背景及概述
尿素(N15标记)，化学式为CH₄¹⁵N₂O（常用UREA-¹⁵N₂表示），CAS号2067-80-3，是将普通尿素（¹⁴N）的两个氮原子稳定替换为重同位素¹⁵N的示踪化合物，分子量62.04，同位素丰度通常≥98atom%，属稳定同位素标记试剂，无放射性，安全可控，广泛应用于农业、生物医学与环境科学的氮素代谢及溯源研究。
结构与理化特性
尿素(N15标记)分子结构为¹⁵NH₂-CO-¹⁵NH₂，外观为白色结晶或粉末，无臭，熔点132–135℃，理化性质与普通尿素高度相似：极易溶于水，易吸湿，可溶于甲醇、DMSO，不溶于乙醚；化学稳定性好，常温下稳定，酸性或碱性条件下可水解生成¹⁵NH₃与CO₂，便于同位素信号释放与检测。核心差异在于质谱位移（M+2），可通过质谱、同位素比值质谱（IRMS）精准区分与定量，实现氮素路径追踪。
图1 尿素(N15标记)的性状图
应用领域
尿素(N15标记)作为氮素示踪剂，精准追踪氮肥在土壤-作物系统的吸收、转运、分配与损失（氨挥发、淋溶、反硝化），定量氮肥利用率（NUE），解析土壤氮库转化、作物残体还田氮循环及温室气体（N₂O）排放机制，为减肥增效与绿色农业提供数据支撑[1]。
尿素(N15标记)用于尿素循环代谢、蛋白质合成与分解、氮平衡及药物代谢动力学研究；如¹⁵N-尿素呼气试验辅助诊断幽门螺杆菌感染，或追踪体内氮素同化与排泄路径，无放射性、可重复检测。尿素(N15标记)溯源水体/土壤氮污染来源（化肥、污水、大气沉降），解析氮素在生态系统的迁移转化，评估面源污染防控效果。
安全性与储存
尿素(N15标记)属非放射性稳定同位素，急性毒性低，皮肤/眼刺激性弱，无致敏与遗传毒性，正常实验操作安全；储存需密封、干燥、2–8℃冷藏，避免吸湿与同位素稀释，远离强氧化剂。
参考文献
[1]中国同位素学会。稳定同位素标记化合物制备与应用[M].北京：科学出版社，2020:112-118.