Изотопные отпечатки: Лаборатория Джайси отслеживает химические вещества в воде и сельхозугодьях по всему Среднему Атлантическому региону

Исследователь из Университета Делавэра Деб Джайси использует свою новую лабораторию стабильных изотопов в Лаборатории экологической биогеохимии (EBL) для поиска «отпечатков пальцев» изотопов в химических элементах — в частности, фосфора — чтобы отслеживать источники питательных веществ в экологически чувствительном заливе Чесапик, других водоемах и сельхозугодьях по всему Среднему Атлантическому региону США.

Джайси и его команда работают над несколькими проектами, включая два, финансируемых стартовыми грантами: один посвящен наземным источникам фосфора, другой — морским источникам фосфора в Чесапике. Для одного из проектов они изучают образцы донных отложений из залива, охватывающие несколько десятилетий, извлекая из них фосфор и измеряя изотопный состав фосфата. Это позволяет определить источники фосфора и понять, как они менялись со временем, что важно для оценки их влияния на качество воды.

Исследование фосфора критически важно, поскольку он является ключевым, лимитирующим питательным элементом для всех живых организмов, входя в состав ДНК, РНК, костей и зубов. Однако его избыток в водоемах вызывает серьезные экологические проблемы, такие как цветение водорослей и дефицит кислорода. В рамках гранта Министерства сельского хозяйства США (USDA) группа также сравнивает фосфор, усваиваемый растениями, с фосфором из удобрений, отслеживая судьбу излишков удобрений в окружающей среде.

Изотопное мечение

Для определения «изотопных отпечатков» Джайси использует масс-спектрометр стабильных изотопов (IRMS). Разные источники фосфора (например, очистные сооружения, удобрения, геологическая эрозия) имеют различный изотопный состав фосфата, что служит уникальной «меткой». Установленный в лаборатории IRMS состоит из трех модулей для измерения изотопов кислорода в фосфатах, углерода и азота, а также воды и карбонатов. Оборудование для анализа изотопов кислорода в фосфатах встречается редко — во всем мире таких установок всего несколько. Хотя основное внимание группы сосредоточено на фосфоре, лаборатория доступна для других исследователей и может использоваться для анализа стабильных изотопов азота, углерода, серы и других легких элементов.