稳定同位素质谱仪的应用
一、地质地球化学：稳定同位素质谱仪的最早应用
主要研究轻元素（CHONS）的稳定同位素在自然界（岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈）的丰度及其变化机理、在各种天然过程中的化学行为，并以此为指导研究天然和环境物质的来源、迁移过程以及经历过的物理和化学反应。

研究领域：
固体地球学科：地球动力学、地质构造学、岩石学、矿床学、矿物学、沉积学。

其他：海洋学、水文学、冰川学、古气候学、天体学、天体化学、考古学、石油/石油相关。

二、农业、林业（起步也比较早）
稳定同位素技术在农业研究中的应用包括：科学施肥、作物营养代谢、生物固氮、土壤呼吸、农用化学物质对环境影响、饲料配方、水产养殖、林木果树、药材等。

●肥料的利用/转化途径和利用效率（13C，15N）。

●氮素的硝化、反硝化过程（2H，15N，18O）。

●光合作用及同化产物的传导和分布研究
●利用稳定同位素展开的固氮研究。

●农业残留、代谢及降解研究。

●土壤碳氮循环研究：有机质年龄及周转率的测定、土壤细根年龄测算、土壤呼吸
等。

三、生态
稳定同位素技术加深了对生态过程的研究，可以探讨一些其他方法无法研究的问题。

1. 植物生理生态学
稳定同位素（2H、13C、15N和18O）可对生源元素的吸收、水分来源、水分平衡和利用效率等进行测定，从而研究植物的光合作用途径；
●植物水分胁迫程度；
●植物水分利用效率：植物13C组成能够在时间尺度上反映植物的水分利用效率。

●植物水通量检测：通过植物中水2H和18O组成，判定植物对表层水和深层水的依
赖程度。

●确定植物的分布区域（15N,18O,2H）
●光合作用、呼吸作用研究：对生态系统CO2交换的相对贡献（13C，18O）
●蒸发和升腾作用研究：对生态系统水交换或蒸散（ET）的相对贡献（2H，18O）
●树木年轮同位素环境响应：通过年轮同位素比值变化，分析过去环境变化（湿度、
旱涝、气候特征）。

2. 生态系统生态学
稳定同位素技术可用来研究生态系统的气体交换、生态系统功能及对全球变化的响应
等；
●碳、氮循环及碳、氮平衡研究。

●碳氮在植物、大气、土壤之间的迁移和生态学过程。

●昆虫生态和海草生态
●温室气体研究：大气痕量气体（CO2、CH4、CO、N2O）的产出机理、来源识别各
源头贡献率等。

✧研究自然生态系统汇源周期性及季节特征。

✧判定N2O的来源（硝化细菌和反硝化细菌）（15N、18O）
✧确定城市能源消耗对大气CO2，CO和氮化物的贡献。

（13C，15N，18O）
✧植物N2O释放规律及光照度和光合作用的关系。

✧海洋边界大气层中CH4的空间分布规律
✧水稻田甲烷释放通量及碳同位素组成研究。

3. 动物生态学
稳定同位素也已广泛应用于区分动物的食物来源、食物链、食物网和群落结构以及动物的迁移活动等。

●候鸟迁徙路线：判断候鸟、蝴蝶等的迁徙路线（18O，2H）
●判定史前人类社会是否以谷物作为食物来源（13C）
●营养物质流动研究（13C示踪）
●食物网中生物的营养阶层分析（15N）
●食物网初级消费者食物来源（13C，34S）
●确定食物链的长度（15N）
●史前人类的社会的食物来源（13C）
●海洋、河口营养层间营养流动研究
四、环境
稳定同位素应用于环境监测和环境保护。

●运用稳定同位素法确定空气和水体污染物的来源（15N，34S，18O）
●土壤、水体中持久污染物的来源、迁移、及降解动态。

●污染环境生物修复研究
●城市地下水硝酸盐污染及其成因研究（N同位素）
●地表水-地下水的硫氯污染物特征
●有机污染物环境行为过程中稳定同位素分馏效应
●大气颗粒物中有机污染源的确定及示踪
●确定水域污染程度：目前，化肥使用非常普遍，土壤中单飞及其他含氮有机物动
过水土流失流入江河湖海，δ15N一定程度上可以作为水域污染程度指标。

五、食品
稳定同位素质谱技术可用于鉴别不同种类、不同来源的食品原料，是目前国际上用于鉴别食品成分掺假的一种直接而有效的工具，是一个较新的研究领域，具有广阔的应用前景。

食品掺假：果汁、红酒、蜂蜜等掺假及产地鉴别。

食品、药品、保健品等产地鉴别。

在我国，国家于2002年也已颁布了蜂蜜中碳-4植物糖含量的稳定碳同位素比率测定方法。

六、医学研究
质量平衡，血碳酸氢盐，呼吸，新陈代谢，双标记水，身体总水，胃排空，肝功能，蛋白质循环等。

七、其他
体育竞赛中检测尿液中13C判断是否使用兴奋剂。

利用稳定同位素快速识别毒品、炸药、伪钞的产地和来源。

……。