海洋同位素化學

簡介

海洋同位素化學，是以海洋中的同位素為研究對象的學科。主要內容是同位素量的測定，同位素在海洋中的分布、性質和對其分析、分離及套用。其中尤以同位素的套用更為重要。海洋同位素化學包括海洋中穩定同位素，如16O、18O；放射性同位素，如地殼本來存在的鈾系、釷系放射性同位素、40K，還有宇宙射線作用產生的和核爆炸產生的一系列放射性同位素。18O/16O比值可用來研究古氣候和分辨海中陸源礦物、自生礦物；有些放射性同位素還可用來測定沉積年齡和沉積速率；有的同位素可用來鑑別水團、研究元素的地球化學循環、研究地震、研究生物過程(如測定初級生產力)等。

主要套用

海洋同位素化學的主要套用是海洋同位素示蹤。海洋同位素示蹤是指利用海洋中固有的或外加的各種同位素作為示蹤劑，揭示各種海洋學過程的機制與速率。

穩定性同位素示蹤法

水團示蹤

在海洋環境科學研究中，追溯水團的起源，劃分水團的性質，探討水團的運動與混合規律，是環境海洋學的重要課題。在大洋環流研究中，示蹤物的套用越來越受到重視。

海水古溫度測定

海洋中鈣質生物中的CaCO3與海水處於平衡狀態， CaCO3生成時與海水中的氧同位素髮生交換反應，其平衡常數K與平衡時的溫度有確定關係。當溫度升高時，相對較輕的16O由於有較高的活性，易於遷移，在同位素交換反應中將優先被吸收進入生物殼體中，致使18O含量相對減少，δ18O值隨溫度的上升而下降。

古環境記錄和物質來源

已知淡水和海水中HCO3－中碳的同位素比值因大氣－海洋間的分餾而有差別，故在沉澱形成的石灰岩中，碳穩定同位素比值也不一樣。在陸生生物和海生生物之間，有機碳的同位素比值也不同。根據沉積物的碳酸鹽或生物有機碳中碳同位素組成的變化，可幫助確定古海岸線和古三角洲的位置，古盆地的形狀，海進或海退的變遷和沉積物的來源等有關問題。

生物生產過程與營養級（食物鏈）指示

其它套用

1、利用³He作為水團的示蹤劑；

2、根據海水中硫酸鹽δ34S變化的趨勢，判斷蒸發岩的沉積年代；

3、利用δ13C和δ18O測定古海水的鹽度等。

放射性同位素示蹤法

由於放射性核素不斷發出輻射，無論它運動到哪裡，都很容易用探測器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來辨別其他物質的運動情況和變化規律。這种放射性示蹤物稱為示蹤原子或標記原子。

優點

1、靈敏度高，可測到10^-14－10^-18克水平，即可以從1015個非放射性原子中檢出一個放射性原子。

2、方法簡便，放射性測定不受其它非放射性物質的干擾，可以省略許多複雜的物質分離步驟。

3、定位定量準確，放射性同位素示蹤法能準確定量地測定代謝物質的轉移和轉變。

4、符合生理條件，在放射性同位素試驗中，所引用的放射性標記化合物的化學量是極微量的，它對體內原有的相應物質和狀態的改變是微不足道的，獲得結果符合生理條件，更能客觀地反映事物的本質。

海洋同位素化學

基本介紹

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