德國elementar / 2024年三月份電子報 –蘇黎世聯邦理工學院正在使用 IsoPrime100 IRMS 來研究土壤-植物系統中的磷酸鹽循環

介紹 - 蘇黎世聯邦理工學院農業科學研究所植物營養組

Federica Tamburini 博士是蘇黎世聯邦理工學院（瑞士）農業科學研究所植物營養組的技術員/研究員，負責管理穩定同位素設施。 Tamburini 博士擁有地質學博士學位，並在開始研究土壤磷酸鹽穩定同位素的計畫之前接受過地球化學家（海洋沉積物）訓練。從那時起，她一直在研究這個主題，並優化從土壤和植物萃取物中製備樣品以分析其同位素組成的方案。

作為穩定同位素設施的負責人，Tamburini 博士為她的團隊的其他成員、她自己的研究和外部合作者分析樣品，同時也維護穩定同位素質譜設備。 該團隊從Elementar 購買了vario PYROcube® 和IsoPrime100，用於分析固體和液體樣品中的CNS 和O。在此之前，該小組在ETH 地質部門的穩定同位素設施中分析了其樣品，或將其樣品寄送至該實驗室。

該小組將該設備應用於多種領域，包括土壤和植物樣本中的 ¹³C、¹⁵N 和 ³⁴S。 對於 C 和 N，團隊分析了自然豐度以及富含 ¹⁵N 和 ¹³C 的樣品。 最近幾個月，它嘗試了一種新技術，使用 vario LIQUID sampler (VLS)來分析土壤水中的 ¹⁵N 和 ¹³C，以觀察根際沉積的同位素特徵。這些樣品的 N 和 C 濃度較低，因此將相對大量的液體 (80 µl) 直接注入燃燒爐中。

Federica Tamburini 博士在她的實驗室中使用 IsoPrime100 和 vario PYRO cube

研究內容

她感興趣的領域是土壤-植物系統中的磷酸鹽循環，她首選的「工具」是磷酸鹽中的氧穩定同位素。此分析工具可以更深入地了解土壤/植物系統中的磷循環。 在這裡，磷酸鹽中氧同位素比的變化是由生物過程引起的，例如有機物的酶水解，每個過程都會產生特定的同位素效應。事實證明，這對於理解環境中的磷循環很有用，例如 在土壤發育的第一階段或在脅迫條件下的植物內部。在特定條件下，磷酸鹽中的¹⁸O也可以作為環境中磷源的示蹤劑。

對於磷酸鹽分析，該小組主要分析 Ag₃PO₄ 樣品以確定磷酸鹽的 ¹⁸O 同位素特徵，該磷酸鹽先前已從不同的土壤和植物池中提取。Tamburini 博士報告說，除了製作 Ag₃PO₄ 樣品的較費力外及清理程序外，vario PYROcube® 執行此分析從來沒有遇到任何困難。 對於每個樣品，銀膠囊中都會添加少量的玻璃態的碳添加劑，以增加熱裂解樣品中碳的使用率。系統背景值非常小，這對於該分析非常重要，並且所得 CO 層析的品質非常好，與任何 N₂ 都有良好的分離，並且峰形尖銳對稱。

該團隊平均在不更新玻璃態石墨高溫爐的情況下分析了大約 4,000 個樣品。 分析規模通常約為 112 至 120 個樣品，大約需要 20 至 22 小時才能完成。以此儀器提供的良好靈敏度，該團隊能夠檢測 200 至 300 µg（甚至更少）的樣品。這對該團隊來說很重要，因為在製備土壤樣本時產生的 Ag₃PO₄ 量通常很少，主要是因為它有時處理的樣本中含有很少的磷酸鹽。該小組還使用 vario PYROcube® 的 O₂ 元素組成結果來檢查樣品的純度

談到 Elementar 給她的第一印象時，Tamburini 博士說：

‘’我們在申請資金時必須尋找不同的公司和儀器解決方案，吸引我的是vario PYRO cube的創新製備系統、系統所有組件的簡單使用方式以及系統的「模組化」。Elementar 的工作人員也非常支持，並且非常關心我們的特殊要求，因此它發揮了作用。

Tamburini 博士解釋說，本設備零背景值的樣品輸送系統、從燃燒到熱裂解模式的輕鬆轉換以及 IRMS 的準確性和可靠性是該儀器最有用的功能。 她說，除了與 IRMS 分析相關的分析優勢外，這些儀器還有助於最佳化實驗室內的樣品製備（從土壤萃取物到 Ag₃PO₄）。

關於蘇黎世聯邦理工學院植物營養小組

植物營養小組隸屬於蘇黎世聯邦理工學院農業科學研究所。它對多個領域進行研究，包括植物營養、土壤養分動態和農業生態系統養分循環。 其工作支持綜合養分管理的發展，涉及作物的各種營養源並促進微生物利用養分的功能

儀器配置