同位素質譜(pǔ)的發展曆史和現在的應用場合
同位素分餾作用(yòng)的產(chǎn)生和測量(liàng)
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碳在自然界地球化學運移過程中發生了分餾作用,因此碳元素(12C,13C和14C)的均衡分布發生了變化。Craig(1953)指(zhǐ)出在一(yī)些(xiē)生物化學過程中會造(zào)成碳元素平衡的改變(biàn)。例(lì)如,植物在光合作用更容易吸收含某一種同(tóng)位素(12C)的CO2,所(suǒ)以經過光合作用(yòng)後,植物(wù)體中C13同位素(sù)的比例相較於自然界中的降低了1.8%(Harkness,1979)。相反地,溶解於海洋中的無機碳與大氣中的CO2相比,13C相對富集0.7%。
14C/12C比例(測量而得)的同位素(sù)分餾範(fàn)圍大約是測得13C/12C比例(lì)的2倍。若同位素分餾發生在自然過程中(zhōng),那麽(me)則可通過測量樣品中的13C/12C比例進行校正。該比例一般通過普通質(zhì)譜儀測得。樣品所測得的同位素豐度將表達為δ13C,這代表了樣品與PDB標準物質(一種(zhǒng)碳酸鹽(yán)物質)之間每千分碳13含量的差別。(Keithetal.,1964;Aitken,1990)。δ13C值表示為與PDB標準偏差的千分數。PDB為美國南卡羅萊納州白堊係皮(pí)迪組(zǔ)的美(měi)洲箭石(shí)中的(de)碳氧同位素豐度比(bǐ),可作為通用的碳氧同位素標準(zhǔn)。該術語現已修(xiū)改為VPDB(Coplen,1994)。
δ13C值能反映出許多關於環境(jìng)的重要(yào)信息,如樣品是從何而來,或者是否由多種材料混合而成,這是因為樣品的同位素值可以反(fǎn)映出直接環境的同位素豐度。以貝類生物為例,一(yī)般海洋生物的δ13C值在-1至+4o/oo(每千分)之間,然而(ér)生活在河流的貝類,它們的δ13C值是在-8至-12o/oo(每千分(fèn))之間。因此,若我們不(bú)清楚(chǔ)貝類生活的具體環境,我們可以通過對δ13C結果(guǒ)進行分析(xī)從而推斷出有可能的生(shēng)活環境。
分餾同時也可用(yòng)來描述(shù)由非自然原因(yīn)引起的(de)同位素比例變化。例如,實驗室可通過許多方法對樣品進行分餾;樣品從某(mǒu)階段至下一個階段未*轉(zhuǎn)化。例如,在液體閃爍計數中,準備製碳(tàn)化鋰時未*合成的乙炔可能造成(chéng)合成量不高並同時出(chū)現分餾(liú)。同樣地,在真空係(xì)統中若氣體轉換沒(méi)有(yǒu)始終與總量保持平衡,則(zé)也會出現分餾誤差。在這種情況下,一般是較大或較小的原子更受青睞。但是,若樣(yàng)品能*轉化(如固體(tǐ)轉化為氣體,乙(yǐ)炔轉化為笨),則不會出現由實(shí)驗室引起的分餾。
同位素質譜儀具體有(yǒu)哪些應用(yòng)呢?
同位素質譜儀在地質學(xué)中的應(yīng)用
同位(wèi)素質譜儀技術創立初期,先在天然(rán)元素同位素的測定中得到(dào)了應用,在
同(tóng)位素質譜價格技術的幫(bāng)助下,得到了每個元素的同位素組成(chéng)及豐度,確定了元素的原子量。這一技術(shù)促(cù)進了同(tóng)位素地質學、同位素地(dì)球化學的建立和(hé)發展,並在地址(zhǐ)年代學、岩石礦物成因及其物質來源,地殼地幔演化,地(dì)質勘探等領域得到了廣泛(fàn)的應用(yòng)。
同位素質譜儀在醫學中的應用
同位素質譜儀技術在(zài)營養學、藥理學和臨床醫學方麵的研究領用(yòng)都有應用:利用同位素稀釋質譜法測定人體血、尿、發中的微(wēi)量元素,進行病情診斷(duàn)和病(bìng)理研究工(gōng)作。同位素質譜儀利用(yòng)He示蹤原子方法,檢驗肺功(gōng)能障礙性病(bìng)變患者,已獲得明顯(xiǎn)效果。應用(yòng)重水作示蹤劑,檢(jiǎn)測人體肺水腫患者,給出與正常人不同變化曲線。
同位(wèi)素(sù)質(zhì)譜儀(yí)在環境科學中的應用
近年(nián)來同位素質譜儀在(zài)環境科學的應用日益受到重視,尤其在大氣、土壤、水質及生態環境研究均(jun1)發(fā)揮重(chóng)要作用。應用(yòng)穩定(dìng)性同位素豐(fēng)度變(biàn)化,研究和指示環境汙染源和汙染程度,同位素質譜儀在環保工作(zuò)中的重要意義。
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