EA-IRMS: Fast and Precise Isotope Analysis of Liquids on a Delta V Isotope Ratio MS with a High Temperature Conversion Elemental Analyzer

Význam tématu

Rychlá a přesná analýza poměru stabilních izotopů kyslíku (18O/16O) a vodíku (2H/1H) v kapalných vzorcích je klíčová pro environmentální výzkum, paleoklimatologii, forenzní analýzu, potravinářskou autentizaci a biomedicínské aplikace. Metoda kontinuálního toku umožňuje minimalizovat objem vzorku (od 0,1 µl) a zkrátit dobu analýzy, což výrazně zvyšuje propustnost laboratoře a snižuje náklady na analýzu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je představit výkon vysoce teplotního konverzního elementárního analyzátoru (TC/EA) v kombinaci s hmotnostním spektrometrem Delta V (EA-IRMS) pro rychlou a přesnou analýzu δ18O a δ2H v kapalinách. Studie demonstruje nastavení systému, jeho přesnost, opakovatelnost a možnost rozšíření na organické tekutiny (např. ethanol, krevní plazmu, moč, víno).

Použitá metodika a instrumentace

Princip TC/EA spočívá v pyrolýze vzorku H2O na H2 a CO při 1400 °C ve skleněném uhlíkovém reaktoru v ochranné atmosféře helia (tube-in-tube). Produkty reakce jsou separovány GC kolonkou a kontinuálně přiváděny do Delta V IRMS. Dualní režim měření umožňuje rychlou magnetickou přestavbu mezi pík H2 (m/z 2, 3) a CO (m/z 28, 30). vzorky jsou aplikovány autosamplerem AS 3000 s injekčním objemem 0,1 µl.

Hlavní výsledky a diskuse

• Přesnost rutinního provozu: lepší než 1 ‰ pro δ2H a 0,1 ‰ pro δ18O.
• Minimální paměťové efekty díky post-injekčnímu pobytu stříkačky v reaktoru; první injekce u většiny vzorků spadá do směrodatné odchylky (S.D.).
• Propustnost: 10 měření δ18O/h, 9 měření δ2H/h v singletním či duálním režimu; až 240 vzorků δ18O za den.
• Možnost analýzy organických kapalin (ethanol) s obdobnou přesností.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza sub-µl objemu vzorku zefektivňuje práce v QA/QC a výzkumných laboratořích.
• Nízké provozní náklady díky vysoké propustnosti.
• Široké spektrum vzorků: vody, biofluida, nápoje, ledové jádra, průmyslové a environmentální kapaliny.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace TC/EA s EA IsoLink pro kombinovanou analýzu N, C, S a H, O izotopů ve stejném systému.
• Další rozšíření na analýzu tuhé fáze s minimálními úpravami reaktoru.
• Uplatnění v autentizačních studiích potravin, sledování environmentálních změn a forenzních vyšetřováních.

Závěr

Elementární analyzátor TC/EA spojený s Delta V IRMS přináší vysokou přesnost, nízké paměťové efekty a vynikající propustnost pro analýzu δ18O a δ2H v kapalinách. Díky možnosti analýzy malých objemů a rychlého přepínání mezi režimy měření představuje systém ekonomické a univerzální řešení pro široké spektrum aplikací v analytické chemii.

Reference

1. Koziet J.J. Isotope Ratio Mass Spectrometric Method for the Online Determination of Oxygen-18 in Organic Matter. J. Mass Spectrom. 1997, 32, 103–108.
2. Coplen T. Normalization of oxygen and hydrogen isotope data. Chem. Geol. 1988, 72, 293–297.
3. Nelson S.T. A simple, practical methodology for routine VSMOW/SLAP normalization of water samples analyzed by continuous flow methods. RCM 14, 2000, 1044–1046.
4. Werner R., Brand W.A. Referencing strategies and techniques in stable isotope ratio analysis. RCM 15, 2001, 501–519.
5. Calderone G., Reniero F., Guillou C. 18O/16O measurements on ethanol. RCM 20, 2006, 937–940.
6. Bréas O., Thomas F., Zeleny R., Calderone G., Jamin E., Guillou C. Performance evaluation of elemental analysis/isotope ratio mass spectrometry methods for determination of the D/H ratio – intercomparison results. RCM 21, 2007, 1555–1560.