Parempi jäljitettävyys isotooppianalyysin avulla

Laboratoriot tekevät isotooppianalyysejä yhä useammin, sillä niiden avulla voidaan saada ainutlaatuisia tuloksia.

Nopea kertaus: isotoopit ovat samojen kemiallisten alkuaineiden atomeita, joiden ytimessä on sama määrä protoneita mutta eri määrä neutroneita. Kaksi atomia, joissa on sama määrä protoneita ja eri määrä neutroneita, katsotaan kahdeksi saman alkuaineen isotoopiksi (esimerkiksi hiili-12 ja hiili-13). Neutroneiden määrä määrittää muun muassa ytimen stabiiliuden ja yhdessä protonien määrän kanssa myös atomimassan. Useimmilla alkuaineilla on useita stabiileja isotooppeja (kahdesta kymmeneen). Jotkin isotoopit ovat epästabiileja (eli radioaktiivisia) ja toiset stabiileja. Luonnossa alkuaineen isotooppeja esiintyy aina samassa suhteessa. Saman alkuaineen isotooppien jakauma voi kuitenkin muuttua, jos aineet ovat esimerkiksi peräisin eri alueilta tai ne on valmistettu synteettisesti. Ilmaston tai maantieteen kaltaiset ulkoiset tekijät voivat myös olla syynä eroavaisuuksiin. Mittaamalla kahden stabiilin isotoopin jakautuminen ja vertaamalla sitä muihin mittaustuloksiin voidaan tehdä tiettyjä johtopäätöksiä näytteiden alkuperästä.

Sormenjälki

"Stabiilien isotooppien jakauma samassa aineessa (isotooppisuhteet) luo eräänlaisen sormenjäljen", selittää Air Liquiden tuotepäällikkö Jack de Jong. "Se voi auttaa jäljittämään elintarvikkeiden ja lääkkeiden alkuperän. Tekniikkaa voidaan käyttää myös ilmakehän kasvihuonekaasujen mittaukseen tai geokemiallisiin mittauksiin öljyn ja kaasun porausta optimoitaessa."

"Jotta stabiilit isotoopit voidaan mitata tarkasti ja johdonmukaisesti, käytettävät mittauslaitteet täytyy ehdottomasti kalibroida luotettavan referenssin avulla. Air Liquide tarjoaa tällaisia referenssejä, joista ilmenee tiettyjen jäljitettävien ja stabiilien isotooppien 'sormenjälki', joko puhtaana kaasuna (kuten CO₂ tai CH₄) tai kaasuseoksena, jossa on useita komponentteja. Näiden kaasujen avulla käyttäjä voi mitata stabiilin isotoopin pitoisuuden luotettavasti verrattuna aineen yleisimmän stabiilin isotoopin pitoisuuteen (delta-arvot). Kaasut ovat saatavilla useina pullokokoina, ja ne sopivat monenlaisiin tutkimustarkoituksiin."

Aitoa italialaista oliiviöljyä?

"Isotooppisuhdemassaspektrometrialla voidaan määrittää elintarvikkeiden, esimerkiksi viinin, hunajan, oliiviöljyn, juuston, lihan ja riisin, aitous ja laatu. Isotooppijakauman (suhteen) paljastaman sormenjäljen avulla tuotteen alkuperä voidaan määritellä varmasti, jolloin alkuperään liittyvä vilppi ei onnistu. Stabiilien isotooppien analyysejä voidaan käyttää myös ympäristöntutkimushankkeissa, esimerkiksi pohjaveden iän määrityksessä, kaatopaikan saastumisen toteamisessa, pohjaveden nitraattien alkuperän selvittämisessä sekä kasvillisuuden ja ilmakehän kasvihuonekaasujen tutkimuksessa."

Tehokasta öljyn ja kaasun porausta

"Isotooppianalyyseillä voidaan saavuttaa huomattavia säästöjä öljy- ja kaasuteollisuudessa. Analysoimalla vuorien hiilivetyä ja nesteitä voidaan määritellä niiden geologinen historia. Isotooppianalyysiä voidaan käyttää diagnostisena työkaluna määriteltäessä, ovatko kahdesta eri lähteestä saatu öljy tai kaasu peräisin samasta paikasta. Tällöin lähteen tuotanto voidaan optimoida, mikä vähentää kalliiden tutkimusporausten tarvetta."

"Myös lääketiede hyödyntää isotooppianalyysiä. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi tiettyjen lääkeaineiden alkuperän yksilöimiseen ja jopa sairauksien diagnosointiin hengitysanalyysin avulla. Jos tällaiset testit paljastavat stabiilien isotooppien jakaumassa poikkeamia viitearvoihin verrattuna, voi olla kyseessä ruoansulatuselimistön sairaus."

Standardoidut referenssit

Teoriassa laboratoriot voivat luoda omat referenssinsä, mutta niiden luotettavuutta ja tarkkuutta ei ehkä voida varmistaa, mikä voi vaarantaa mittausten jäljitettävyyden. Lisäksi työ on mutkikasta ja hidasta.

"Air Liquiden tutkimus- ja tuotekehitysosastot pyrkivät maksimoimaan referenssiemme luotettavuuden. Olemme mukana yhteiseurooppalaisessa hankkeessa, jossa kehitämme ensisijaisia referenssimateriaaleja yhdessä yhdeksän kumppanin kanssa. Mukana on useita tutkimuslaitoksia ja yliopistoja. Materiaali toimi metrologisena ankkurina tulevissa mittauksissa ja kalibroinneissa. Lisäksi olemme tehneet yhteistyötä kahden johtavan itsenäisen laitevalmistajan kanssa. Ne valmistavat laitteita stabiilien isotooppien mittausta varten. Tämän yhteistyön puitteissa toimitamme standardoituja referenssikaasuja ja tarvittavia varusteita tiettyjä mittauksia varten. Tarjoamme myös asiantuntemusta sekä tutkimus- ja tuotekehityspalveluita laboratorioille analyyttisten ongelmien ratkaisemista varten."