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  Stanislaw Halas 教授的稳定同位素实验室位于波兰卢布林的居里夫人大学(UMCS-Lublin)物理大楼的一楼。多年来,该实验室负责开展一系列令人印象非常深刻的技术创新,以实现对多种轻、重元素的同位素分析。更令人惊叹的是,大部分用于进行高挑战性、高难度的同位素测量的设备都是由美苏冷战时期两国的军械零部件组合制成的,例如一种用于氯气分析的设备,其可实现前所未有的灵敏度Stanislaw Halas 教授是这一技术发展的奠基人,数十年来一直处于基于质谱的最前沿同位素研究,其对于该技术的研究历史可追溯到他在加州理工时,与稳定同位素分析教父之一 Sam Epstein 在其实验室共事的时光。

  因此,当欧洲有一笔专项基金用于改善和扩展波兰研究机构的基础设施时,该项基金自然而然选择了居里夫人大学。新大楼离学校的主校区不远,其中实验设备的主要研究开展水分析、水质、水文、农业和生态领域工作,而最适合承担分析任务的人是 Halas 教授。当然,作为 Halas 教授毕生工作对象,稳定同位素分析将在帮助确定污染物、营养物质和整个水体的源与汇方面发挥关键作用。然而,也可能像在 UMCS 主校区化学大楼的诞生和创新性技术的突破一样,该过程非常漫长、乏味且难以完成。该小组曾经给出的世界一流质量的数据,不仅需要奉献精神,还需要熟练的技能和多年的实践经验。考虑到即将到来的巨大样品量,研究小组意识到他们必须为一些分析工作找到一种更有效的途径,尤其是针对在水中测量的同位素比率 /氢和氧-18/-16

  为了使用质谱技术进行最精确的测量,可能需要花费数天的时间来准备每个样品,在极冷和极热之间通过封闭的真空玻璃管将水分子净化并转化为两种纯气体(氢气和一氧化碳 — IRMS 无法测量纯氧)。然后必须分别分析气体,这可能需要另外花一天的时间。而且,IRMS 的占地面积非常大,消耗大量的电能,并且它的运行需要昂贵的氦气。随后出现了一种新的、更易行的技术,称为光腔衰荡光谱技术(CRDS),以及水同位素分析的最新产品 L2130-i。直接测量水同位素可简化样品制备(不再需要在真空管上操作),它仅使用 250 瓦功率(可使用任何室内电源),并且运行无需氦气。从表面上看,用于同位素分析,这似乎是更明智的选择。但任何一位毕生致力于仪器仪表的知名科学家都会问这样一个问题:它是否可以做到像以前这 30 年来一样好?

  经过一整夜的运行,Halas 教授和他的小组得出结论,Picarro 的光腔衰荡光谱技术提供了有史以来最好的水同位素数据。与传统技术相比,它结合了简便性和相对质谱分析闪电般的速度,光腔衰荡光谱法在很多应用领域被确认为是同位素比质谱仪的替代产品。不仅如此,很明显 Picarro L2130-i在绝大多数情况下是水同位素测量方案的唯一选择。UMCS 将通过这些测量来量化当地农民所利用的地下水;量化来自城市径流进入附近分水岭的水流;确定农药流入环境的方式等。