Measurement of 87Sr/86Sr Isotope Ratios in Rocks by ICP-QQQ in Mass-Shift Mode

Význam tématu

Stanovení izotopového poměru 87Sr/86Sr je klíčové pro datování magmatických a metamorfních hornin, sledování ekologických procesů a identifikaci zdrojů materiálů. Tradiční metody TIMS nebo MC-ICP-MS vyžadují chromatografickou separaci Sr a Rb, která je zdlouhavá a náročná na pracovní sílu. Metoda založená na triple kvadrupórové ICP-QQQ analýze v režimu mass-shift s O2 jako reakčním plynem umožňuje eliminovat isobarické interference 87Rb/87Sr bez předchozí chemické separace a zvyšuje výkonnost analýzy.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout rychlou, vysoce produktivní a rutinně použitelnou metodu pro stanovení 87Sr/86Sr izotopového poměru v horninách s přesností lepší než 0,1 % RSD bez chromatografické separace. Studie využila přístroj Agilent 8900 ICP-QQQ v MS/MS mass-shift režimu s O2 cell gas pro přímé měření produktního iontu SrO+ na m/z 103.

Použitá instrumentace

Analýzy probíhaly na Agilent 8900 ICP-QQQ vybaveném:

• dvěma plnohodnotnými kvadrupóly (Q1 a Q2),
• označovacím reaktivním cell ORS 4 naplněným O2,
• standardním peristaltickým čerpadlem, quartzovou tryskou a koncentrační tryskou,
• autosamplerem Agilent SPS 4.

Použitá metodika

Vzorky (USGS RMs BCR-2, BHVO-2, AGV-2 a 23 přírodních hornin) byly rozpouštěny v uzavřené kyselé digesci (HNO3, HF, HClO4) a ředěny na koncentraci Sr 60–350 ng/mL. Parametry ICP-QQQ: RF výkon 1550 W, tok nebulačního plynu 1,15 L/min, O2 cell gas 0,45 mL/min. Q1 byl nastaven na m/z 87, Q2 na m/z 103 pro detekci 87Sr16O+; optimalizace toku O2 dosáhla 10–14 % účinnosti reakce Sr+ na SrO+.

Hlavní výsledky a diskuse

• Eliminace interference 87Rb+ díky měření 87Sr16O+ na m/z 103.
• Referenční materiály: 87Sr/86Sr poměr s průměrným RSD 0,02–0,04 % (n=7), rozptyl 0,0003–0,0005.
• 23 hornin: 87Sr/86Sr 0,705–0,748, shoda s MC-ICP-MS v rozsahu 0,00001–0,0016.
• Koncentrace Sr v rozmezí 60–350 ng/mL neměla významný vliv na výsledky.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umoňuje rychlé, levné a vysoce produktivní stanovení 87Sr/86Sr bez nutnosti separace Rb/Sr. Je vhodná pro geochronologii, environmentální průzkumy, sledování zdrojů znečištění a kontrolu původu surovin.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření postupů na další izotopické systémy s isobarickými interferencemi.
• Integrace laserové ablace pro prostorovou analýzu.
• Automatizace kontinuálního průtoku pro vysokoproduktivní analýzy.
• Vývoj nových reaktivních plynů pro zvýšení selektivity a účinnosti.

Závěr

ICP-QQQ v MS/MS mass-shift režimu s O2 nabízí efektivní alternativu k TIMS a MC-ICP-MS pro stanovení 87Sr/86Sr. Odstraňuje potřebu chromatografické separace, zkracuje dobu analýzy a poskytuje dostatečnou přesnost pro většinu geochemických a environmentálních aplikací.

Reference

1. E. Bolea-Fernandez et al. J Anal At Spectrom., 2016, 31, 303-310
2. G. Woods. Agilent publication 5991-6752EN
3. G. Woods. Agilent publication 5991-5270EN
4. X. Liu et al. Rapid Commun Mass Spectrom., 2020, DOI:10.1002/rcm.8690
5. T. Zack, K. J. Hogmalm. Chem Geol., 2016, 437, 120–133
6. G. Faure, J. L. Powell. Strontium Isotope Geology. Springer-Verlag, 1972
7. R. C. Capo et al. Geoderma., 1998, 82, 197-225
8. N. Sugiyama, K. Nakano. Agilent publication 5991-4585EN
9. K. P. Jochum et al. Geostand Geoanal Res., 2005, 29, 333–338