Применение тяжелого изотопа 15N в исследованиях (часть 1)

Агрохимическая наука обрела в методе изотопов важное средство для изучения сложнейших явлений питания растений, взаимодействия почвы, растений, удобрения. Радиоактивные изотопы успешно используют при выведении новых сортов и для усиления роста путем воздействия на растения.
В настоящее время в исследованиях по сельскому хозяйству применяют два стабильных изотопа: тяжелый изотоп азота 15N и условно стабильный изотоп калия 40K (естественный радиоизотоп с периодом полураспада 1,2 млрд. лет). Использование стабильных изотопов 13С, 2Н, 36S и других очень ограничено. Наиболее широкое применение нашел стабильный изотоп азота 15N. Основными направлениями агрохимических исследований, в которых он используется, являются: 1) определение размеров выноса различными культурами азота удобрений и почвы, баланса азота органических и минеральных удобрений в системе почва - растение; 2) исследование миграции и превращений азота удобрений в почве; 3) исследование физиологии питания растений; 4) изучение размеров и механизма биологической фиксации азота атмосферного воздуха; 5) определение размера и состава газообразных потерь азота удобрений и почвы и разработка путей их снижения; 6) разработка новых и усовершенствование существующих методов исследований с использованием 15N.
Природный изотоп состоит из двух стабильных изотопов. В азоте воздуха содержится 99,635 ат%. 14N и 0,365 ат% 15N. Однако для почв содержание азота с массой 15 может колебаться от 0,3651 до 0,3729 ат%.
В агрохимических исследованиях используют меченые соединения, в которых содержание 15N от 10 до 99 ат%: (15NH4)2SO4 15NH4NO3, NH4 15NO3, CO(15NH2)2, K15NO3 и др. В зависимости от цели и задач исследования из высокообогащенных солей путем добавления немеченых соединений такого же химического состава можно получить менее обогащенное соединение. Например, имея соль (15NH4)2SO4 с обогащением 15N50 aт%, можно получить соль с обогащением 25 ат%. Для этого надо взять равные навески меченой и немеченой соли, растворить в дистиллированной воде, а затем осторожно упарить и высушить или использовать для опытов в виде раствора. Обогащенные тяжелым изотопом азота соли получают в промышленных условиях на специальных установках.