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同位素质谱的发展历史和现在的应用场合

发布日期: 2019-03-04
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     同位素质谱的发展历史和现在的应用场合
  同位素分馏作用的产生和测量
  AMSlab
  碳在自然界地球化学运移过程中发生了分馏作用,因此碳元素(12C,13C和14C)的均衡分布发生了变化。Craig(1953)指出在一些生物化学过程中会造成碳元素平衡的改变。例如,植物在光合作用更容易吸收含某一种同位素(12C)的CO2,所以经过光合作用后,植物体中C13同位素的比例相较于自然界中的降低了1.8%(Harkness,1979)。相反地,溶解于海洋中的无机碳与大气中的CO2相比,13C相对富集0.7%。
  14C/12C比例(测量而得)的同位素分馏范围大约是测得13C/12C比例的2倍。若同位素分馏发生在自然过程中,那么则可通过测量样品中的13C/12C比例进行校正。该比例一般通过普通质谱仪测得。样品所测得的同位素丰度将表达为δ13C,这代表了样品与PDB标准物质(一种碳酸盐物质)之间每千分碳13含量的差别。(Keithetal.,1964;Aitken,1990)。δ13C值表示为与PDB标准偏差的千分数。PDB为美国南卡罗莱纳州白垩系皮迪组的美洲箭石中的碳氧同位素丰度比,可作为通用的碳氧同位素标准。该术语现已修改为VPDB(Coplen,1994)。
  δ13C值能反映出许多关于环境的重要信息,如样品是从何而来,或者是否由多种材料混合而成,这是因为样品的同位素值可以反映出直接环境的同位素丰度。以贝类生物为例,一般海洋生物的δ13C值在-1至+4o/oo(每千分)之间,然而生活在河流的贝类,它们的δ13C值是在-8至-12o/oo(每千分)之间。因此,若我们不清楚贝类生活的具体环境,我们可以通过对δ13C结果进行分析从而推断出有可能的生活环境。
  分馏同时也可用来描述由非自然原因引起的同位素比例变化。例如,实验室可通过许多方法对样品进行分馏;样品从某阶段至下一个阶段未完全转化。例如,在液体闪烁计数中,准备制碳化锂时未完全合成的乙炔可能造成合成量不高并同时出现分馏。同样地,在真空系统中若气体转换没有始终与总量保持平衡,则也会出现分馏误差。在这种情况下,一般是较大或较小的原子更受青睐。但是,若样品能完全转化(如固体转化为气体,乙炔转化为笨),则不会出现由实验室引起的分馏。
  同位素质谱仪具体有哪些应用呢?
  同位素质谱仪在地质学中的应用
  同位素质谱仪技术创立初期,先在天然元素同位素的测定中得到了应用,在同位素质谱价格技术的帮助下,得到了每个元素的同位素组成及丰度,确定了元素的原子量。这一技术促进了同位素地质学、同位素地球化学的建立和发展,并在地址年代学、岩石矿物成因及其物质来源,地壳地幔演化,地质勘探等领域得到了广泛的应用。
  同位素质谱仪在医学中的应用
  同位素质谱仪技术在营养学、药理学和临床医学方面的研究领用都有应用:利用同位素稀释质谱法测定人体血、尿、发中的微量元素,进行病情诊断和病理研究工作。同位素质谱仪利用He示踪原子方法,检验肺功能障碍性病变患者,已获得明显效果。应用重水作示踪剂,检测人体肺水肿患者,给出与正常人不同变化曲线。
  同位素质谱仪在环境科学中的应用
  近年来同位素质谱仪在环境科学的应用日益受到重视,尤其在大气、土壤、水质及生态环境研究均发挥重要作用。应用稳定性同位素丰度变化,研究和指示环境污染源和污染程度,同位素质谱仪在环保工作中的重要意义。
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