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El análisis de relaciones isotópicas resuelve problemas complejos
ALS en Suecia es referencia en análisis para determinación de la relación isotópica
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Introducción al análisis de relaciones isotópicas
El análisis de proporciones isotópicas se utiliza para medir con precisión diferencias muy pequeñas en las proporciones de los distintos isótopos de un elemento, y es una poderosa herramienta para muchas disciplinas, como la geología, la geocronología, la geoquímica, las ciencias forenses, la nutrición humana, los estudios sanitarios y la arqueología. La mayoría de la gente está familiarizada con la datación por radiocarbono, quizá el uso más famoso del análisis de relación isotópica, en el que la relación entre los isótopos radiactivos Carbono-14 y Carbono-12 puede determinar con precisión la edad de los materiales orgánicos hasta unos 60.000 años. La espectrometría de masas de relación isotópica (IRMS) se utiliza ampliamente para medir las relaciones isotópicas estables de los elementos ligeros más comunes, como C, N, S, O y H.
La medición de las relaciones isotópicas estables de elementos más pesados suele ser más difícil, ya que requiere instrumentación especializada y, normalmente, una preconcentración, porque las concentraciones de elementos pesados son muy bajas en la mayoría de los tipos de muestras. En la Tabla 1 se muestran algunas de las pruebas de relación isotópica y aplicaciones más comunes para elementos pesados. Una visión más amplia de las aplicaciones de los elementos pesados y otros isótopos estables no tradicionales en las aguas subterráneas puede encontrarse en “Elemental stable isotope assessment of groundwater contamination: Recent Developments” (véanse Referencias).
Sistema Isotópico | Isótopo Medido | Aplicaciones habituales de la relación isotópica | |
Boro | B | 10, 11 | Control del enriquecimiento en la industria nuclear, rastreo de fuentes de contaminación |
Plomo | Pb | 204, 206, 207, 208 | Rastreo de fuentes de contaminación y exposición, geología, geocronología, estudios de procedencia, medicina forense y arqueología. |
Neodimio | Nd | 146, 148 | Geología, geocronología, estudios de procedencia |
Selenio | Se | 77, 78, 82 | Detección y seguimiento de la atenuación del selenio tras la extracción en las explotaciones mineras |
Estroncio | Si | 86, 87, (88) | Geología, geocronología, estudios de procedencia, medicina forense |
Uranio | U | 234, 235, 236, 238 | Control del enriquecimiento en la industria nuclear, rastreo de fuentes de contaminación y exposición |
Otros metales pesados | Isótopos estables de Ag, Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, Mo, Si, Zn | - | Geología, rastreo de fuentes de contaminación y exposición |
Tabla 1. Aplicaciones comunes no tradicionales de los índices isotópicos
Capacidades de ALS para el análisis de relaciones isotópicas
ALS Luleå cuenta con más de 30 años de experiencia en investigación y pruebas comerciales para el análisis de proporciones de isótopos estables utilizando tanto instrumentación ICP-MS de campo sectorial de alta resolución (ICP-SFMS) como ICP-MS multicolector (MC-ICP-MS). Nuestro equipo de expertos ha realizado contribuciones sustanciales al campo del análisis de relación isotópica con 170 publicaciones revisadas por pares. ALS Luleå ofrece análisis de relación isotópica para más de 20 sistemas isotópicos estables y radiogénicos en una variedad de matrices de muestras con alta precisión, incluso cuando las concentraciones de las muestras son muy bajas.
La mayoría de los análisis de relación isotópica requieren una alta precisión, ya que las diferencias observadas en las relaciones isotópicas de la mayoría de los elementos son pequeñas. La MC-ICP-MS se utiliza para las mediciones de relación isotópica más exigentes, en las que se requiere la máxima precisión posible. Por ejemplo, la datación de rocas y meteoritos mediante relaciones isotópicas de samario y neodimio requiere una precisión mínima del 0,002%, que sólo puede alcanzarse con MC-ICP-MS. Las incertidumbres con ICP-SFMS son mayores, oscilando en torno al 0,05-1% (dependiendo de la prueba), pero son suficientes para algunas aplicaciones. Los resultados de las pruebas de las relaciones isotópicas se comunican normalmente como valores delta (δ) en unidades de partes por mil (‰), que se refieren a patrones de referencia aceptados internacionalmente para cada sistema isotópico.
Requisitos y opciones para las pruebas de relación isotópica
Las pruebas de relación isotópica están disponibles para una amplia variedad de matrices, incluyendo (pero no limitadas a) aguas naturales y de proceso, aguas residuales, suelos, sedimentos, aerosoles, vegetación, biota, productos alimenticios, muestras clínicas, objetos arqueológicos, metales y aleaciones. Las pruebas de relación isotópica y los requisitos de aplicación son complejos. Los expertos de ALS Luleå analizan los requisitos con nuestros clientes para determinar las opciones más adecuadas, que pueden requerir técnicas personalizadas de preparación de muestras, como eliminación de la matriz, preconcentración de analitos y purificación, además del análisis IRMS. Nuestros químicos pueden asesorar sobre las cantidades de muestreo y las técnicas de preparación necesarias para diferentes matrices con el fin de cumplir con las cantidades mínimas o recomendadas requeridas para nuestros métodos de ensayo (como se muestra en la Tabla 2). ALS ofrece las pruebas más rápidas disponibles en cualquier lugar para el análisis de relación isotópica de elementos pesados, con tiempos de respuesta rutinarios de 6-10 días laborables (después de la recepción de las muestras en ALS Suecia), y con análisis urgentes posibles para algunas pruebas - mucho más rápido que la mayoría de los laboratorios universitarios de relación isotópica.
Sistema de Isótopos | Isótopos Medidos | ICP-SFMS | MC-ICP-MS | |||
Cantidad mínima absoluta (ng Total) |
Cantidad mínima absoluta (ng Total) |
Cantidad absoluta recomendada (μg Total) |
||||
Boro | B | 10, 11 | 100 | 1000 | 10 | |
Calcio | Ca | 42, 43, 44 | - | 2500 | 25 | |
Cadmio | Cd | 110, 112, 113, 114 | - | 250 | 2,5 | |
Cromo | Cr | 52, 53 | - | 5000 | 50 | |
Cobre | Cu | 63, 65 | - | 2500 | 25 | |
Hierro | Fe | 54, 56, 57 | - | 5000 | 50 | |
Plomo | Pb | 204, 206, 207, 208 | 0,5 | 250 | 2,5 | |
Litio | Li | 6, 7 | 50 | 500 | 5 | |
Magnesio | Mg | 24, 25, 26 | - | 2500 | 25 | |
Mercurio | Hg | 199, 200, 201, 202 | - | 100 | 1 | |
Molibdeno | Mo | 92, 94, 95, 96, 97, 98 | - | 250 | 2,5 | |
Neodimio | Nd | 146, 148 | - | 250 | 2,5 | |
Níckel | Ni | 60, 62 | - | 7500 | 75 | |
Osmio | Os | 187, 188, 189, 190, 192 | 0,0005 | 50 | 0,5 | |
Plutonio | Pu | 239, 240, (242) | 0,00025 | - | - | |
Radio | Ra | 226, (228) | 0,00005 | - | - | |
Renio | Re | 185, 187 | - | 250 | 2,5 | |
Selenio | Se | 77, 78, 82 | - | 5000 | 50 | |
Sílice | Si | 28, 29, (30) | - | 5000 | 50 | |
Estroncio | Sr | 86, 87, (88) | 250 | 1000 | 10 | |
Talio | Tl | 203, 205 | - | 100 | 1 | |
Torio | Th | 230, 232 | 50 | 200 | - | |
Uranio | U | 234, 235, 236, 238 | 0,05 | 100 | 1 | |
Zinc | Zn | 64, 66, 68 | - | 5000 | 50 |