NY/T 4610-2025 植物性农产品中碳、氮、氢、氧稳定同位素比值的测定 稳定同位素比值质谱法

NY/T 4610-2025《植物性农产品中碳、氮、氢、氧稳定同位素比值的测定稳定同位素比值质谱法》标准主要内容的详细总结：

​​核心主题：​​ 本标准规定了使用稳定同位素比值质谱法 (IRMS) 测定植物性农产品（粮食、蔬菜、果品、茶叶等）中碳(¹³C/¹²C)、氮(¹⁵N/¹⁴N)、氢(²H/¹H)、氧(¹⁸O/¹⁶O)四种稳定同位素比值（δ值）的方法。

​​一、 范围与适用性​​

1. ​​范围：​​ 明确规定了方法适用的对象（植物性农产品）和检测元素（C, N, H, O 稳定同位素）。
2. ​​适用产品：​​ 明确列出粮食、蔬菜、果品、茶叶等植物性农产品，并指出其他植物性农产品可参照执行。

​​二、 术语与定义​​

1. ​​稳定同位素 (3.1)：​​ 定义了本文件特指的碳、氮、氢、氧稳定同位素（具有相同质子数、不同中子数，且不或极难衰变）。
2. ​​稳定同位素比值 (3.2)：​​ 定义了δ值的概念，即样品中两种稳定同位素的比值与相应国际标准品比值的相对千分差 (δ = [(Rsample/Rstandard) - 1] × 1000‰)。

​​三、 符号和缩略语​​

1. ​​δ值表示：​​
   • δ¹³CVPDB：碳稳定同位素比值相对于维也纳美洲拟箭石 (VPDB) 标准的δ值。
   • δ¹⁵NAir-N2：氮稳定同位素比值相对于空气中氮气 (AIR-N₂) 标准的δ值。
   • δ²HVSMOW：氢稳定同位素比值相对于维也纳标准平均海洋水 (VSMOW) 标准的δ值。
   • δ¹⁸OVSMOW：氧稳定同位素比值相对于维也纳标准平均海洋水 (VSMOW) 标准的δ值。

​​四、 测定原理​​

1. ​​C、N 模式 (5.1)：​​
   • 样品（包裹在锡舟中）在高温（920℃）下，在氧气流中经氧化铜催化燃烧。
   • 燃烧产物（主要是CO₂和NOx）通过高温还原管（600℃）将NOx还原为N₂，并去除其他杂质。
   • 气体经除水、除杂后进入色谱柱分离CO₂和N₂。
   • 分离后的CO₂和N₂依次进入IRMS，分别测定其碳和氮的稳定同位素比值（δ¹³C， δ¹⁵N）。
2. ​​H、O 模式 (5.2)：​​
   • 样品（包裹在银舟中）在高温裂解管（1450℃）中，在玻璃碳催化剂存在下进行热裂解。
   • 裂解产生含H₂和CO的气体混合物。
   • 气体混合物通过吸收管去除酸性和碱性杂质气体。
   • 处理后的气体进入色谱柱分离H₂和CO。
   • 分离后的H₂和CO依次进入IRMS，分别测定其氢和氧的稳定同位素比值（δ²H， δ¹⁸O）。

​​五、 试剂、材料和仪器​​

1. ​​试剂与气体 (6)：​​ 列出了所需高纯度气体（He, N₂, CO₂, O₂, H₂, CO）和耗材（锡舟，银舟）。强调使用O₂, H₂, CO的安全警示。
2. ​​标准品 (6.9)：​​ 要求使用经国家认证并授予标准物质证书的标准品。
3. ​​仪器设备 (7)：​​ 核心设备是​​稳定同位素比值质谱仪 (IRMS)​​，必须配备固体自动进样器和自动稀释气体装置（用于碳）。其他必要设备包括真空冷冻干燥机、高速粉碎机、样品筛（0.18mm）、电子天平（0.01mg）、匀浆机、干燥器。

​​六、 样品制备 (8)​​

1. ​​粮食/茶叶 (8.1.1)：​​ 粉碎过筛（0.18mm），混匀，干燥保存。
2. ​​果蔬 (8.1.2)：​​ 洗净、晾干、取可食部分、匀浆、-20℃冷冻、-60℃冷冻干燥72小时、粉碎、干燥保存。
3. ​​包样 (8.2)：​​
   • ​​C、N模式：​​ 称取适量样品（粮食/茶叶约4-5mg，果蔬约15-20mg）于​​锡舟​​中包紧压实。
   • ​​H、O模式：​​ 关键步骤。
     • 标准品和粮食/茶叶样品需60℃烘箱干燥48小时。
     • 冷冻干燥后的果蔬样品需立即称样。
     • 称取所有样品约0.25-0.35mg于​​银舟​​中包紧压实。
     • 包好后的样品必须在干燥器中​​平衡3天​​才能测试。

​​七、 试验步骤 (9)​​

1. ​​仪器调试 (9.1)：​​ 使用前确认仪器状态（环境、气密性、真空度）、测试气体（N₂, CO₂, H₂, CO）的稳定性和线性，调整离子源参数。附录A提供了典型的仪器参数（燃烧/裂解温度、载气流速、质谱加速电压、捕集电流、磁场强度）。
2. ​​测定 (9.2)：​​
   • ​​C、N模式：​​ 按“标准品-试样-标准品”的顺序放入样品盘。样品在氧气流中燃烧。测δ¹³C时需用氦气稀释样品气。仪器给出原始测量值（δ测）。
   • ​​H、O模式：​​ 按“标准品-试样-标准品”的顺序放入样品盘。样品在高温下裂解。仪器给出原始测量值（δ测）。
   • 附录B提供了典型的N/C和H/O稳定同位素质谱图示例。

​​八、 数据处理 (10)​​

1. 仪器直接输出的是相对于工作参考气的原始测量值（δ测）。
2. ​​校正：​​ 使用至少2个（H/O模式）或3个（C/N模式）具有已知δ值的​​标准品​​对原始测量值进行校正。
   • 以标准品的δ测为X轴，标准品的已知δ值为Y轴建立校正曲线。
   • C/N模式采用​​三点校正曲线​​，H/O模式采用​​两点校正曲线​​。
   • 拟合得到曲线斜率(a)和截距(b)。
3. ​​计算：​​ 将试样的δ测代入校正曲线方程计算其真实δ值：
   δ = a × δ测 + b
   • 计算结果（δ¹³C, δ¹⁵N, δ²H, δ¹⁸O）保留至小数点后2位。

​​九、 精密度 (11)​​

在重复性条件下：

• δ¹³C 和 δ¹⁵N 的两次测定绝对差值应 ​​< 0.5‰​​
• δ²H 的两次测定绝对差值应 ​​< 10‰​​
• δ¹⁸O 的两次测定绝对差值应 ​​< 3‰​​

​​十、 附录 (资料性)​​

• ​​附录A：仪器工作条件：​​ 提供了C/N模式和H/O模式下元素分析仪和质谱仪的关键操作参数参考值（如温度、流速、电压、电流、磁场）。
• ​​附录B：试样稳定同位素质谱图：​​ 展示了典型的N/C同位素质谱图（图B.1）和H/O同位素质谱图（图B.2），直观显示目标气体（N₂, CO₂ / H₂, CO）的峰及分离情况。

​​总结关键点：​​

• 标准详细规定了从样品前处理（特别是H/O模式的严格干燥和平衡要求）、仪器操作（分C/N和H/O两种模式）、数据获取（δ测）到结果校正（使用标准品曲线）的全流程。
• ​​H/O模式样品制备要求极其严格（微量称量、长时间干燥/立即称量、3天平衡）​​，这是获得准确氢同位素数据的关键。
• 结果以相对于国际公认标准（VPDB, Air-N₂, VSMOW）的δ值形式报告。
• 明确了方法对不同元素δ值测定的精密度要求。
• 附录提供了重要的操作参数参考和质谱图示例。

这份标准为植物性农产品产地溯源、真实性鉴别、有机/常规产品判别、生态过程研究等应用领域提供了稳定同位素比值测定的标准化、规范化方法依据。