Isotope Ratio Mass Spectrometry - pollution sources and environmental change
Ostatní | 2018 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Ochrana životního prostředí před kontaminací vyžaduje přesné určení zdrojů znečištění. Izotopové poměry stabilních prvků vytvářejí jedinečný „otisk“ materiálů v ovzduší, vodě i půdě. Díky němu lze rozlišit původ znečišťujících látek podle geografické oblasti, botanického původu nebo biogeochemických procesů, a sledovat změny prostředí v současnosti i v minulosti.
Tento článek představuje principy a aplikace hmotnostní spektrometrie izotopových poměrů (IRMS) při sledování zdrojů a šíření znečištění. Popisuje, jak lze využít uhlíkové, dusíkové, sírové, kyslíkové a vodíkové izotopové otisky k identifikaci antropogenních i přírodních emisí, a shrnuje praktické přístupy pro rutinní i výzkumné analýzy.
Metoda IRMS vyžaduje přeměnu pevného nebo kapalného vzorku na plynnou formu. Základní kroky jsou:
Studie prokázala, že izotopové otisky uhlíku, dusíku, síry, kyslíku a vodíku lze spolehlivě odlišit podle:
Metoda IRMS nabízí:
Očekávané směry rozvoje IRMS:
Hmotnostní spektrometrie izotopových poměrů představuje klíčový nástroj pro environmentální forenzní analýzy. Umožňuje přesnou identifikaci a kvantifikaci zdrojů znečištění, podporuje efektivní řízení ochrany životního prostředí a otevírá cestu k pokročilým multidisciplinárním přístupům.
GC
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Ochrana životního prostředí před kontaminací vyžaduje přesné určení zdrojů znečištění. Izotopové poměry stabilních prvků vytvářejí jedinečný „otisk“ materiálů v ovzduší, vodě i půdě. Díky němu lze rozlišit původ znečišťujících látek podle geografické oblasti, botanického původu nebo biogeochemických procesů, a sledovat změny prostředí v současnosti i v minulosti.
Cíle a přehled studie / článku
Tento článek představuje principy a aplikace hmotnostní spektrometrie izotopových poměrů (IRMS) při sledování zdrojů a šíření znečištění. Popisuje, jak lze využít uhlíkové, dusíkové, sírové, kyslíkové a vodíkové izotopové otisky k identifikaci antropogenních i přírodních emisí, a shrnuje praktické přístupy pro rutinní i výzkumné analýzy.
Použitá metodika a instrumentace
Metoda IRMS vyžaduje přeměnu pevného nebo kapalného vzorku na plynnou formu. Základní kroky jsou:
- Spalování (cca 1000 °C, O₂): uvolnění CO₂, N₂ a SO₂.
- Pyrolýza (cca 1400 °C, redukční atmosféra): uvolnění H₂ a CO.
- Oddělení a přenos plynů v kontinuálním proudu do detektoru hmotového spektrometru.
- EA IsoLink IRMS System – analýza celkových (bulk) vzorků.
- GC IsoLink II IRMS System – sledování těkavých sloučenin.
- LC IsoLink IRMS System – analýza polárních složek.
- GasBench II System – přímá analýza plynných vzorků.
Hlavní výsledky a diskuse
Studie prokázala, že izotopové otisky uhlíku, dusíku, síry, kyslíku a vodíku lze spolehlivě odlišit podle:
- Geografického původu (lokální srážky, krajinné formy).
- Biologických procesů (C3/C4 fotosyntéza, potravní řetězec).
- Průmyslových a dopravních emisí (fosilní paliva, hnojiva, automobilové výfukové plyny).
- Atmosférických a půdních procesů (mořský aerosol, mineralizace, biodegradace).
Přínosy a praktické využití metody
Metoda IRMS nabízí:
- Vysokou citlivost a specifičnost pro identifikaci zdrojů znečištění.
- Možnost kvantifikovat příspěvky různých emisních zdrojů.
- Sledování procesu degradace a transportu kontaminantů v čase.
- Podporu rozhodování při remediaci a správě životního prostředí.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry rozvoje IRMS:
- Integrované přístupy GC–MS/IRMS a LC–MS/IRMS pro komplexní charakterizaci vzorků.
- Miniaturizace a automatizace přípravných kroků.
- Rozšíření škály analyzovaných izotopů (např. olovo, strontium) a multiizotopové modely.
- Real-time monitoring a terénní mobilní systémy pro rychlé rozhodování.
Závěr
Hmotnostní spektrometrie izotopových poměrů představuje klíčový nástroj pro environmentální forenzní analýzy. Umožňuje přesnou identifikaci a kvantifikaci zdrojů znečištění, podporuje efektivní řízení ochrany životního prostředí a otevírá cestu k pokročilým multidisciplinárním přístupům.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
How do isotope fingerprints support petrochemical investigations?
2020|Thermo Fisher Scientific|Příručky
SMART NOTE 30711 Isotope Ratio Mass Spectrometry Smart Notes How do isotope fingerprints support petrochemical investigations? Our modern lifestyle depends on mobility and electricity. Oil and gas derivates are running our cars, planes, and trucks, but also providing important resources…
Klíčová slova
isotope, isotopefingerprints, fingerprintsirms, irmspetrochemical, petrochemicaloil, oilexploration, explorationfingerprint, fingerprintisotopes, isotopesexploitation, exploitationorigin, origingas, gaslevels, levelsinvestigations, investigationssource, sourcegeochemist
IRMS: supporting the Nitrate Directive by using isotope fingerprints for detecting the sources of nitrate pollution
2020|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION BRIEF 30768 IRMS: supporting the Nitrate Directive by using isotope fingerprints for detecting the sources of nitrate pollution Authors: Oliver Kracht1, Andrew Smith2, Christopher Brodie1, Mario Tuthorn1; 1 Thermo Fisher Scientific, Germany, 2 National Environmental Isotope Facility, British Geological…
Klíčová slova
nitrate, nitratenitrates, nitratesfingerprints, fingerprintsisotope, isotopedenitrification, denitrificationoxygen, oxygensources, sourcesisotopes, isotopeshow, howdirective, directivehealth, healthbacterial, bacterialpollution, pollutionnitrogen, nitrogenseptic
EA-IRMS: Using isotope fingerprints to track sources of PM2.5 in air pollution
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION BRIEF 30482 EA-IRMS: Using isotope fingerprints to track sources of PM2.5 in air pollution Authors Introduction Christopher Brodie Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH, Germany Air pollution, also known as haze events, is a growing global issue that results from…
Klíčová slova
isotope, isotopecoal, coalisolink, isolinkirms, irmsfingerprints, fingerprintssulfur, sulfurfingerprint, fingerprintemissions, emissionsnitrogen, nitrogenwinter, winterburning, burningsource, sourceroad, roadvehicle, vehiclepollution
GC-IRMS: Tracing pollutants in soil and sediment using carbon isotope fingerprint
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION BRIEF 30587 GC-IRMS: Tracing pollutants in soil and sediment using carbon isotope fingerprint Authors Introduction Mario Tuthorn, Dieter Juchelka, Christopher Brodie Thermo Fisher Scientific, Bremen, Germany Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are persistent pollutants in the air, soils and sediments.…
Klíčová slova
pahs, pahsisotope, isotopeirms, irmsfingerprints, fingerprintspyrogenic, pyrogenicsediment, sedimentcarbon, carbonfingerprint, fingerprintexplorations, explorationsfriedelin, friedelinseparation, separationpetrogenic, petrogenicexhausts, exhaustsbrodie, brodiethermo