Isotooppijärjestelmät

Isotooppijärjestelmät, eli isotopijärjestelmät, ovat menetelmiä, joilla analysoidaan alkuaineiden eri isotooppien suhteita näytteessä. Isotoopit ovat saman alkuaineen atomeja, joilla on sama määrä protoneja mutta eri määrä neutroneja. Tämä ero neutronien määrässä johtaa eroon atomimassassa ja siten isotooppien fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa, vaikka ne kemiallisesti käyttäytyvätkin samankaltaisesti.

Isotooppianalyysissä käytetään yleensä massaspektrometriaa, joka mittaa eri isotooppien moolimassoja ja niiden suhteellisia osuuksia. Näitä suhteita kutsutaan isotooppisuhteiksi tai delta-arvoiksi. Isotooppisuhteiden mittaaminen voi paljastaa tietoa näytteen alkuperästä, sen muodostumisprosessista tai sen myöhemmistä muutoksista.

Eri alkuaineilla on erilaisia merkittäviä isotooppijärjestelmiä, joita käytetään erilaisiin sovelluksiin. Esimerkiksi hiilen isotooppijärjestelmiä (esim. 13C/12C) käytetään ruokaketjujen, muinaisten kasvillisuuden ja fossiilien tutkimuksessa. Hapen isotooppijärjestelmiä (esim. 18O/16O) hyödynnetään ilmastonmuutoksen tutkimuksessa, veden kierron selvittämisessä ja geologisissa prosesseissa. Veden isotoopit (esim. 2H/1H) ovat myös tärkeitä hydrologisissa tutkimuksissa. Tyypillisiä käyttökohteita isotooppijärjestelmille ovat geokemia, geologia, paleoklimatologia, arkeologia, ympäristötiede ja rikostutkimus. Ne tarjoavat ainutlaatuisia työkaluja monimutkaisten luonnollisten ja ihmisen toiminnan aiheuttamien prosessien ymmärtämiseen.