背景及概述

尿素(N15標記)，化學式為CH?1?N?O（常用UREA-1?N?表示），CAS號2067-80-3，是將普通尿素（1?N）的兩個氮原子穩(wěn)定替換為重同位素1?N的示蹤化合物，分子量62.04，同位素豐度通常≥98atom%，屬穩(wěn)定同位素標記試劑，無放射性，安全可控，廣泛應用于農業(yè)、生物醫(yī)學與環(huán)境科學的氮素代謝及溯源研究。

結構與理化特性

尿素(N15標記)分子結構為1?NH?-CO-1?NH?，外觀為白色結晶或粉末，無臭，熔點132–135℃，理化性質與普通尿素高度相似：極易溶于水，易吸濕，可溶于甲醇、DMSO，不溶于乙醚；化學穩(wěn)定性好，常溫下穩(wěn)定，酸性或堿性條件下可水解生成1?NH?與CO?，便于同位素信號釋放與檢測。核心差異在于質譜位移（M+2），可通過質譜、同位素比值質譜（IRMS）精準區(qū)分與定量，實現(xiàn)氮素路徑追蹤。

圖1 尿素(N15標記)的性狀圖

應用領域

尿素(N15標記)作為氮素示蹤劑，精準追蹤氮肥在土壤-作物系統(tǒng)的吸收、轉運、分配與損失（氨揮發(fā)、淋溶、反硝化），定量氮肥利用率（NUE），解析土壤氮庫轉化、作物殘體還田氮循環(huán)及溫室氣體（N?O）排放機制，為減肥增效與綠色農業(yè)提供數(shù)據支撐[1]。

尿素(N15標記)用于尿素循環(huán)代謝、蛋白質合成與分解、氮平衡及藥物代謝動力學研究；如1?N-尿素呼氣試驗輔助診斷幽門螺桿菌感染，或追蹤體內氮素同化與排泄路徑，無放射性、可重復檢測。尿素(N15標記)溯源水體/土壤氮污染來源（化肥、污水、大氣沉降），解析氮素在生態(tài)系統(tǒng)的遷移轉化，評估面源污染防控效果。

安全性與儲存

尿素(N15標記)屬非放射性穩(wěn)定同位素，急性毒性低，皮膚/眼刺激性弱，無致敏與遺傳毒性，正常實驗操作安全；儲存需密封、干燥、2–8℃冷藏，避免吸濕與同位素稀釋，遠離強氧化劑。

參考文獻

[1]中國同位素學會。穩(wěn)定同位素標記化合物制備與應用[M].北京：科學出版社，2020:112-118.