Analýza izotopového poměru řeší složité problémy

Význam tématu

Analýza izotopových poměrů poskytuje jedinečné informace o původu, stáří a transformačních procesech materiálů. Díky sledování drobných odchylek v poměrech stabilních a radiogenních izotopů lze přesněji určit geologický či environmentální kontext, identifikovat zdroje kontaminantů nebo ověřit složení archeologických nálezů.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje komerční služby laboratoří ALS pro analýzu izotopového poměru více než 20 systémů, zahrnujících radiogenní izotopy (Sr, Nd, Pu, U) i lehké a těžké stabilní prvky (Li, B, Si, Ag, Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, Mo, Si, Zn). Cílem je ukázat rozsah aplikací, technické možnosti a provozní parametry nabízených metod.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření izotopových poměrů ALS využívá tyto přístupy:

• IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry) pro lehké stabilní izotopy C, N, S, O, H
• ICP-SFMS (Inductively Coupled Plasma Sector Field MS) pro střední nároky na přesnost (nejistoty 0,05–1 %)
• MC-ICP-MS (Multi-Collector ICP-MS) pro nejnáročnější analýzy těžkých izotopů s přesností až 0,002 %

Ke každému vzorku se volí optimální příprava, včetně odstranění matrice, prekoncentrace a čištění analytu.

Hlavní výsledky a diskuse

Laboratoře ALS jsou schopny zpracovat vzorky z rozmanitých matric (voda, půda, sediment, biomasa, potraviny, kovy, archeologické materiály) i při velmi nízkých koncentracích analytů. Klíčové parametry:

• Více než 20 izotopových systémů: B, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Li, Mg, Mo, Nd, Os, Pb, Pu, Sr, Th, U, Zn a další
• Minimální požadavky na množství analytu: od jednotek ng až po desítky μg
• Standardní doba zpracování: 6–10 pracovních dnů, možnost spěšných analýz
• Přesnost měření: MC-ICP-MS 0,002 % (Sm–Nd), ICP-SFMS 0,05–1 % v závislosti na testu

Diskuse se zaměřuje na vhodnost jednotlivých technik pro konkrétní aplikace, zejména tam, kde jsou požadovány vysoká přesnost a nízké limity detekce.

Přínosy a praktické využití metody

Izotopová analýza nachází uplatnění v:

• Geologii a geochronologii (datování hornin, studie meteority)
• Environmentálních vědách (sledování zdrojů znečištění vody a půdy)
• Forenzní vědě a archeologii (určování původu artefaktů, sledování migrace materiálů)
• Průmyslu a QA/QC (kontrola obohacování jaderného paliva, kvalita surovin)

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikací těžkých stabilních izotopů (Ag, Cd, Zn, Mo) v nových typech matric, zrychlení analýz díky automatizaci a modernizaci přístrojů, integrace výsledků s datovými platformami a rozvoj biomedicínských i klimatologických studií založených na izotopových stopách.

Závěr

Analýza izotopových poměrů představuje vysoce přesný a univerzální nástroj pro výzkum i průmyslové aplikace. Díky rozsáhlé expertíze laboratoří ALS a pokročilým metodám lze flexibilně vyhovět požadavkům na přesnost, citlivost i rychlost dodání výsledků. Doporučuje se úzká spolupráce s odborníky při výběru vhodné technologie a přípravy vzorků.

Reference

Ilia Rodushkin, Emma Engström, Simon Pontér, Maddalena Pennisi. Recent developments in assessment of groundwater contamination using elemental stable isotope ratios. Current Opinion in Environmental Science & Health, 2022, 26:100330.