Understanding the carbon isotopic signature in complex environmental matrices

Elemental and isotopic analyses of carbon in environmental matrices usually integrate multiple sources having distinct concentration (wt%) and 13C/12C isotopic ratio. Interpretation necessarily needs the characterization of the diverse end-members that usually are constituted by carbonate, organic and elemental components. In this view, we developed a routine protocol based on the analytical coupling of elementary and isotopic compositions that is able to discriminate the inorganic (TIC) and organic (TOC) contributions to the total carbon (TC) content. The procedure is only based on thermal destabilization of the different carbon species and has been successfully applied on different environmental matrices (rocks, soils, biological samples) with a mean C elemental and isotopic recovery of 99% (SD = 3%) and -0.3‰ (SD = 0.3‰), respectively. The thermal speciation lead us to define precise isotopic end-members whose are unaffected by any chemical treatment of the samples. The approach allows accurate mass balance calculation that represents a powerful tool to quantify the distinct carbon species.

L’analisi elementare ed isotopica del carbonio in matrici ambientali integra molteplici sorgenti caratterizzate da diverse concentrazioni (% in peso) e rapporti isotopici 13C/12C. La loro interpretazione necessita di una caratterizzazione dei diversi end-members costituiti da componenti carbonatiche, organiche ed elementari. In quest’ottica, abbiamo sviluppato un protocollo analitico basato sull'accoppiamento dell’analisi elementare ed isotopica che è in grado di discriminare i contributi inorganici (TIC) e organici (TOC) che contribuiscono al contenuto totale di carbonio (TC). La procedura si basa sulla destabilizzazione termica delle diverse specie di carbonio presenti ed è stata applicata con successo su diverse matrici ambientali (rocce, suolo, campioni biologici) con una media del recupero di carbonio elementare ed isotopica del 98,2% (SD = 1.7) e -0.5 ‰ (SD = 0,6 ‰), rispettivamente. L'efficace speciazione del carbonio su base termica ci permette di ottenere rapporti isotopici affidabili, non modificati da trattamenti chimici dei campioni, che sono essenziali per eseguire un corretto calcolo del bilancio di massa, imprescindibile per ottenere stime corrette delle diverse forme di carbonio.