USGS - Te vagy az, amit eszel

Nézzük át gyorsan néhány alapvető izotóp-terminológiát, hogy tudd, hogyan lehet összehasonlítani az izotópértékeket az ételek és más látogatók között a grafikonokon. Amikor elemezzük a köröm mintájának izotóparányait, összehasonlítjuk a körömben lévő "nehezebb" és a "könnyebb" izotóp relatív mennyiségét, hogy nyomon kövessük, mit ettél. Ezek az izotópok "stabilak", vagyis nem radioaktívak. A szén esetében a nehéz izotóp 13 C, a könnyű izotóp 12 C. Nitrogén esetében a nehéz izotóp 15 N, a fény 14 N.

Tudtad?

A nemzetközi referencia szabvány a nitrogén izotópok nitrogéngáz található a közös levegőben! A levegő nitrogén izotóp-összetétele helyenként és idővel nagyon kevéssé változik.

A nemzetközi referencia szabvány a szén-izotópok a VPDB, amely a "Vienna Pee Dee Belemnite" rövidítése. Az eredeti PDB-minta egy kihalt organizmus megkövesedett héjának mintája volt, amelyet úgy hívtak, hogy belemnitet (valami héjú tintahalhoz hasonlóan) évtizedekkel ezelőtt gyűjtöttek a dél-karolinai Pee Dee folyó partjáról. Az eredeti mintát már régen felhasználták, de más referencia standardokat kalibráltak az eredeti mintához. Továbbra is beszámolunk a szén-izotóp értékekről a PDB-hez képest, de most a „VPDB” kifejezést használjuk annak jelzésére, hogy az adatok normalizálódnak az adott szabvány értékeihez.

Miután megtudta, hogy a levegőben lévő nitrogént használják nitrogén-izotóp referencia-standardként, megkérdezheti, hogy miért nem használhatnánk egyszerűen a levegő szén-izotóp összetételét (CO2 gáz) a szén-izotópok szabványaként a fosszilis héjak használata helyett. Jó kérdés! A rövid válasz az, hogy egy referencia standardnak állandó értékkel kell rendelkeznie, mert az összes elemzett mintát összehasonlítják vele a d 13 C érték kiszámításához. Mivel a légköri CO2 d 13 C értéke jelentősen változik az időben és a térben, a különböző laboratóriumok (és különböző időpontokban végzett elemzések) nagyon eltérő d 13 C értékeket adnának a körmödre, ha ez lenne a szabvány! A korai izotóp úttörők megértették ezt, és okosan választották a VPDB-t standardnak.

Amikor az izotóp biogeokémikusok (mint mi, az USGS emberei) elemzik a mintákat az izotóp összetételére vonatkozóan, az eredményeket egy speciális jelölésben, "delta jelölés" néven közöljük, amelynek hasonló formátuma van a szén és nitrogén izotópok esetében. A köröm mintájának elemzésével megállapított széndioxid-izotóparány-értékek (d 13 C-vel írva és "delta lásd tizenhármat") és a nitrogén-izotóp-arány értékei (d 15 N-ként írva és "delta en tizenöt" -ként írva). egyszerűen a minta izotóp-összetételének összehasonlítása egy nemzetközi referenciaanyag (az úgynevezett "standard") izotóp-összetételével.

Konkrétan összehasonlítjuk a mintában a nehezebb és a könnyebb izotóp arányát a standardban azonos arányban. Testrészeinek és a legtöbb élőlénynek kisebb az aránya a 13 C és 12 C izotópok között, mint a szén-standardnál (vagyis viszonylag kevesebb 13 C), ezért a d 13 C értékek negatívak. Például az olyan növényeknek, mint a búza, d 13 C értéke átlagosan körülbelül -27 ‰ (ejtsd: "mínusz huszonhét per mil", és jelentése: -27 ezrelék). Ezzel szemben az állatok jellemzően magasabb 15 N és 14 N izotóppal rendelkeznek, mint a nitrogén standard (azaz viszonylag több 15 N), így a d 15 N értékek pozitívak.

A 2006. évi izotópérték megtalálása a grafikonokon

Ha meg szeretné találni, hogy a köröm izotópértékei 2006-ban hogyan viszonyulnak az ételekhez és az Open House többi látogatójához a grafikonon, először lépjen az adattáblázatba, és keresse meg azt a számot, amelyet a körömminta megadásakor kapott. Írja le a táblázatból a d 13 C és d 15 N értékeket a számához. Emlékezzünk arra, hogy ezeknek az értékeknek a "per mil" egysége van (amelyet "ized" szimbolizál), ami ezredrésznyi különbség a referencia-standard izotóparányától. Megtalálhatja az értékét vagy a 2006. évi adatok ábráján, vagy a szombati és vasárnapi látogatók külön ábráin.

Ezután keresse meg a d 13 C értékét a kiválasztott grafikon d 13 C skáláján (alsó tengelye), és rajzoljon egy függőleges vonalat ettől a ponttól a grafikonon keresztül. Első lépés lehet a grafikon kinyomtatása. Ezután keresse meg a d 15 N értékét a grafikon d 15 N skáláján (bal tengely), és az adott ponton rajzoljon egy vízszintes vonalat a grafikonon. A vonalak kereszteződésének helye ott van, ahol a körmöd ábrázolja.

Az izotópértékek megkeresése

Tegyük fel, hogy a 118. számú látogató voltam a 2003-as Open House alatt (lásd a példát). Az adattábla bal oldali oszlopában 118-at találok, és a jobb oldalon felsorolt izotópértékeimet felírom: d 13 C = -18,8 és d 15 N = 9,3. Ezután a grafikonra lépek, és a d 13 C skálán (alsó tengely) megkeresem a -18,8 értéket. Elsőre furcsának tűnhet az ilyen negatív számok kezelése. De fontos megjegyezni ezt: minél nagyobb a szám a negatív előjel után, annál balra halad, hogy megtalálja. Ezért tudom, hogy a -18,8 -19 és -18 között van, de közelebb van a -19-hez.

A -18-as ponttól indulva elképzelem, hogy a gráfskálán tíz egyenlő távolságra levő osztás van -18 és -19 között, és balra haladva 8-at számolok (a skála 0,8-ának, vagyis 8 tizedének). A -19 és -18 közötti félúton lévő jelnek (azaz -18,5) további segítséget kell nyújtania az értékek felkutatásához. A grafikon elősegítéséhez hasonlóképpen gondolhatja az izotóp értékeket pénzre: tehát keressen 18,80 dollárt a grafikonon a 18,00 és 19,00 dollár közötti jelölések között, a 18,50 dolláros jelzés segítségével. Amikor megtalálja a -18,8 értéket, egyenesen felfelé húzok egy vonalat a grafikonon.

Ezután a d 15 N skálán (bal tengely) ugyanúgy megtalálom a d 15 N értékemet 9,3 (vagy 9,30 USD). Ez egy kicsit könnyebb, mert a számok nem negatívak. Amikor megtalálom a 9.3-at, vízszintes vonalat rajzolok jobbra a grafikonon. A körmöm ott ábrázolja, ahol ez a vonal és a d 13 C értékre rajzolt függőleges vonal keresztezik egymást.

Mit jelent?

Különböző típusú étrendek szén- és nitrogén-izotóp-összetétele ismert, és összehasonlítható a körmök összetételeivel. Ezért a köröm d 15 N és d 13 C értékeinek grafikonjai segíthetnek az étrend azonosításában. Általánosságban elmondható, hogy ha több gyümölcsöt, zöldséget, gabonát és húst eszik, amelyek ezeket az ételeket fogyasztják (például marhahúst), a körme balra húzódik. Ezzel szemben, ha több kukoricát, cukrot és kukoricával táplált húst fogyasztunk, akkor a körmök jobbra húzódnak. Azok az emberek, akik több állati fehérjét esznek, és különösen a tengeri halak, a diagram fölé kerülnek, míg azok, akik kevesebb húst esznek, lejjebb. Ne feledje, hogy az Ön izotópértékei átlagosan 1 egységgel magasabbak a C izotópokban és 3 egység magasabbak az N izotópokban, mint az átlagos étrend (lásd az élelmiszer webes diagramját).