Desarrollo y aplicación de metodologías de medida de relaciones isotópicas en muestras sólidas mediante ablación láser acoplada a espectrometría de masas

Resumen

Cuando a principios del siglo pasado se descubrió la naturaleza isotópica del neón era difícil prever el impacto que los isótopos estables podrían llegar a tener durante las siguientes décadas. Actualmente las relaciones isotópicas suponen una potente herramienta útil en una gran variedad de ramas del conocimiento. Por ello es lógico pensar en la necesidad de desarrollar nuevas metodologías de medida rápidas, fiables, precisas y de fácil aplicación. Bajo esta premisa, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo el desarrollo de nuevas metodologías para la medida directa de relaciones isotópicas en muestras sólidas mediante ablación láser acoplado a ICP-MS y su aplicación a la resolución de distintos problemas analíticos dentro del campo de los estudios de trazabilidad. A lo largo de este trabajo se consideraron tanto sistemas naturales, donde la medida de relaciones isotópicas fue utilizable para definir el origen de un material (arqueología y denominación de origen de alimentos), como sistemas artificiales donde se utilizaron isótopos enriquecidos para marcar sustancias u organismos. Dentro de este objetivo general se plantearon los siguientes objetivos parciales: 1. Medida de relaciones isotópicas de molibdeno para el marcaje isotópico de productos y organismos vivos. El desarrollo de metodologías de medida de relaciones isotópicas de molibdeno en muestras sólidas viene ligado directamente al uso de este elemento como trazador en procesos de marcaje isotópico. El marcaje de productos con doble huella isotópica de molibdeno ha resultado beneficioso para la codificación de fabas, tintas y documentos, extendiendo así el campo de aplicabilidad de esta metodología de marcaje desarrollada en el grupo de investigación de Isótopos Estables de la Universidad de Oviedo. La detección directa de la marca isotópica de molibdeno en el interior de la faba permitió diferenciar distintos lotes de muestras de manera rápida y eficaz, así como llevar a cabo estudios de asimilación de nutrientes por las diferentes partes de la planta. El marcaje encubierto de tintas y documentos mediante esta doble huella isotópica es una herramienta útil en la lucha antifraude y en estudios forenses. 2. Medida de relaciones isotópicas de plomo para el estudio de minerales y de procedencia de materiales arqueológicos. Desde finales del siglo XX la evaluación de las relaciones isotópicas de plomo ha ido de la mano de estudios de procedencia de minerales o artefactos arqueológicos. El plomo, presente en concentraciones traza en este tipo de muestras, permite trazar una línea directa entre el objeto en estudio y el lugar de procedencia del mineral con el que está fabricado. En este trabajo se midieron las relaciones isotópicas de plomo mediante ablación láser acoplada a espectrometría de masas de minerales procedentes de la mina La Profunda tales como malaquita, azurita y zeunerita, y también se analizaron 27 artefactos arqueológicos metálicos encontrados en la región oriental de Asturias. A través de ambos estudios se pretendió comprobar las ventajas del análisis directo de sólidos mediante LA-MC-ICP-MS con respecto al análisis en disolución típicamente aceptado. 3. Huella isotópica de estroncio como indicador de procedencia Cada lecho geológico se caracteriza por tener una huella isotópica de estroncio característica, por lo que la composición isotópica de estroncio presente en minerales, plantas, animales o alimentos permitiría ligar estas muestras con su lugar de origen. El principal interferente del estroncio en el análisis directo de sólidos es el rubidio. En este trabajo se evaluó la regresión lineal múltiple como método matemático para la corrección de la contribución del 87Rb a la señal del 87Sr. Esta metodología fue aplicada a minerales pobres en rubidio como el yeso y la calcita, así como a muestras con un alto contenido en rubidio, como son las fabas. En este último caso, la huella isotópica de estroncio permitió certificar el origen geográfico de este alimento.