Исследователи использовали редкую особенность атмосферного азота, чтобы отличить его от азота, произведённого бактериями. В работе, опубликованной в журнале Science в 2026 году, они измеряли, как часто в молекулах азота N₂ вместе оказываются два редких атома азота-15. Результаты в тот же год описал журнал Chemistry World.

Изотопный след в молекулах азота

У азота есть два стабильных изотопа: распространённый азот-14 и редкий азот-15. В атмосферном N₂ молекулы с двумя атомами азота-15 встречаются примерно на 2% чаще, чем ожидалось бы при случайном сочетании. В биологически произведённом азоте такие пары распределены случайно. Это различие может помочь распознать источник газа.

Один из обычных способов оценить образование азота бактериями основан на соотношении азота и аргона. Но аргон растворяется в воде лучше азота. Если в пробу попадут пузырьки воздуха, соотношение изменится и может создать ложный сигнал, похожий на производство азота бактериями. Изотопный признак позволяет искать другой сигнал, хотя материал Chemistry World не описывает подробно, как авторы проверяли возможные ошибки отбора и анализа.

Условно говоря, если в двух пробах одинаковое количество N₂, но в одной чаще встречаются молекулы с парой атомов азота-15, это различие может подсказать, что газ имеет другой источник. Само по себе оно не показывает, сколько азота удалили бактерии: для такой оценки нужны дополнительные измерения и расчёт неопределённости.

Авторы обнаружили различия изотопных сигнатур в пробах из двух озёр на Среднем Западе США и одного покрытого льдом озера в Антарктиде. В прибрежных бассейнах Калифорнии сигнал менялся в течение года. Эти бассейны периодически пополняются богатой кислородом водой, которая подавляет денитрификацию в толще воды. Наблюдения показывают, что метод может помочь распознавать биологически образованный азот, но не доказывают, что он уже готов для широкого мониторинга водоёмов.

По данным Chemistry World, подробно анализировать такие изотопные сочетания пока могут лишь немногие лаборатории. В исследовании использовали масс-спектрометр Panorama. Среди масс-спектрометров с источником газа он обладает наибольшим разрешением. Авторы считают, что дополнительные пробы помогут уменьшить неопределённость оценок потерь азота. В числе возможных применений они рассматривают мониторинг удаления нитратов из подземных вод, используемых для питья. Пока это перспектива, а не проверенная практика.

Эколог Питер Гроффман отметил, что измерять потоки биологического азота в наземных экосистемах может быть сложно. Доступное описание исследования также не приводит подробностей контрольных процедур, статистической неопределённости и проверки метода на широком наборе водоёмов.

Для подготовки научной публикации можно ознакомиться с услугой подготовки научных статей.

Схема объясняет, как соотношение молекул N₂ с двумя атомами азота-15 помогает различать атмосферный и биологический азот и почему метод требует проверки перед мониторингом.

Фото: Thirdman / Pexels