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稳定同位素技术的发展及其应用
稳定同位素技术是一种利用稳定同位素进行研究和应用的技术。
稳定
同位素是自然界中存在的同一元素的不同原子核，其核外电子的数量与质
子数相同，但中子数不同。
稳定同位素相对于放射性同位素来说是稳定的，不会发生放射性衰变。
稳定同位素技术的发展始于20世纪初，随着科学技术的进步和对稳
定同位素研究的认识不断深入，稳定同位素技术逐渐成为一种重要的分析
方法和研究工具。
主要的技术手段包括稳定同位素示踪技术、稳定同位素
分馏技术和稳定同位素成像技术。
稳定同位素分馏技术是利用稳定同位素在化学反应过程中的各向异性
分布规律，通过测定反应前后稳定同位素的含量来研究反应机理和反应速
率等。
例如，利用碳和氧的稳定同位素分析技术可以研究地球化学过程中
的碳循环和氧同位素分馏过程。
稳定同位素技术的发展还面临一些挑战。
首先，稳定同位素的测量和
分析仪器设备相对昂贵，需要专业的仪器设备和技术人员。
其次，稳定同
位素技术在一些领域的应用还需要进一步的研究和验证。
最后，稳定同位
素技术的应用仍存在一些限制，例如样品的处理和前处理过程中可能引入
一些误差。
尽管存在一些挑战，稳定同位素技术仍然具有巨大的发展和应用潜力。
随着科学技术的不断进步，稳定同位素技术将进一步发展，并在更广泛的
领域得到应用。
稳定同位素技术的应用稳定同位素是元素周期表中某元素中不发生或极不易发生放射性衰变的同位素，目前地球上发现的稳定同位素共有200多种。
现在稳定同位素技术还已经应用于医学、农业和环境科学等各领域。
稳定同位素的常规分析方法主要有：质谱法、核磁共振谱法、气相色谱法、中子活化分析法、光谱法等。
1.稳定性同位素探针技术将稳定同位素运用于微生物中的技术主要是稳定性同位素核酸探针技术，稳定性同位素核酸探针技术是将复杂环境中微生物物种组成及其生理功能耦合分析的有力工具。
由于自然环境中微生物具有丰富的多样性，在整体水平上清楚认知复杂环境中微生物群落生理代谢过程的分子机制具有较大难度。
而稳定性同位素核酸探针技术则能有效克服这一难点，在群落水平揭示复杂环境中重要微生物生理生态过程的分子机制。
稳定性同位素核酸探针技术的基本原理与DNA半保留复制实验类似、主要区别在于后者以纯菌为研究对象，证明子代DNA源于父代DNA，而前者主要针对微生物群落，揭示复杂环境中参与标记底物代谢过程的微生物作用者。
一般而言，重同位素或轻同位素组成的化合物具有相同的物理化学和生物学特性，因此，微生物可利用稳定性重同位素生长繁殖。
2.稳定同位素标记的相对定量与绝对定量方法2.1稳定同位素标记的相对定量方法稳定同位素在蛋白质组学中也有重要的应用。
根据同位素引入的方式，基于稳定同位素标记的蛋白质组定量方法可以分为代谢标记法、化学标记法和酶解标记法。
采用不同方法，标记同位素的样品在不同步骤混合；越早混合，样品预处理步骤引入的误差越小，定量的准确度越高。
代谢标记是指在细胞或生物体成长过程加入含有稳定同位素标记的培养基，完成细胞或生物体标记的方法。
该方法是在细胞培养过程中加入稳定同位素标记的必需氨基酸，使得每条肽段相差的质量数恒定。
与15N方法相比，由于肽段的质量差异数与氨基酸种类和数目无关，因此简化了相对定量分析的难度。
除代谢水平标记外，通过体外化学标记引入同位素是一种非常有价值的蛋白质组相对定量方法；适用于细胞、体液、组织等多种样品分析。
元素的稳定同位素及其应用引言：元素是构成物质的基本单位，而同位素则是元素的不同形态。
同位素具有相同的原子序数，但质量数不同。
稳定同位素指的是具有较长半衰期的同位素，它们在自然界中存在稳定且相对较为丰富。
稳定同位素的研究和应用在多个领域具有重要意义。
一、稳定同位素的分离与测量技术稳定同位素的分离与测量技术是研究稳定同位素及其应用的基础。
目前常用的技术包括质谱仪、光谱仪、原子力显微镜等。
这些技术可以对稳定同位素进行精确测量和分析，为后续的应用提供数据支持。
二、稳定同位素的地质应用稳定同位素在地质学研究中具有广泛应用。
例如，氧同位素可以用来研究古气候变化和古海洋环境。
通过分析地球上不同地区的岩石和化石中的氧同位素比例，可以推断出古代气候的变化情况。
碳同位素则可以用来研究古生物的生态环境和食物链结构。
通过分析古代生物体中的碳同位素比例，可以推断出它们的食物来源和生活环境。
三、稳定同位素的环境应用稳定同位素在环境科学研究中有着重要的应用价值。
例如，氮同位素可以用来追踪污染物的来源和迁移路径。
通过分析土壤、水体和大气中的氮同位素比例，可以确定污染物的起源，并推断其在环境中的迁移路径。
硫同位素则可以用来研究大气污染和酸雨形成机制。
通过分析大气中的硫同位素比例，可以确定不同来源的硫污染物的贡献程度。
四、稳定同位素的生物医学应用稳定同位素在生物医学研究中也有着广泛的应用。
例如，氢同位素可以用来研究水分代谢和体液循环。
通过给受试者饮用含有氘同位素的水，然后通过测量其体液中氘同位素的比例变化，可以推断出水分的代谢速率和体液的循环情况。
氧同位素则可以用来研究呼吸和血液循环。
通过给受试者吸入含有氧同位素的气体，然后通过测量其呼出气体中氧同位素的比例变化，可以推断出呼吸和血液循环的速率。
结论：稳定同位素的研究和应用在地质学、环境科学和生物医学等领域具有重要意义。
通过分析稳定同位素的比例变化，可以推断出物质的来源、迁移路径和代谢速率，为相关领域的研究提供了有力的工具和方法。
稳定同位素技术在生物和地质学中的应用稳定同位素技术是利用同位素不同质量数的特性，通过测量同位素比值和同位素分馏的方法研究物质的转化和迁移过程，应用广泛，包括生物学和地质学。
生物学应用稳定同位素技术在生物学中应用非常广泛，可以研究生物体的生长、营养、代谢、环境适应等多方面的问题。
首先是食物链研究，稳定同位素技术可以通过分析不同食物之间的同位素比值，推断出食物之间的关系。
例如，生态系统中一些生物体样品同位素比值的分析，可以推测出它们在食物链中的定位和数量。
其次是蛋白质代谢分析，蛋白质由氨基酸组成，其中一些氨基酸的同位素分馏较大，这些氨基酸对代谢过程的影响较为显著。
研究人员可以利用稳定同位素技术来追踪人体代谢物质的运动路径和速度，探究代谢过程中吸收和释放的分子。
另外，稳定同位素技术还可以用于恢复古生态系统。
研究人员通过最近几百年的稳定同位素数据，可以对过去几千年的植物生长条件和生态环境进行恢复，从而了解生态系统的演化过程。
地质学应用稳定同位素技术在地质学中有广泛的应用，特别是在研究岩石、矿物、化石和水文地质等方面。
首先是地质年代研究，利用不同元素的稳定同位素比值可推算某些地质事件的发生时间。
例如，指定元素的稳定同位素与半衰期相当的同位素的分布规律，可以推断某些矿物的年代和地质年代事件的发生时间。
其次是水文地质研究，同位素分布在自然水体中时，会发生一定的分馏作用，导致同位素比值的变化，这些变化反映了水体的物质和过程。
因此，稳定同位素技术可以用来研究水文地质问题，例如推算地下水的来源、年代、地下水流和抽取量等。
最后是环境研究，通过稳定同位素技术，可以对环境中的元素和物质的迁移过程进行追踪。
比如，利用氧、碳和氮的稳定同位素分析，对大气CO2的来源和汇、全球碳循环、海洋碳和氮循环、河流水循环、湖泊和沼泽生态系统等问题进行研究。
总结稳定同位素技术具有非常广泛的应用，尤其在生物学和地质学中，研究人员能够通过测量同位素比值和同位素分馏，推算出物质转化和迁移的过程。
稳定同位素在地球科学中的应用稳定同位素在地球科学中的应用稳定同位素是指具有相同原子序数但不同中子数的同一元素的同位素。
相比于放射性同位素，稳定同位素具有更长的半衰期，不会放射出有害辐射。
它们在地球科学研究中具有广泛的应用。
本文将就稳定同位素在地球科学领域中的应用进行探讨。
首先，稳定同位素可以用于地质年代学研究。
地质年代学是研究地球历史演化和地质过程的学科。
通过分析含有稳定同位素的岩石、土壤或化石样品，可以确定它们的形成时间和地质历史。
例如，稳定同位素碳-13和氮-15可以用于研究生态系统中不同生物群落的演化历史和营养链结构。
通过分析不同组织中稳定同位素的比例，可以推断生物的食物来源和环境条件的变化。
其次，稳定同位素可以用于研究水文地质学。
水文地质学是研究地下水运动和分布的学科。
稳定同位素的水分馏分异质性可以反映不同地下水水源之间的关系。
例如，稳定同位素氢-2和氧-18在地下水中的比例可以用于确定地下水的来源、补给途径和水文循环过程。
通过分析地下水中稳定同位素的组成，可以揭示地下水运动的路径和速率，指导地下水资源的管理和保护。
此外，稳定同位素也在气候变化研究中扮演重要角色。
稳定同位素氧-18在海洋和冰川中的沉积物中广泛存在，可以用于重建古气候变化。
由于氧-18的同位素分馏效应与温度和降水量有关，因此可以通过分析古代沉积物中氧-18的比例来推断古气候条件。
此外，稳定同位素碳-13和氧-18可以用于研究碳循环和海洋生态系统的变化，为预测气候变化和海洋生物多样性的响应提供重要依据。
最后，稳定同位素在地质资源勘探中也有重要应用。
矿产资源勘探需要探明矿体的成因和分布规律。
稳定同位素地球化学可以帮助确定成矿流体来源和作用过程。
稳定同位素铅-206和铅-207可以用于铅锌矿和铀矿的成矿年龄测定。
通过分析稳定同位素的比例，可以判断矿体的成因类型和矿床的形成机制，指导矿产勘探和开发。
总之，稳定同位素在地球科学中具有广泛的应用。
稳定同位素技术在生物学研究中的应用随着科学技术的不断发展，越来越多的新技术不断涌现。
其中，稳定同位素技术在生物学研究中应用越来越广泛，成为了生物学研究领域必不可少的重要手段。
稳定同位素技术究竟是什么？稳定同位素就是天然存在于地球上的同位素，不具有放射性，不会对生命体造成不良影响。
常见的稳定同位素包括^12C、^14N、^13C、^15N、^16O、^18O等。
在生物学研究中，稳定同位素技术主要应用于营养学、代谢学、生态学等领域，主要包括三种技术:稳定同位素示踪、稳定同位素标记、稳定同位素分析。
稳定同位素示踪技术可以用于研究生物分子、代谢途径等的转运、分布等过程。
例如，通过对植物中气孔的CO2吸收与挥发的^13C示踪，可以了解植物利用CO2的途径及其与周围环境的作用机制；又如，在分析肥料中元素利用时，可以利用放置于土壤中的稳定同位素示踪剂，来了解植物根系对土壤中某些元素的吸收利用方式。
稳定同位素标记技术则用于研究生物分子之间、物质之间的相互作用与转化。
其原理是将不同的稳定同位素标记加入到某些物质中，并通过检测样品中同位素的比例变化，来了解标记物在生物内外环境中的分布。
例如，在研究动物蛋白质的新陈代谢过程中，可以将食物中含有的氨基酸用^15N标记，再通过检测研究期间动物血液、尿液等中同位素比例变化，了解氨基酸新陈代谢的情况。
稳定同位素分析技术则主要用于研究样品中的同位素比值，从而解析样品的起源、演化等生物学过程。
例如，在研究各种不同动物生物群落、生态环境的演化过程时，可以利用微生物的同位素分馏技术，从而了解早期生态系统演化过程中的生态结构与物流变化。
总的来说，稳定同位素技术在生物学研究中应用广泛，为科学家研究生物学领域中的许多问题提供了实验基础。
它不仅具有高准确度和灵敏度，而且由于它不涉及放射性，在实验操作上受到的限制也较小，因此备受生物学研究者的喜爱。
稳定同位素示踪技术在环境科学中的应用环境问题的严重性日益突出，并且在近年来得到了越来越大的关注。
稳定同位素示踪技术是环境科学中的一项重要工具，它可以广泛应用于气候变化、水文地质、生物地球化学、土壤科学等领域。
本文将详细介绍稳定同位素示踪技术的基本原理，以及在环境科学中的实际应用情况。
一、稳定同位素示踪技术的基本原理同位素是指原子核中质子数相同但中子数不同的同一种元素，同位素分为放射性同位素和稳定同位素两种。
稳定同位素示踪技术是利用同位素间微量差异的原理，通过测量同一物质中不同同位素在天然界中的含量比值，再通过某些化学反应、生理过程等使其中某个同位素相对含量发生变化，从而研究不同过程的动力学、来源、去向等问题。
其中最常用的是碳、氢、氧、氮、硫、铅等稳定同位素。
在这里以碳稳定同位素为例，斯文森效应表明，植物利用大气中的二氧化碳进行光合作用，叶片中的13C/12C比值与大气中14C/12C比值成正比。
而稳定同位素是不会衰变的，各种有机物质中的13C/12C比值与植物组织中14C/12C比值的变化趋势相同。
利用合适的仪器可以测定13C/12C比值，从而推算出组织中的14C/12C比值，进而测定出样品中的时间。
二、1.气候变化稳定同位素示踪技术可以从古代天然记录中获取气候变化信息。
如冰川、珊瑚、岩石等中存在各种稳定同位素，它们的含量比例与当时气候改变的速度和程度相关。
利用这些天然记录，可以重建出过去几百年、几千年的气候变化历史。
2.水文地质水资源是人类赖以生存的重要资源，稳定同位素示踪技术可以对其来源、流动和变化等方面进行研究。
比如，利用氢氧稳定同位素探测水的来源以及水的混合程度，可以对地下水资源进行管理和保护。
同时，水体中的氢氧稳定同位素含量与气候因素有关，通过测量水中13C /12C比值、18 O /16 O 比值可以推算出水的蒸发过程、前缘的来源。
3.生物地球化学稳定同位素示踪技术在生物地球化学领域的应用特别广泛，可以应用于研究植物光合作用、碳循环、营养循环以及能量传递等方面。
稳定同位素的应用领域稳定同位素是指具有相同化学性质但质量不同的同位素。
与放射性同位素不同，稳定同位素的半衰期非常长，不会释放出放射性能量。
由于稳定同位素的存在，科学家们可以从中发掘出很多有趣的用途。
1. 地质学在地质学中，稳定同位素被广泛用于通过地质样品的重量测量和同位素比率来确定其形成时代、矿床中矿物生成的过程和地壳演化。
例如，在科学家的帮助下，稳定氧同位素已经证实了全球范围内最近冰川时期的存在，同时也确定了大气二氧化碳含量上升后气候变得更暖的情况。
2. 生命科学稳定同位素作为生命科学中的重要工具，由于其化学性质稳定，因此可以被用于测量、研究许多化学和生物过程。
例如，选择性饱和拉曼光谱（SERS）可以用于检测单个稳定同位素标记的分子，如蛋白质和DNA。
在乳腺癌研究中，科学家们利用稳定碳和氮同位素来跟踪和监测细胞分裂和分化的过程。
3. 恒量食品标准稳定同位素也可以被应用于食品安全检测。
通过支持计量学的稳定同位素比率分析，食品安全检测不仅可以检测杂质、农药残留和有毒物质，还可以检测食物成分的来源、生长条件以及真伪。
在发展中国家，食品安全是非常重要的问题，稳定同位素的应用可以大大提高食品质量认证的有效性和效率。
4. 石油和天然气行业稳定同位素技术还被广泛应用于石油和天然气行业。
根据同位素实验结果，石油和天然气矿区的矿物和测量样品长期排放的天然气中的稳定同位素可以用于确定气藏和油田的位置、性质、储量和可开采性。
同样，稳定同位素技术还可以用于检测压裂水的来源，这对改善天然气开采过程中的运营效率非常重要。
总结稳定同位素在各个领域的应用潜力广泛。
地质学、生命科学、食品安全、石油和天然气行业都是其中的重要领域。
稳定同位素在这些领域发挥了重要作用，这些应用也在不断发展和完善，使得稳定同位素技术不断的推陈出新。
稳定同位素分析及其应用稳定同位素分析（stable isotope analysis）是一种通过分析样本中同位素的相对丰度差别来揭示样本来源、食物链关系、生物地理学等信息的科学技术。
稳定同位素分析的研究领域非常广泛，涉及环境科学、生态学、地球科学、生物地球化学、气候学、生物学、考古学等多个领域。
稳定同位素的概念同位素（isotope）是指同一元素中，具有不同中子数的原子。
同位素具有相同的原子序数，也就是它们在元素周期表中的位置相同。
稳定同位素是指不衰变而使得同位素比例稳定的同位素。
例如，碳元素（carbon）有三种同位素，分别是C12、C13、C14。
其中C12是稳定的同位素，而C13则是半衰期非常长，不易衰变的同位素，C14则是半衰期很短，放射性同位素，因此常用C12和C13进行稳定同位素分析。
稳定同位素的分析方法稳定同位素分析方法主要包括同位素比值质谱法（isotope ratio mass spectrometry, IRMS）、气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）和液相色谱-质谱（liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）等。
同位素比值质谱法是一种较为常用的方法，主要是通过质谱仪对两种同位素之间的相对丰度进行测量，在样品中寻找同位素的丰度比，通过测定样品与同位素标准之间的比值来得出研究对象中同位素相对丰度的百分比。
气相色谱-质谱和液相色谱-质谱方法则不同于同位素比值质谱法。
气相色谱-质谱和液相色谱-质谱方法通过先对样品中物质进行分离，然后测定物质中同位素分布的相对丰度。
这两种方法主要用于具有同位素标记的化合物，如碳、氢、氮等可检测同位素标记胺基酸、脂肪酸和葡萄糖分子等物质。
稳定同位素分析的应用稳定同位素分析已经被广泛地应用于环境科学、生态学、地球科学、考古学及食品行业等领域。
地球化学中的稳定同位素应用地球化学是研究地球上元素和化学反应的学科，涉及岩石、土壤、水、大气等自然界各种物质的化学成分、组成、性质与变化规律。
稳定同位素在地球化学研究中扮演着重要角色，它们不仅能够提供元素的地质定年、热液作用发生的时代、化学反应的动力学等信息，还能够揭示地球历史上生命演化和古环境变迁等方面的问题。
本文将介绍稳定同位素在地球化学中的具体应用。
稳定同位素的定义同位素是指原子中，原子序数不变，质子数以及中子数不同的原子核。
稳定同位素是指具有稳定原子核的同位素，相对计量比例不会发生改变。
应用一：地质定年同位素的存在量可以通过质谱技术进行测量，而不同同位素的存在量比例可以用同位素分馏系数来表示。
同位素分馏系数是同一物质内不同同位素相对存在量的比值，其大小和温度、压力、化学组成等因素有关。
在大自然中，同位素分馏现象通常受到物质来源、形成温度、化学性质等因素的影响。
地球中的大部分物质都具有同位素分馏现象，如果岩石的形成温度和时间比较确定，测量该岩石中不同同位素的存在量，就能够精确计算出相对的地质年龄。
稳定同位素在地质定年中的应用主要有两种方法：一个是通过同位素比值来推断其岩石年龄，如氧同位素比值用于确定化学沉淀物（如石灰岩等）或骨骼的年龄，碳、氮同位素比值用于确定有机物的年龄；另一个是通过稳定同位素示踪，揭示它们在成岩过程中受到的环境变化，如碳、氮同位素可以揭示有机物在生长过程中受到的水、氮营养条件等的变化。
应用二：地球化学过程地球化学过程通常由岩石圈、水圈和大气圈三个系统相互作用而形成，其中既有生物化学反应、水文地球化学过程，也有构造作用引起的高温热液作用等。
稳定同位素在探测这些地球化学过程中发挥着重要作用。
例如，在水文地球化学中，同位素分馏所表现的是水的挥发作用。
水分有18O和16O两种同位素，18O水比16O水更容易蒸发，因此，水体中，18O与16O的比例大小能够表现水的源头、地下水系统及人为污染影响等信息。
高精度稳定同位素技术同位素指质子数相同而中子数不同的同种化学元素，最常用的稳定同位素有碳-13 (13C)、氮-15(15N)、氢-2 (2H即氘) 和氧(18O)等。
因为这些同位素比普通元素重1到2个原子量单位，所以也叫作重元素。
稳定同位素(stable isotope) 就是天然同位素或非放射性同位素(non-radioactive isotope)，即无辐射衰变，质量保持永恒不变。
稳定同位素在自然界无处不在，包括所有化合物、水和大气，所以也就自然地存在于动植物和人体内。
其物理化学性质与普通元素相同，所以可用作示踪剂来标记化合物用于科学研究、临床医学和药物生产等几乎所有自然领域。
由于没有辐射污染，稳定同位素示踪剂可以用于任何对象，包括孕妇、婴儿和疾病患者，无论是口服还是注射，都绝对安全。
稳定同位素技术的另一特点是其测试定量的高精度和超高精度，达到PPM级（即百万分之一精度)，而且同时也测定了化合物的浓度，事半功倍，且降低了测试误差。
现在，利用同位素技术人们可以同时测定多个不同的样品，从而提高测定效率。
这些高效率、高精度的特点是放射性同位素等技术所不可比拟的。
稳定同位素技术的第三个特点是其示踪能力的微观性和灵活多变性。
微观性是指它可以用来标记、追踪化合物分子内部某个或多个特定原子，比如葡萄糖分子中各个原子在人体内的不同代谢途径, 哪些原子进入三羧酸循环产生能量，而哪些原子进入脂肪代谢途径参与脂肪合成。
多变性是指通过对同位素标记位点的合理选择和巧妙设计来追踪、定性定量测定化合物的不同代谢途径或者生成过程。
由于以上特性，自上世纪中叶特别是70年代以来稳定同位素技术在科技先行国家被广泛应用于医学、营养、代谢、食品、农业、生态和地质等研究和生产领域。
近年来在药物研发生产以及新兴的基因工程、蛋白质组学(proteomics)、代谢组学(metabolomics) 和代谢工程(metabolic engineering) 等前沿领域，稳定同位素技术已成为一种应用广泛、独特高效甚至必须的技术，显著地提高了解决科学问题的能力和生产效率。
最新近的例子是德国科学家用碳13氨基酸通过三代喂养成功地标记了动物全身的所有蛋白质而获得了细胞代谢的重要发现。
这一崭新的技术堪比当年的聚合酶连锁反应技术(PCR), 必将迅速得到广泛的推广和应用，有力地推动生命科学的发展。
稳定同位素在自然界的无所不在意味着该技术应用的普遍性，有大自然显微镜的独特功能，将揭开越来越多的大自然和人体的奥秘。
糖耐量试验与血糖控制Oral Glucose Tolerance Test and Blood Glucose Control口服葡萄糖耐受性试验，即糖耐量试验，是临床上常用的一种简便的预测、诊断糖尿病的方法。
被测者饮用一剂普通葡萄糖后，在以后的2-3小时内定时采血，测定血糖浓度的变化。
糖尿病的严重程度和病症的不同发展时期有着不同的、具有特征性的血糖浓度变化轨迹，例如血糖浓度峰值和下降曲线都可能有所不同。
如上图所示，糖耐量试验中糖尿病人的血糖浓度升降曲线高于正常人，并且恢复到试验前水平需要较长时间。
但是，这种方法只能了解全身的糖代谢状况，而不能提供内脏器官的糖代谢情况，例如肝脏和肌肉等组织。
在不同的糖尿病人，这些器官的糖代谢会有很大区别，有些人的糖尿病主要由肝脏的病变引起，有些则是肌肉等外围组织的缘故，因而治疗也应有所不同。
利用稳定同位素示踪剂技术可以同时测定肝脏的葡萄糖代谢状况以及肌肉、脂肪组织的葡萄糖利用状况，从而提高糖尿病诊断的特异性和可靠性，帮助医生制定具有针对性的治疗方案，提高疗效。
换句话说，稳定同位素技术可以用来让医生根据每个病人的不同病变特点进行个性化治疗，达到提高疗效的目的。
肥胖症和超体重是二型糖尿病的高发群体，其发病机制往往因为不同器官的病变而有所区别。
稳定同位素技术可以用来对这些群体进行定期检测，及早发现不同器官的代谢变化，从而对糖尿病的发生起到预警和预防作用。
能量消耗测定Energy Expenditure Determination体重观察控制Body Weight Monitoring and Control利用氘(2H)及重氧(18O) 双标记的重水可以用来测定人在自然生活状态下的能量消耗，比如在各种正常工作状态下、休息时或运动中，并且测试程序简单。
被试者喝入与体重成比例的小量双标记重水后，继续正常生活状态，只是定时采集几次尿液、唾液或血液以供仪器测试，测试结果用来计算能量消耗。
此外，还可以根据能量消耗及体重变化来推算出试验期间的能量摄入量(即进食量)。
这些结果可用于对体重的观察控制，以便及时制定相应措施，比如什么时候应该体育锻炼，什么锻炼项目合适，运动量应该多大。
该技术准确性高，适用于任何人，无副作用，无毒性，绝对安全。
药物研发生产和质量控制Drug Research and Development, Production and Quality Control诊断性呼出气体试验概述诊断性呼出气体试验概述呼出气体试验是一种既方便又经济的临床诊断方法。
其原理是，人体内胃肠道或其它器官的病变会造成其组织内某些酶活性的变化，从而对某些化合物的代谢发生变化。
所以，可以用稳定同位素标记的化合物作为示踪剂注入或食入人体，其代谢产物因酶活性的变化而升高或降低。
这些代谢产物随呼出气体排出体外，所以气体中示踪剂代谢产物的变化直接反映酶活性的变化。
由于质谱仪测定精度高，所以诊断较其他方法更可靠。
口服或注射示踪剂对人体无任何危害，并且从呼出气体采样，完全无侵入性或组织创伤，既方便又安全。
胃幽门沙氏杆菌感染胃幽门沙氏杆菌感染的呼吸试验又叫尿素呼气试验，因为所用口服稳定示踪剂是碳-13标记的尿素。
尿素是食物蛋白质的正常代谢产物，是人体内的一种自然化学成分。
测试过程很简单，口服尿素示踪剂后收集呼出气体用来测定二氧化碳中的碳-13丰度，就可做出诊断。
测试结果准确性高，不会误诊，只有活性期的细菌感染才会导致阳性反映，已经治愈的或无活性的感染不会出现阳性反应，所以也可以用来检查沙氏杆菌感染的治疗效果。
该方法灵敏度高，可以测出低度的感染，而且很方便。
胃排空及胃肠运动用来测定胃排空和胃肠道运动的稳定示踪剂加在食物中服用，然后采集呼出气体进行仪器测试。
测试结果用来诊断胃肠道运动机能是否有异常，方法经济、简便，结果准确、可靠，可以取代复杂昂贵的闪烁扫描仪方法。
消化功能病人根据医嘱口服某种稳定示踪剂，然后采集呼出气体样品用来进行仪器测试，从而可以判断病人是否对某种食物消化不良。
病人也可在自己家里服用示踪剂后收集呼出气体样品，然后将样品寄送给医生或实验室。
肝脏功能利用稳定同位素技术可以测定、诊断一些肝功能异常或病变。
与其它呼气试验一样，口服稳定示踪剂后收集呼出气体样品，用仪器测定气体中示踪剂代谢产物的浓度，根据结果对病症做出诊断。
稳定同位素与营养健康Stable Isotopes and Nutrition几十年来稳定同位素技术被广泛应用于营养、营养学和食品研究，从食物营养成分的消化吸收到体内营养物质的代谢，包括从碳水化合物、脂肪和氨基酸、蛋白质和维生素到微量元素所有营养物质。
其非放射特性(即不衰变，无幅射污染)免除了由放射性而引起的对试验者和受试者的生物辐射不安全因素，从而使直接研究孕妇与儿童成为现实。
例如，用稳定同位素作为示踪剂可以研究母体饮食成分和习惯对婴儿的代谢、营养物质摄取量和生长发育的影响。
普通人、体育工作者以及病人的营养代谢和能量需要都可用稳定同位素来进行定量测定研究。
在动物营养领域，则可以用来测定动物的生长发育和肉蛋产量。
此技术已成为人体营养、临床试验和动物营养中不可缺少的基本手段。
蛋白质组学Proteomics随着蛋白质组学和代谢组学的兴起，非放射性同位素技术在这些领域里的应用发展很快。
此技术可以用来同时分析测定多个不同的样品，从而消除了个体间的分析差异，提高了分析结果的准确性和可靠性，而且加快了研究速度。
其工作原理是利用两种以上不同的稳定同位素标记形式来标记不同的样品中的蛋白质或肽，然后把这些样品混合在一起进行分析测试。
现在，市场上已有好几种由稳定同位素标记的试剂，做到可以同时测定8个样品（例如iTRAQ, iCAT, ICPL, SILAC 等）。
由于这些样品的标记不同，所以在测试中合而不混，互不干扰。
下面举一个例子。
两个样品(人或细胞)，一个正常，另一个患癌症。
取样后，两个样品分别由两种不同的同位素标记，进行培养，然后混合，最后分析测定两个样品中的蛋白质A的量差，如图所示。
从以上检测结果可以看出，正常和癌变两个样品中的同一蛋白质A有量的显著差异，即癌变样品含有的蛋白质A的量是正常样品的两倍。
因为两个样品是合二而一来测定的，所以它们之间没有由测试引入的分析差异，因而此定量结果具有不偏性，准确可靠。
这一技术可以利用更多种不同的非放射性同位素来同时分析更多个不同的样品，所以同时也大大地提高了工作效率，因而也就具有显著的经济效益。
畜牧兽医--动物发育和肌肉生长Animal Development and Production传统上研究和测定家畜动物的蛋白质合成和肌肉生长是利用原始的称重法，简便易行但比较粗放，结果误差大。
随着科学技术的发展，这种古老的办法在很多情况下已不适用，而要求用更精确、更科学的方法来研究动物生产。
最常用的方法是同位素示踪法，包括放射性和非放射性两种。
前者由于放射性同位素的较早商业生产而及早得到了应用，但是由于其放射污染而造成对人体、动物及环境的污染等诸多限制，放射性同位素的应用越来越不受欢迎而呈现下降趋势。
从上世纪中期以来开始流行的非放射性（稳定）同位素技术由于其安全可靠而受到人们的青睐。
通常用于测定肌肉生长的稳定示踪剂包括由碳13、氮15或氘标记的氨基酸，将其通过饲喂、静脉注射或腹膜腔注射，然后定期采集肌肉样品来测定该示踪剂在肌肉中的丰度（即进入肌肉的示踪剂的量），从而计算得到肌肉蛋白的合成速率或增长率。
由于质谱仪测定的高精度甚至超高精度，其结果准确可靠。
而且可以同时测定任何组织，比如在同一次试验中可以测定不同部位的骨骼肌、心肌、肝脏等各个组织器官的蛋白质合成。
试验也可以是存活试验，只需要在被测试动物肌肉组织采集极小量的样品（毫克级）即足够供仪器测试所用。
随着稳定同位素技术的不断发展提高，示踪剂投放以及样品的测定越来越先进、简便和可靠。
比如可以用经济易用的重水（D2O 或2H2O) 作为示踪剂。
因为蛋白质合成时需要结合水分子，所以重水中的氘原子便进入新合成的蛋白质。
通过对肌肉蛋白质中氘的丰度和体液中氘的丰度的比较，就可以计算得到该组织的蛋白质合成速率或肌肉增长率。
