Новый анализ выветривания точно отслеживает геохимический поток под поверхностью Земли

Проект IsoNose успешно проследил путь химических элементов от горных пород к растениям, используя новый изотопный метод. Это исследование имеет значение для понимания климата Земли, управления рудными месторождениями, обнаружения загрязнений и производства продуктов питания.

Использование ресурсов земной поверхности происходит беспрецедентными темпами и в беспрецедентных масштабах. Для устойчивого освоения почв, вод и драгоценных металлов необходима более высокая эффективность, основанная на лучшем понимании биогеохимических процессов, когда элементы перемещаются из породы в почву, растения, грунтовые и речные воды и рудные отложения. Проект IsoNose, финансируемый ЕС, использовал современные достижения в масс-спектрометрии для изучения формирования этих природных ресурсов.

Анализ основывался на измерении изотопов элементов (их меняющегося атомного веса) в образцах горных пород, выветрелых почв, осадков и воды. Исследователи использовали явление изотопного фракционирования — предпочтение определенных изотопов (с более тяжелым или легким атомным весом) переходить в материал, образующийся на поверхности Земли. Это указывает на вероятные причины таких преобразований, например, изменение климата. Комбинация метода multicollector inductively-coupled mass spectrometry с техникой фемтосекундной лазерной абляции позволила с высокой точностью измерять крошечные сдвиги в относительном содержании изотопов металлических элементов на твердых телах с разрешением в тысячные доли миллиметра.

С экологической точки зрения, исследования IsoNose помогают объяснить, как поверхность Земли регулировала климат и парниковые газы на протяжении миллионов лет. Техники также можно применять для идентификации источников загрязнителей и оценки эффективности мер по восстановлению. Измерение изотопов металлов дает горнодобывающей отрасли информацию для более устойчивой добычи. Как отмечает координатор проекта профессор Фридхельм фон Бланкенбург: «Мы предоставили научную основу с эмпирическими данными для лучшего использования ресурсов земной поверхности таким образом, чтобы это не ущемляло интересы будущих поколений».

Перспективным направлением является применение этих методов в управлении почвами для производства продуктов питания. Измерение изотопов металлов может помочь точно отслеживать пути питательных минералов из почв в растения, что приведет к созданию более целенаправленных удобрений и биомаркеров заболеваний. «Наши исследователи будут использовать IsoNose как платформу, чтобы вывести эту развивающуюся область в новые сферы, включая геонауки, экологическую криминалистику, биомедицинские науки и поиск минеральных ресурсов», — заключает профессор фон Бланкенбург.