Mer nøyaktig sporbarhet med isotopanalyse

Laboratorier utfører stadig oftere analyser på isotoper etter hvert som isotopanalyser kan gi unike resultater.

En rask repetisjon: Isotoper er atomer fra samme kjemiske grunnstoff med samme antall protoner, men et annet antall nøytroner i atomkjernen. To atomer med samme antall protoner og ulike antall nøytroner betraktes som to isotoper av det samme grunnstoffet (for eksempel kull-12 og kull-13). Antallet nøytroner bestemmer blant annet hvor stabil kjernen er og, i kombinasjon med antall protoner, atommassen. De fleste stoffer har flere stabile isotoper (mellom to og ti). Enkelte isotoper er ustabile (eller radioaktive), og andre er stabile. I naturen finnes isotopene til et stoff alltid i samme forhold (ratios). Fordelingen av isotoper av samme stoff kan imidlertid forandre seg hvis stoffene for eksempel har ulik geografisk eller syntetisk opprinnelse. Eksterne faktorer som klima eller geografi kan dessuten gi endringer. Gjennom å måle fordelingen av to stabile isotoper av samme emne og sammenstille med andre målinger, kan vi dra visse slutninger om de oppmålte prøvenes opprinnelse.

Fingeravtrykk

«Fordelingen av stabile isotoper i samme stoff (ratio) skaper et slags fingeravtrykk», forklarer Jack de Jong, produktsjef hos Air Liquide. «Dette kan hjelpe oss med å spore opprinnelsen til næringsmidler og legemidler. Teknikken kan også brukes til å måle drivhusgasser i atmosfæren eller geokjemiske målinger for optimalisere boring etter olje og gass.»

«For nøyaktig og konsekvent måling av stabile isotoper er det absolutt nødvendig at det måleinstrumentet man bruker, kalibreres med en pålitelig referanse. Air Liquide kan tilby slike referanser som viser et «fingeravtrykk» for spesifikt sporbare og stabile isotoper, enten som en ren gass (som CO₂ eller CH₄) eller som en gassblanding bestående av flere komponenter. Med disse gassene kan brukeren på en pålitelig måte måle konsentrasjonen av den stabile isotopen sammenlignet med konsentrasjonen av stoffets vanligste stabile isotop (deltaverdien). Gassene finnes i ulike flaskestørrelser og egner seg til en mengde forskjellige forskningsanvendelser.»

Ekte italiensk olivenolje?

«Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) kan brukes for å bestemme ektheten og kvaliteten på næringsmidler som vin, honning, olivenolje, ost, kjøtt og ris. Det er avhengig av at «fingeravtrykket» som avsløres gjennom isotopfordelingen (ratio) innebærer at kilden med sikkerhet kan bestemmes og gjøre det lettere å forebygge juks med opprinnelsen. Analyser av stabile isotoper kan også brukes i miljøforskningsprosjekt, f.eks. for å datere grunnvannet, konstatere forurensning av deponi, undersøke opprinnelsen til nitrater i grunnvannet og til å drive forskning på vegetasjon i tillegg til drivhusgasser i atmosfæren.»

Effektiv boring etter olje og gass

«Isotopanalyse kan innebære betydelige besparinger for olje- og gassindustrien. Gjennom å analysere kullvann i bergformasjoner og væsker kan vi bestemme deres geologiske historie. Isotopanalyse kan deretter fungere som et diagnostisk verktøy for å bestemme om oljen eller gassen fra to ulike kilder kommer fra det samme stedet. Kildens produksjon kan deretter optimeres, noe som reduserer dyre prøveboringer.»

«Den medisinske sektoren utnytter også isotopanalyse, f.eks. for å identifisere opprinnelsen til bestemte legemidler og til og med for diagnostisk testing gjennom pusteanalyse. Hvis slike tester avslører avvik i den stabile isotopfordelingen sammenlignet med referanseverdiene, kan dette indikere en gastrisk forstyrrelse.»

Standardisert referansemateriell

I teorien kan laboratorier utvikle sitt eget referansemateriale, men påliteligheten og nøyaktigheten til disse referansene kan kanskje ikke sikres, noe som kan gå utover sporbarheten til målingene. Arbeidet er også komplisert og tidkrevende.

«Air Liquides FoU-avdelinger arbeider for å maksimere påliteligheten til referansematerialet vårt. Vi deltar for tiden i et felles europeisk prosjekt for å utvikle 'Grunnleggende referansemateriell' i samarbeid med ni partnere, først og fremst forskningsinstituttet og universitetet. Disse kommer til å fungere som et meteorologisk anker for fremtidige målinger og kalibreringer.»

«Dessuten har vi samarbeidet med to ledende OEM-produsenter (Original Equipment Manufacturer) som produserer utstyr for å måle stabile isotoper. I dette samarbeidet leverer vi standardiserte referansegasser for spesifikke målinger med deres utstyr. Vi kan også tilby ekspertise og FoU til laboratorier for å hjelpe til med å løse deres analytiske problemer.»