（whatman）将沉淀滤出，滤液备用。最后通过加入活性碳去除DOC，由于DOC中的O能干扰NO3-中δ18O的测定，所以必须去除。方法是，每50ml水样中加入10mg活性碳并放在振动仪上振动，振动频率为每分钟180转，振动时间为20min。之后立即用尼龙膜（whatman，0.2mm）过滤掉活性炭。因为活性碳会吸附一定的NO3-，所以要严格按照上述标准控制活性炭的加入量以及振动时间，并且振动时间一到马上将活性炭过滤掉。最后将得到的滤液冻结干燥为无水AgNO3，保存于棕色瓶中，待做δ18O分析。由于AgNO3见光易分解，所以在整个操作过程中尽量避光，最好在暗室操作。

       这种方法虽然与反硝化的结果比准确性差一点，但也是可以接受的。