Laboratoř se zabývá problematikou geochemie stabilních izotopů lehkých prvků od roku 1967. Během dlouhé historie oddělení i v jeho současnosti se jeho pracovníci vždy snažili propojit vývoj analytických metod s přímou aplikací izotopové geochemie v řadě oblastí geologických věd. V minulosti směřovalo nejvíce aplikací a řešených projektů do oblasti ložiskové geologie a do výzkumu sedimentů. V posledních letech je zřetelná převaha aplikací v geochemii a biogeochemii (studiu procesů v životním prostředí), v analýze paleoprostředí, v hydrogeologii a hydrologii.

Geochemie stabilních izotopů lehkých prvků sleduje přirozené změny v poměrech stabilních izotopů (nejčastěji ²H/¹H, ¹³C/¹²C, ¹⁵N/¹⁴N, ¹⁸O/¹⁶O a ³⁴S/³²S) v přírodních materiálech. Změny v poměrech stabilních izotopů jednotlivých prvků jsou způsobeny malými rozdíly v jejich fyzikálních a chemických vlastnostech. Přesné měření těchto izotopových poměrů umožňuje blíže specifikovat zdroje těchto prvků, jejich stopování během fyzikálněchemických procesů, kvantifikaci a bilancování sledovaných systémů. Pro vlastní měření izotopových poměrů je zapotřebí sledované prvky převést do formy jednoduchých plynů (H₂, CO₂, N₂ nebo SO₂). Oddělení proto věnuje značné úsilí vyvoji a zdokonalování metodiky přípravy vzorků.

Metody a vybavení

Laboratoř je vybavena hmotnostními spektrometry Finnigan Mat 251 (rok výroby 1982) a Geo 20-20 (rok výroby 1997), s možností měření izotopových poměrů jak v klasickém duálním režimu (tj. porovnáváním izotopového složení ve zkoumaném vzorku a ve standardu, “dual mode IRMS”), tak v kontinuálním toku (hmotnostní spektrometr napojený “on line” na prvkový analyzátor Fisons 1108, tato sestava umožňuje rychlé spálení vzorku, chromatografickou separaci zkoumaného plynu, jeho napuštění do hmotnostního spektrometru pomocí děliče vstupu plynu ConFlo, “flash combustion-GC-IRMS).

Pro převední vzorků na plyny vhodné pro izotopová měření v klasickém duální režimu laboratoř provozuje řadu přípravných aparatur. Standardní metody zahrnují analýzy ¹³C a ¹⁸O v karbonátech, ²H a ¹⁸O ve vodách, ¹³C v organických materiálech všeho druhu (pevných kapalných i plynných, u plynných směsí s možností chromatografické separace složek), ¹⁵N v organických materiálech i rozpuštěných složkách (NH₄⁺, NO₃^-), ¹⁸O v sulfátech, a ³⁴S v sulfidech a sulfátech. Analýzy ¹⁸O v křemeni, silikátech nebo celých silikátových horninách umožňuje spolupráce s Přírodovědeckou fakultu UK v Praze, kdy fluorační rozklad vzorků probíhá na pracovišti PřFUK a měření v oddělení stabilních izotopů ČGÚ.

Mezilaboratorní srovnávací testy

Vzhledem k tomu, že klasické analýzy poměrů stabilních izotopů jsou založeny na porovnávání izotopového poměru ve zkoumaném vzorku se známým izotopovým poměrem v mezinárodním standardu, má kalibrace a distribuce těchto standardů v geochemii stabilních izotopů zcela mimořádný význam. Oddělení stabilních izotopů ČGS se v minulosti vícekrát podílelo na kalibraci nových mezinárodních standardů. V posledním období to byla kalibrace nových mezinárodních standardů pro měření izotopového složení síry IAEA-S-1, IAEA-S-2 a IAEA-S-3, organizovaná Mezinárodní agenturou pro atomovou energii ve Vídni (r. 1998) a kalibrace plynných standardů IMEP-8A a IMEP-8B pořádaná Institutem pro referenční materiály a meření v Geelu (Společné výzkumné centrum Evropské komise) v roce 1999. Výsledky laboratoře byly ve všech případech v rámci udávané chyby měření totožné s následně přijatou doporučenou hodnotou.

Projekty

Kromě provádění izotopových analýz včetně jejich interpretace pro řadu projektů Českého geologického ústavu, Přírodovědecké fakulty UK v Praze, Masarykovy univerzity v Brně, Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, Geologického ústavu AV ČR, Hydrobiologického ústavu AV ČR, Ústavu struktury a mechaniky hornina AV ČR, Ústavu ekologie krajiny AV ČR, Vodohospodářského ústavu T.G. Masaryka, Výzkumného ústavu živočisné výroby, Akademie výtvyrných umění a Agentury ochrany přírody a krajiny ČR, má oddělení zpravidla i několik vlastních projektů, kde je těžiště výzkumu v geochemii stabilních izotopů. V současnosti nebo nedávné minulosti to jsou například tyto projekty:

• CarboEurope EU project “Forcast - Forest carbon - Nitrogen trajectories”,
• GA ČR 205/97/0059 “Tvorba, migrace a akumulace uhelného methanu a jeho vliv na bilanci atmosférického methanu”,
• GA ČR 205/95/1392 “Suché klimatické fáze středního holocénu - korelace izotopických a biostratigrafických metod”,
• IAEA 7119/R1 “Stable isotope climatic record in Quaternary sediments of the Bohemian Massif”,
• IAEA 8397/R1 “Nitrate pollution of karstic groundwater system”

Studenti

Oddělení se pravidelně konzultačně podílí na vedení diplomových a doktorských prací studentů Přírodovědecké fakulty UK v Praze a Masarykovy univerzity v Brně. V současné době se jedná o dvě diplomové a jednu doktorskou práci.

Publikace

Kromě řady publikací v periodikách publikovaných v ČGÚ se pracovníci oddělení podíleli v posledních 5 letech na více než 30 článcích v časopisech s impaktovým faktorem. Publikace jednotlivých pracovníků oddělení lze nalézt pod jejich jmény v bibliografické databázi knihovny ČGS.