Rasio isotop stabil

Halaman ini berisi artikel tentang rasio isotop stabil. Untuk kategori umum mengenai nuklida yang stabil, lihat Nuklida stabil.
Rasio isotop stabil.

Istilah isotop stabil memiliki pengertian yang serupa dengan nuklida stabil, namun istilah ini lebih umum digunakan ketika membahas nuklida dari suatu unsur tertentu. Oleh karena itu, bentuk jamak dari isotop stabil, isotop-isotop stabil, biasanya mengacu pada isotop dari unsur yang sama. Kelimpahan relatif dari isotop stabil tersebut dapat diukur secara eksperimen (analisis isotop), yang menghasikan suatu rasio isotop yang dapat digunakan sebagai alat penelitian. Secara teori, isotop semacam itu dapat mencakup produk perluruhan radioaktif radiogenik dari peluruhan radioaktif, yang digunakan dalam penanggalan radiometrik. Namun, istilah rasio isotop stabil lebih umum digunakan untuk merujuk pada isotop-isotop yang kelimpahan relatifnya dipengaruhi oleh fraksionasi isotop di alam. Bidang semacam ini dirujuk sebagai geokimia isotop stabil.[1][2][3]

Rasio isotop stabil

Lihat pula: Fraksionasi isotop

Pengukuran rasio isotop stabil yang terdapat di alam (analisis isotop) memainkan peranan penting dalam geokimia isotop, namun isotop-isotop stabil (kebanyakan karbon, nitrogen, oksigen dan belerang) juga bermanfaat dalam studi ekologi dan biologi. Peneliti juga menggunakan rasio isotop oksigen untuk membangun kembali suhu atmosfer historis, menjadikannya alat yang penting bagi paleoklimatologi.[4][5]

Sistem isotop-isotop ini bagi unsur-unsur ringan yang menghasilkan lebih dari satu isotop primordial bagi tiap-tiap unsur ini, telah diteliti selama bertahun-tahun guna mempelajari proses fraksionasi isotop dalam sistem alam. Lamanya studi mengenai unsur-unsur ini sebagian disebabkan oleh proporsi isotop stabil pada unsur-unsur ringan dan mudah menguap ini relatif mudah diukur. Namun, kemajuan terbaru dalam spektrometri massa rasio isotop (yaitu spektrometri massa terinduksi plasma ganda multi-kolektor) sekarang memungkinkan pengukuran rasio isotop pada unsur yang lebih stabil, seperti besi, tembaga, seng, molibdenum, dan lain sebagainya.

Aplikasi

Variasi dalam rasio isotop oksigen dan hidrogen berguna dalam hidrologi karena sebagian besar sampel akan terletak di antara dua ekstrem, air laut dan salju Arktik/Antarktika.[6] Dengan adanya sampel air dari suatu akuifer, dan alat yang cukup sensitif untuk mengukur variasi dalam rasio isotop hidrogen dalam sampel, maka dapat dimungkinkan untuk menyimpulkan sumber air tersebut, apakah air tersebut berasal dari air laut yang merembes ke akuifer atau presipitasi yang merembes ke akuifer, dan bahkan memperkirakan proporsi dari masing-masing sumber tersebut.[7] Isotopolog air yang stabil juga digunakan untuk mempartisi sumber air untuk transpirasi tanaman dan pengisian air tanah.[8][9]

Aplikasi lainnya adalah pada pengukuran paleotemperatur untuk paleoklimatologi. Sebagai contoh, salah satu teknik didasarkan pada variasi dalam fraksionasi isotop oksigen oleh sistem biologis terhadap suhu.[10] Spesies Foraminifera menggabungkan oksigen sebagai kalsium karbonat dalam cangkang mereka. Rasio isotop oksigen, 16O dan 18O yang dimasukkan ke dalam kalsium karbonat bervariasi tergantung suhu dan komposisi isotop oksigen dalam air. Oksigen ini tetap "berada" dalam kalsium karbonat ketika Forminifera mati, jatuh ke dasar laut, dan cangkangnya menjadi bagian dari endapan.[11] Dimungkinkan untuk memilih spesies standar forminifera dari bagian melalui kolom sedimen, dan dengan memetakan variasi rasio isotop oksigen, menyimpulkan suhu yang ditemui Forminifera selama hidup jika perubahan komposisi isotop oksigen air dapat dibatasi.[11] Hubungan paleotemperatur juga memungkinkan rasio isotop dari kalsium karbonat di cangkang kerang yang digunakan untuk menyimpulkan pergerakan dan daerah pencarian makan kura-kura laut dan ikan paus di mana beberapa terumbu tumbuh.[12]

Dalam ekologi, rasio isotop karbon dan nitrogen banyak digunakan untuk menentukan pola makan dari banyak hewan yang hidup bebas. Mereka telah digunakan untuk menentukan diet luas dari burung laut, dan untuk mengidentifikasi wilayah geografis di mana individu menghabiskan musim kawin dan tidak kawin pada burung laut[13] dan burung pengicau.[14] Sejumlah studi ekologi juga telah menggunakan analisis isotop untuk memahami migrasi, struktur jaring-jaring makanan, pola makan, dan penggunaan sumber daya,[15] seperti isotop hidrogen untuk mengukur berapa banyak energi dari pohon di tepi sungai yang mendukung pertumbuhan ikan di habitat air.[16] Menentukan pola makan dari hewan air menggunakan isotop stabil sudah sangat umum, karena pengamatan langsung sulit dilakukan.[17] Mereka juga memungkinkan peneliti untuk mengukur bagaimana interaksi manusia dengan satwa liar, seperti memancing, dapat mengubah pola makan alami.[18]

Dalam ilmu forensik, penelitian menunjukkan bahwa variasi rasio isotop tertentu dalam obat yang berasal dari sumber tanaman (kanabis, kokain) dapat digunakan untuk menentukan benua asal obat tersebut.[19]

Dalam ilmu pangan, rasio isotop stabil telah digunakan untuk menentukan komposisi bir,[20] saus shoyu,[21] dan makanan anjing.[22]

Rasio isotop ini juga diaplikasikan dalam "kontrol doping, untuk membedakan antara sumber hormon endogen dan eksogen (sintetik).[23][24]

Pengukuran yang akurat dari rasio isotop stabil bergantung pada prosedur analisis, persiapan sampel, dan penyimpanan yang tepat.[25]

Meteorit kondrit dapat diklasifikasikan menggunakan rasio isotop oksigen. Selain itu, jejak 13C yang tidak biasa menegaskan asal non-terestrial untuk senyawa organik yang ditemukan dalam kondrit berkarbon, seperti pada meteorit Murchison.

Penggunaan rasio isotop stabil yang dijelaskan di atas berkaitan dengan pengukuran rasio yang terjadi secara alami. Penelitian ilmiah juga bergantung pada pengukuran rasio isotop stabil yang telah terganggu secara artifisial oleh pengenalan bahan yang diperkaya secara isotop ke dalam zat, proses, atau sistem yang sedang dipelajari. Pengenceran isotop melibatkan penambahan isotop stabil yang diperkaya ke suatu zat untuk mengukur jumlah zat itu dengan mengukur rasio isotop yang dihasilkan. Pelabelan isotop menggunakan isotop yang diperkaya untuk memberi label suatu zat untuk melacak kemajuannya melalui, misalnya, reaksi kimia, jalur metabolisme, atau sistem biologis. Beberapa aplikasi pelabelan isotop bergantung pada pengukuran rasio isotop stabil untuk mencapai hal ini.

Lihat pula

Daftar pustaka

  • Allègre C.J., 2008. Isotope Geology (Cambridge University Press).
  • Faure G., Mensing T.M. (2004), Isotopes: Principles and Applications (John Wiley & Sons).
  • Hoefs J., 2004. Stable Isotope Geochemistry (Springer Verlag).
  • Sharp Z., 2006. Principles of Stable Isotope Geochemistry (Prentice Hall).

Referensi

  1. ^ Drever, James (2002). The Geochemistry of Natural Waters. New Jersey: Prentice Hall. hlm. 311–322. ISBN 978-0-13-272790-7. 
  2. ^ "USGS -- Isotope Tracers -- Resources -- Isotope Geochemistry". Diakses tanggal 16 Juli 2022. 
  3. ^ Dickin, A.P. (2005). Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press. Diarsipkan dari versi asli tanggal 29 Oktober 2017. Diakses tanggal 16 Juli 2022. 
  4. ^ Hansen, James E. "GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP)". NASA. GSFC. Diakses tanggal 16 Juli 2022. 
  5. ^ Malcolm Dole, G.A. Lane, D.P. Rudd, D.A. Zaukelies (September 1954). "Isotopic composition of atmospheric oxygen and nitrogen". Geochimica et Cosmochimica Acta (dalam bahasa Inggris). 6: 65–78. doi:10.1016/0016-7037(54)90016-2. 
  6. ^ Han LF, Gröning M, Aggarwal P, Helliker BR (2006). "Reliable determination of oxygen and hydrogen isotope ratios in atmospheric water vapour adsorbed on 3A molecular sieve". Rapid Commun. Mass Spectrom. 20 (23): 3612–8. Bibcode:2006RCMS...20.3612H. doi:10.1002/rcm.2772. PMID 17091470. 
  7. ^ Weldeab S, Lea DW, Schneider RR, Andersen N (2007). "155,000 years of West African monsoon and ocean thermal evolution". Science. 316 (5829): 1303–7. Bibcode:2007Sci...316.1303W. doi:10.1126/science.1140461. PMID 17540896. 
  8. ^ Good, Stephen P.; Noone, David; Bowen, Gabriel (10 Juli 2015). "Hydrologic connectivity constrains partitioning of global terrestrial water fluxes". Science (dalam bahasa Inggris). 349 (6244): 175–177. Bibcode:2015Sci...349..175G. doi:10.1126/science.aaa5931 alt=Dapat diakses gratis. ISSN 0036-8075. PMID 26160944. 
  9. ^ Evaristo, Jaivime; Jasechko, Scott; McDonnell, Jeffrey J. (2015). "Global separation of plant transpiration from groundwater and streamflow". Nature. 525 (7567): 91–94. Bibcode:2015Natur.525...91E. doi:10.1038/nature14983. PMID 26333467. 
  10. ^ Tolosa I, Lopez JF, Bentaleb I, Fontugne M, Grimalt JO (1999). "Carbon isotope ratio monitoring-gas chromatography mass spectrometric measurements in the marine environment: biomarker sources and paleoclimate applications". Sci. Total Environ. 237–238: 473–81. Bibcode:1999ScTEn.237..473T. doi:10.1016/S0048-9697(99)00159-X. PMID 10568296. 
  11. ^ a b Shen JJ, You CF (2003). "A 10-fold improvement in the precision of boron isotopic analysis by negative thermal ionization mass spectrometry". Anal. Chem. 75 (9): 1972–7. doi:10.1021/ac020589f. PMID 12720329. 
  12. ^ Pearson, Ryan M.; van de Merwe, Jason P.; Gagan, Michael K.; Limpus, Colin J.; Connolly, Rod M. (2019). "Distinguishing between sea turtle foraging areas using stable isotopes from commensal barnacle shells". Scientific Reports (dalam bahasa Inggris). 9 (1): 6565. Bibcode:2019NatSR...9.6565P. doi:10.1038/s41598-019-42983-4. ISSN 2045-2322. PMC 6483986 alt=Dapat diakses gratis. PMID 31024029. 
  13. ^ Graña Grilli, M.; Cherel, Y. (2017). "Skuas (Stercorarius spp.) moult body feathers during both the breeding and inter-breeding periods: implications for stable isotope investigations in seabirds". Ibis. 159 (2): 266–271. doi:10.1111/ibi.12441. 
  14. ^ Franzoi, A.; Bontempo, L.; Kardynal, K.J.; Camin, F.; Pedrini, P.; Hobson, K.A. (2020). "Natal origins and timing of migration of two passerine species through the southern Alps: inferences from multiple stable isotopes (δ 2H, δ 13C, δ 15N, δ 34S) and ringing data". Ibis. 162 (2): 293–306. doi:10.1111/ibi.12717 alt=Dapat diakses gratis. 
  15. ^ Pearson, RM; van de Merwe, JP; Limpus, CJ; Connolly, RM (2017). "Realignment of sea turtle isotope studies needed to match conservation priorities". Marine Ecology Progress Series (dalam bahasa Inggris). 583: 259–271. Bibcode:2017MEPS..583..259P. doi:10.3354/meps12353. ISSN 0171-8630. 
  16. ^ Doucett, Richard R.; Marks, Jane C.; Blinn, Dean W.; Caron, Melanie; Hungate, Bruce A. (Juni 2007). "MEASURING TERRESTRIAL SUBSIDIES TO AQUATIC FOOD WEBS USING STABLE ISOTOPES OF HYDROGEN". Ecology. 88 (6): 1587–1592. doi:10.1890/06-1184. ISSN 0012-9658. 
  17. ^ Gutmann Roberts, Catherine; Britton, J. Robert (1 September 2018). "Trophic interactions in a lowland river fish community invaded by European barbel Barbus barbus (Actinopterygii, Cyprinidae)". Hydrobiologia (dalam bahasa Inggris). 819 (1): 259–273. doi:10.1007/s10750-018-3644-6 alt=Dapat diakses gratis. ISSN 1573-5117. 
  18. ^ Gutmann Roberts, Catherine; Bašić, Tea; Trigo, Fatima Amat; Britton, J. Robert (2017). "Trophic consequences for riverine cyprinid fishes of angler subsidies based on marine-derived nutrients" (PDF). Freshwater Biology (dalam bahasa Inggris). 62 (5): 894–905. doi:10.1111/fwb.12910. ISSN 1365-2427. 
  19. ^ Casale J, Casale E, Collins M, Morello D, Cathapermal S, Panicker S (2006). "Stable isotope analyses of heroin seized from the merchant vessel Pong Su". J. Forensic Sci. 51 (3): 603–6. doi:10.1111/j.1556-4029.2006.00123.x. PMID 16696708. 
  20. ^ Brooks, J. Renée; Buchmann, Nina; Phillips, Sue; Ehleringer, Bruce; Evans, R. David; Lott, Mike; Martinelli, Luiz A.; Pockman, William T.; Sandquist, Darren; Sparks, Jed P.; Sperry, Lynda; Williams, Dave; Ehleringer, James R. (Oktober 2002). "Heavy and Light Beer: A Carbon Isotope Approach To Detect C4 Carbon in Beers of Different Origins, Styles, and Prices". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50 (22): 6413–6418. doi:10.1021/jf020594k. PMID 12381126. 
  21. ^ Morais, M.C.; Pellegrinetti, T.A.; Sturion, L.C.; Sattolo, T.M.S.; Martinelli, L.A. (Februari 2019). "Stable carbon isotopic composition indicates large presence of maize in Brazilian soy sauces (shoyu)". Journal of Food Composition and Analysis. doi:10.1016/j.jfca.2019.01.020. 
  22. ^ Galera, Leonardo de Aro; Abdalla Filho, Adibe Luiz; Reis, Luiza Santos; Souza, Janaina Leite de; Hernandez, Yeleine Almoza; Martinelli, Luiz Antonio (20 February 2019). "Carbon and nitrogen isotopic composition of commercial dog food in Brazil". PeerJ. 7: e5828. doi:10.7717/peerj.5828. PMC 6387582 alt=Dapat diakses gratis. PMID 30809425. 
  23. ^ Author, A (2012). "Stable isotope ratio analysis in sports anti-doping". Drug Testing and Analysis. 4 (12): 893–896. doi:10.1002/dta.1399. PMID 22972693. 
  24. ^ Cawley, Adam T.; Kazlauskas, Rymantas; Trout, Graham J.; Rogerson, Jill H.; George, Adrian V. (1985). "Isotopic Fractionation of Endogenous Anabolic Androgenic Steroids and Its Relationship to Doping Control in Sports". Journal of Chromatographic Science. 43 (1): 32–38. doi:10.1093/chromsci/43.1.32 alt=Dapat diakses gratis. PMID 15808004. 
  25. ^ Tsang, Man-Yin; Yao, Weiqi; Tse, Kevin (2020). Kim, Il-Nam, ed. "Oxidized silver cups can skew oxygen isotope results of small samples". Experimental Results (dalam bahasa Inggris). 1: e12. doi:10.1017/exp.2020.15 alt=Dapat diakses gratis. ISSN 2516-712X.