稳定同位素-沈阳应用生态研究所.PDFVIP

IAE 稳定同位素分析技术原理及应用 李 波 主要内容 稳定同位素基本概念 稳定同位素分析技术 现有稳定同位素分析仪器 稳定同位素比质谱仪 （IRMS ） 波长扫描光腔衰荡光谱仪 （WS-CRDS ） 稳定同位素的应用 第一节 基本概念 IAE 同位素概念 同位素指具有相同质子数和不同中子数的原子。它们在元素周期 表中占据了相同的位置。 例如: 碳的3个主要同位素分别为12 13 14 C、 C和 C，它们都有6个质子和 6个电子，而中子数分别为6、7和8。 同位素分类 稳定同位素（stable isotope ）：物理性质相对比较稳定，没有放 射性和辐射效应的同一元素的一些原子，已有300个之多。 不稳定同位素或放射性同位素 （ ）：能自发地 radioactive isotope 放出粒子并衰变为另一种同位素的原子，已发现1200个以上。 例如：12 13 14 C、 C为稳定同位素，而 C为放射性同位素。 基本概念 IAE 同位素效应 （Isotope Effects ） 由于同位素之间在物理化学上存在着差异，使反应物和生成 物在同位素组成上会有所不同，这种现象称为同位素效应， 它是利用同位素进行科学研究的基础。 同位素分馏(Isotope Fractionation) 指同位素比值不同的两种物质之间或同一物质两个相态之间 发生的同位素分配。 例如：叶片光合作用会发生碳同位素分馏 基本概念 IAE 13 12 植物组织中的 C 与 C 的比值都普遍小于大气CO 中的 2 13 12 C 与 C比值，表明CO 在通过光合作用形成植物组织的 2 过程中，会产生碳同位素分馏，从而使叶片与CO 的碳同 2 位素比值产生差异，分馏的强度与植物类型、遗传特 性、生理特点、生长环境等因素密切相关。 基本概念 IAE 同位素丰度 （Isotope Abundance ） ① 绝对丰度 指某一同位素在所有稳定同位素总量中的相对份额，常 以该同位素与1 1 12 28 28 6 H （取H＝10 ）或 Si （ Si ＝10 ）的比值 表示。 ② 相对丰度 12 指同一元素各同位素的相对含量。例如 C ＝98.892 ％， 13C ＝1.108％。大多数元素由两种或两种以上同位素组成， 少数元素为单同位素元素，例如19F＝100％。