Teknikker for analyse av stabile isotoper

Teknikker for analyse av stabile isotoper


Isotoper er atomer av samme element som har forskjellig massetall. Dette betyr at mens antallet protoner og elektroner forblir konstant, det antall nøytroner i kjernene varierer. Dette endrer ikke element, men gir ikke den mer eller mindre masse. Isotoper kan være stabil eller radioaktivt, og de fleste er kjent med radioaktiv nedbrytning, som bruker prosenter av morkne radioaktive elementer for å fastslå alder. Stabile isotoper ikke forfalle. Snarere er de fanget i vev og iskjerner under dannelse.

Vanlige stabile isotoper

Teknikker for analyse av stabile isotoper

De isotoper av foraminiferer arten kan brukes til å bestemme det geografiske området.

Det finnes en rekke ulike elementer som viser stabile isotopforhold. Avhengig av elementet, forskjellige forhold indikere forskjellige miljøfaktorer som påvirker en region eller organisme. Oksygenisotoper i skjell, bein og tenner kan indikere geografisk område i forhold til vannkilder. De stabile isotoper av karbon og nitrogen er tegn på paleodiets. De viktigste mat kilder til dyr og mennesker kan bestemmes av de relative Forekomsten av 15N og 13C. Svovel isotoper kan identifisere om organismer var bentiske (havbunns bolig) eller pelagisk (flytende i vannsøylen).

massespektrometri

Teknikker for analyse av stabile isotoper

Molesules kan separeres i sine respektive isotoper ved hjelp av et massespektrometer.

Et massespektrometer, eller MS, måler masse-til-ladning-forhold av en prøve eller molekyl. En prøve blir fordampet og deretter ionisert (typisk ved bombardement av en elektronstråle eller ved andre metoder). Ionisering former ladede partikler som deretter blir separert ved sin masse-til-ladning-forhold ved bruk av et elektromagnetisk felt. Ionene blir så detektert og bearbeidet til masse-spektra, noe som gir en numerisk forhold. Dette forholdet blir sammenlignet med en standard, for eksempel Wien Standard Mean havvann, eller VSMOW, som er standard for oksygen isotop sammenligning.

Bruk av massespektrometri data

Teknikker for analyse av stabile isotoper

Forbindelse sammensetning og struktur kan bestemmes ved hjelp av et massespektrometer.

Resultatene gitt av et MS-analyse kan gi flere resultater for bruk i en vitenskapelig undersøkelse. Denne type analyse kan bestemme den isotopiske sammensetning av et molekyl eller element. Det bidrar også til å identifisere ukjente forbindelser, når det er tvil om hvilke elementer utgjør sammensetningen. Denne prosessen kan også identifisere strukturen av molekylene. Strukturen av et molekyl er viktig når man skal avgjøre geokjemien av en mineral- eller edelsten eller en hvilken som helst geologisk prøve.

Dataanalyse

Teknikker for analyse av stabile isotoper

Planter er produsenter, og vil vise en annen isotop-forhold enn en forbruker som spiser planter.

Når et forhold på en hvilken som helst spesiell stabil isotop er oppnådd, kan verdien være substituert i en formel som så vil gi forholdet en kvalitativ verdi, ved hjelp av deler per million.

AX = [(R prøve / R standard) - 1] * 1000 permil

X representerer den endelige numeriske verdi av hvor mange deler per million av en bestemt isotop er inneholdt i prøven. R er det isotopiske forholdet av prøven i forhold til den isotopiske rasjon for standarden. For eksempel kan dette være en formel for å bestemme mengden av 18O i en prøve, ved hjelp av forholdet mellom 18O til 16o. Det endelige resultatet av ligning kan brukes til å forstå hva slags mat ble fordøyd, hvilken trofisk nivå en organisme levde på, enten er var en produsent, slik som en plante eller en forbruker, for eksempel en ku, og så videre .