可以用同位素比值质谱仪 (IRMS)测试标记的稳定同位素丰度吗? (Isotope vs. isodope)

文摘   科学   2023-11-04 08:01   江苏  

来源:【高维度稳定同位素】公众号(ID:HDStableIsotope)

南京燕子矶的落日 (2023-10-29), Credit: Huiming Bao.

常常有来自全国各地的科研院所和大学的科研人员或团队咨询有关在我们中心测试同位素的事宜。由于我们现在不测放射性同位素,我们很好回复这类询问。但有时会有环境、医学、化工或材料等领域的人员或团队需要测稳定同位素的。这时候,我们会加问一句:是标记的稳定同位素 (i.e., enriched or doped isotopes)吗?如果回答“是”,我们会推荐他们用一般的质谱仪 (MS)测,而不是用我们中心的同位素相对丰度比值质谱仪 (IRMS)。
一般的MS包括Quadrupole-MS、GC-MS、LC-MS、ICP-MS、GD-MS等 (我就不翻译这些质谱仪类型了)。它们的谱图里可以看到不同的同位素。但是由于单个接收器、有限的信号收集时长、大半的信号记录不到、单个信号放大器有内在的不稳定性等原因,MS测量同位素丰度的精度只有0.1-0.5%,而IRMS的测试精度是0.001-0.0001% (NicDaeid and Meier-Augenstein, 2008)。与MS相比,IRMS的精度提高了3-4个数量级。对许多稳定同位素标记的应用,用一般的MS测试就足够了。IRMS专门用于测量自然丰度或者接近自然丰度比值的变化。如果用IRMS来测标记的稳定同位素丰度,往往会给仪器带来很大的记忆效应。当然你可以稀释之后再测,但这就像用解剖蚊子的手术刀来杀牛了。

举个例子。

教科书上会告诉你碳元素的两个稳定同位素13C12C的相对丰度分别是1.1%和98.9%。准确来说,13C丰度在地球上不同物质中有个从1.0342%到1.1441%的变化范围。绝大多数有机物13C的丰度分布在1.0539%到1.1099%之间,比平均值要低一点。这个0.05%丰度的变化是不可能用一般的MS (其精度是0.1-0.5%)测得出来的。但是,0.05%丰度的变化相当于50‰δ13C值的变化,而IRMS测得的δ13C精度是±0.05‰,所以就可以轻轻松松地测出来不同有机物间δ13C值的不同。一个之前发表的研究用一般的MS (GC-MS)分析了印度警察从4个不同地区缴获的各种毒品的碳同位素丰度,于是得出结论说,用碳同位素丰度来区分这些不同毒品的来源是不可行的 (Sharma et al., 2005)。但是,如果他们用IRMS来测的话,是完全可以把不同的毒品区分开的。其实他们应该得出的结论是,这些不同的地区缴获的毒品没有一个是使用同位素标记的办法制作的。



原创:鲍惠铭

出品:高维度稳定同位素

编辑:商艳凯

监制:鲍惠铭

References: 

[1] NicDaeid, N., and Meier-Augenstein, W., 2008, Feasibility of source identification of seized street drug samples by exploiting differences in isotopic composition at natural abundance level by GC/MS as compared to isotope ratio mass spectrometry (IRMS): Forensic science international, v. 174, no. 2-3, p. 259-261.

[2] Sharma, S. P., Purkait, B. C., and Lahiri, S. C., 2005, Qualitative and quantitative analysis of seized street drug samples and identification of source: Forensic Science International, v. 152, no. 2, p. 235-240.

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