第三十卷 第一期 - 2015年十二月三十一日 PDF
Counter
發展多接收器感應耦合電漿質譜儀精確量測植物鍶同位素組成
劉厚均1,2, 鍾全雄1,2, 游鎮烽1,2,*, 江易璇1
1 國立成功大學地球科學系暨研究所
2 國立成功大學地球動力系統研究中心
 
字體放大
物在生長過程必須從土壤中攝取必須的金屬元素,在根的部位透過化學反應促進對於金屬離子的吸收,植物體內的代謝過程影響金屬離子的傳輸行為,並在植體內的不同部位累積。因此有相當多的研究探討金屬的攝取對於植物的生長和環境的相關作用及影響。

近年來質譜儀的改良和分析技術的精進,使得我們可以精準地量測多種元素的穩定同位素在自然界的組成(比例)變化.這些同位素組成的分化源自於在低溫生地化反應的交換過程中所造成的,因此可以作為物理化學或是生物作用過程的示蹤指標.目前,鈣、鎂、鐵及鋅同位素系統已經應用在研究這些金屬離子在植物體中鍵結和傳輸的方式,藉以理解其對於植物生長的重要性及影響[1].目前,許多研究探討植物對於鍶金屬的吸收及在植物體內的累積[2-4],但是對於了解鍶金屬在生物生長過程中所扮演的角色和機制仍然有限.因此,適當的植物消化方法、化學純化流程及植物機質的標準樣品,將有助於釐清上述科學問題。

獲得高精確度同位素組成分析的關鍵在於避免同重素的質譜干擾(polyatomic and isobaric interferences)及儀器質量偏差效應的修正(mass bias effect).本研究透過NIST SRM 987鍶同位素標準樣品以人工添加基質元素的方式來評估可能的同重素質譜干擾及質量偏差效應的行為.根據評估,質量偏差的效應可以透過質譜量測及修正技術(EEN-SSB)的方式來解決.另一方面,同重素(銣)與基質元素(例如鈣、鎂及鈉)的干擾必須依賴離子交換樹脂化學純化流程來解決(圖一).然而,植物樣品含有大量的有機物質,不像一般岩石或是地表水樣品,將影響離子交換樹脂的效率。

圖一、IAPSO海水標準品與NIST SRM 1515蘋果葉標準品的化學層析結果。
根據NIST SRM 1515蘋果葉標準品進行微波消化及化學純化流程的評估結果,我們發現未完全消化的殘存有機物質會嚴重地影響鍶元素的化學純化,並且導致顯著地鍶同位素分化(圖二).透過重複的消化流程,確保所有的有機物質分解才能有效的進行化學純化程序,降低基質元素和同重素的干擾,以達到高精確度的植物樣品鍶同位素位素組成分析.根據系統性的評估,針對於研究植物基質的樣品,本研究強調(1)有機物質的完全分解;(2)基質元素與同重素的有效分離;(3)樣品與標準品純化後的化學元素組成和濃度必須相近,為高精確度植物樣品鍶同位素組成分析的重要先決條件。
圖二、未完全消化與完全消化NIST SRM 1515蘋果葉標準品δ88/86Sr同位素比值分析結果(sample ID from #1 to #3).誤差線標示各獨立樣品2σ分析誤差。

References:
[1] von Blanckenburg F, von Wirén N, Guelke M, Weiss DJ, Bullen TD (2009) Fractionation of metal stable isotopes by higher plants. Elements 5:375–380
[2] Rediske JH, Selders AA (1953) The absorption and translocation of strontium by plants. Plant Physiol 28:594–605
[3] Russell RS, Squire HM (1958) The absorption and distribution of strontium in plants.1. Preliminary studies in water culture. J Exp Bot 9:262–276
[4] Isermann K (1981) Uptake of Stable Strontium by Plants and Effects on Plant Growth. In: Handbook of Stable Strontium. Springer, New York, pp 65–86
< 上一篇
下一篇 >
Copyright National Cheng Kung University