生态和环境科学研究中最常用的是碳，氮，硫，氧和氢的稳定同位素，可以通过气体同位素比质谱法测量。
首先将样品转化为气体（如CO2，N2，SO2或H2），离子化离子源中的气体分子（从每个分子中剥离一个电子，每个分子产生一个正电荷），然后离子气体进入飞行管。
飞行管是弯曲的，磁铁位于其上方，带电分子被质量分离，含有重同位素的分子比含有轻同位素的分子弯曲得少。
在飞行管的末端是法拉第收集器，用于在由磁体分离之后测量特定质量的离子束的强度。
以二氧化碳为例，需要三个法拉第收集器分别收集质量44,45和46的离子束。
同时收集不同的质量离子可以精确确定不同质量离子之间的比例。
质谱仪飞行管中三种最常见的二氧化碳质量分布44（C，O，O），45（C，O，O）和46（C，O，O）。
当进入飞行管的CO2通过离子源时，每个分子被剥离一个电子以形成带正电荷的离子。
在飞行管中，磁场使离子偏离，并且偏离半径与离子的质荷比成比例。
重离子比轻离子（大于半径）偏差小。
以二氧化碳为例，质量为46的离子具有最大的偏差半径，质量为44的离子具有最小的偏差半径，质量为45的离子在两者之间。
电荷也影响偏差半径，但对于大多数分子，由于离子源仅剥离一个电子，因此离子电荷的数量基本上是恒定的。
稳定同位素丰度表示为样品中两种内容物的最高同位素比率与国际标准中的响应比率之间的比率，表示为符号（δ）。
由于样品与标准参比之间的比率差异很小，因此稳定同位素丰度表示为样品与标准品之间的偏差分数。
以碳为例：δC样本= {（C / C样本）/（C / C标准）-1} x1000参考物质的稳定同位素丰度定义为0‰。
以碳为例，国际标准物质是PeeDeeBelemnite，一种普遍认可的绝对同位素比（C / C）为0.0112372的碳酸盐物质。
如果物质具有C / C比＆amp; gt; 0.0112372，具有正值;如果它具有13C / 12C比率＆amp; lt; 0.0112372，它具有负值。
下表列出了五种环境稳定同位素的国际标准及其绝对同位素比。
稳定的同位素如氧气和氢气具有多种国际标准。
元素δ符号测量比率（R）国际标准R，国际标准HδDH/ H标准平均海水（SMOW）0.00015575 H / H标准南极光降水（SLAP）0.000089089CδCC/ CPee Dee Belemnite（PDB）0.0112372NδNN/ N大气0.003676OδOO / O标准平均海水（SMOW）0.0020052 O / OPee Dee Belemnite（PDB）0.0020672 O / O标准南极光降水（SLAP）0.0018939SδSS/ SCanyon Diablo Triolite（CDT）0.045005