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稳定碳同位素常用方法分析

发布时间:2021-07-04      点击次数:90
   碳元素有三种同位素,即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C,14C的半衰期为5730年,14C的应用主要有两个方面:一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测年法;二是以14C标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动。
  利用稳定碳同位素可以研究海洋生物地球化学过程、全球海洋通量、研究全球碳循环和全球气候变化。稳定碳同位素作为一种有效的手段在生物地球化学的研究中有着广泛的应用:1947年Urey发表了关于同位素物质的热力学性质的文章,奠定了现代同位素地球化学的基础。稳定同位素生物地球化学领域的早期工作实际上还属于探索性的调查,因为那时人们对各种各样的生物物质和地球物质的同位素组成知之甚少。
  稳定同位素研究的一个重要的突破发生在1960年前后,光合作用还原二氧化碳可以在不同程度上示踪新陈代谢的产物的发现。稳定同位素方法在经历了示踪分子的相对反应速度、同位素分馏的机理等基本原理的研究后转向研究生物地球化学领域的具体问题。
  常规的有机碳稳定同位素比值分析主要包括3个过程:(1)有机物的氧化分解(燃烧过程),(2)干扰物质的去除,(3)碳同位素比值的质谱分析。对碳稳定同位素而言,就是要将样品中的碳组分转化成二氧化碳。样品的预处理过程也就是将样品转化成可供质谱仪测量的纯净气体的过程。样品中有机碳稳定同位素的测定预处理步骤主要包括样品的采集与保存、干燥、粉碎、气化、纯化过程等。
  目前常用的有两种方法:(1)真空热解法。将所测样品装入石英管中,加入适量的CuO、Cu以及Ag或Pt作催化剂,抽真空密封后在800℃下反应2h。最后,采用冷冻分离和冷冻吸附法提纯并分离出供质谱分析用的CO2。(2)湿式氧化法。对碳同位素测定因其回收率不如燃烧法,目前已基本不采用此法了。
  现在稳定碳同位素与其他方法相结合,已应用于海洋生态系统的很多研究领域,其应用前景十分广阔。
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