稳定同位素C

C和O稳定同位素在矿层沉积环境分析方面的应用瞿 琮（东华理工大学地球科学学院，江西　南昌　３３００１３）摘 要：为了精确恢复地区的矿层性质、沉积环境和沉积特征，对于稳定同位素的地球化学分析研究尤其重要，主要是对Ｃ和Ｏ同位素的分析，从而可推断出当时的沉积环境和气候条件。

对于样品中元素的异常进行了分析，采用多接收电感耦合等离子体质谱仪（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ）对同位素比值进行了测定，使用δ（‰）＝（Ｒ样品／Ｒ标准－１）×１０００来表示。

对于碳氧同位素的研究表明，其与沉积环境具有一定的相关性，同时古环境中各类碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素组成也受到沉积作用和成岩作用的影响，随之发生变化，进而我们可以利用碳氧同位素的原始沉积信息来推断当时的沉积环境。

关键词：Ｃ和Ｏ同位素；同位素比值；沉积环境中图分类号：Ｐ６１８．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１９－０１７２－２Application of C and O stable isotopes in the analysis of deposit sedimentary environmentQU Cong（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，　Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｒｅｓｔｏｒｅ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｂｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｅａ，　ｉｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔａｂｌｅ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ，　ｍａｉｎｌｙ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃ　ａｎｄ　Ｏ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ，　ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｉｎｆｅｒ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｔ　ｔｈａｔ　ｔｉｍｅ．　Ｔｈｅ　ａｎｏｍａｌｙ　ｏｆ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｓｏｔｏｐｅ　ｒａｔｉｏ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｕｌｔｉ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ｍａｓｓ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　（ＭＣ－ＩＣＰ－ＭＳ），　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂｙ　δ　（‰）　＝　（ｒｓａｍｐｌｅ　／　ｒｓｔａｎｄａｒｄ－１）　×　１０００．　Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．　Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｔｈｅ　ｓｔａｂｌｅ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｎ　Ｐａｌｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉａｇｅｎｅｓｉｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｃｈａｎｇｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．　Ｗｅ　ｃａｎ　ｉｎｆｅｒ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ．Keywords:　Ｃ　ａｎｄ　Ｏ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ；　ｉｓｏｔｏｐｅ　ｒａｔｉｏ；　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ对于研究某地区矿层的沉积环境，运用的常规方法有：沉积地质矿物的原生沉积构造、构造、古生物化石的分析、岩芯的观测和测井曲线等，但对于各个层段相似的冲积相特色，不便观察。

稳定同位素材料
稳定同位素材料指的是某元素中不发生或极不易发生放射性衰变的同位素材料。

稳定同位素材料具有广泛的应用价值，包括但不限于以下几个方面：
1. 核工业：某些稳定同位素可用于制造中子计数管、反应堆的控制棒和热中子屏蔽材料。

2. 医学领域：某些稳定同位素可用于治疗癌症，例如硼中子俘获治疗。

3. 半导体行业：某些稳定同位素可作为掺杂剂，用于生产高度集成、高密度的微型芯片。

4. 钢材添加剂：某些稳定同位素可作为钢材的添加剂，提高反应器的耐高温、耐辐射性能。

此外，稳定同位素材料在地质学、生物学等领域也有广泛的应用。

13c稳定同位素
13C稳定同位素是化学领域中一个重要的研究课题。

它涉及到一种放射性同位素,即13碳同位素,这种同位素具有非常长的半衰期,可以在实验室中进行研究和分析。

13碳同位素是一种放射性同位素,它的半衰期可以达到数千年。

这种同位素可以通过几种不同的方法进行研究,包括量子计算、核磁共振和化学实验等。

在量子计算方面,13碳同位素可以用来研究碳同系物的结构、性质和反应。

通过对13碳同位素的量子计算,可以获得有关碳同系物的重要信息,包括它们的分子结构、电子分布和反应特性等。

在核磁共振方面,13碳同位素可以用来研究碳同系物的化学性质和生物分子。

通过对13碳同位素的核磁共振研究,可以揭示碳同系物的化学键结构、电子状态和反应性等。

在化学实验方面,13碳同位素可以用来研究碳同系物的物理和化学性质。

通过对13碳同位素的化学实验研究,可以揭示碳同系物的物理和化学性质,包括它们的化学键结构、分子形态和反应性等。

13碳同位素在研究碳同系物的结构和性质方面具有重要的作用。

通过研究13碳同位素的行为,我们可以更好地了解碳同系物的特性,为开发新的材料和药物提供了重要的理论基础。

海相和陆相沉积物稳定碳同位素比的比较及意义地球是一个充满活力的星球，它不断经历着各种自然环境的变化。

这些环境变化导致地球上的生物种群、气候和岩石的形成发生变化。

而这些变化在地质历史上留下了不可磨灭的印迹。

在这些历史变迁中，沉积物起着关键性的作用。

沉积物记录了地球上很长一段时间的环境变化，而碳同位素比则是研究这种变化的关键指标之一。

本文将重点讨论海相和陆相沉积物稳定碳同位素比之间的比较及其意义。

一、海相和陆相沉积物的碳同位素组成碳同位素组成是地球化学研究中的一个重要内容。

如今，碳同位素比已经成为研究各种岩石、土壤和沉积物环境变化的利器。

在大自然中，碳元素有两个稳定的同位素：碳-12和碳-13。

它们的化学性质相同，但在原子核中的中子数不同。

海相沉积物中的有机质主要来源于浮游生物、植物和腐殖质。

在这些有机物中，碳-12的含量相对较高，而碳-13的含量相对较低。

这是由于这些生物在自身的代谢过程中对碳的选择性。

因此，海相沉积物的碳同位素组成通常以负数表示，即δ13C。

例如，生物组织的δ13C值通常在−20‰到−30‰之间。

陆相沉积物中的有机质主要来源于陆生植物、土壤和腐殖质。

这些有机物的碳同位素组成不同于海相沉积物。

由于光合作用中植物与大气CO2之间的交换，陆生植物中的δ13C值通常为−23‰到−29‰。

而土壤和腐殖质中的碳同位素比通常在−21‰到−27‰之间。

因此，陆相沉积物的δ13C值相对海相沉积物较正。

二、海相和陆相沉积物的δ13C变化及其意义海相和陆相沉积物的δ13C值不仅反映了有机来源的不同，还反映了各自环境的不同。

1. 环境因素对海相沉积物δ13C值的影响海相沉积物的δ13C值与海洋环境变化密切相关。

其中最重要的因素是CO2 浓度的变化、海水温度的变化和盐度的变化。

这些环境变化形成了不同的生态系统，导致水下生物的生长、分布和代谢方式的改变，从而影响了碳同位素比的δ13C值。

例如，在中新世末期，热带太平洋的海洋环境发生了显著变化，导致海相沉积物δ13C值逐渐降低。

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。

稳定性同位素内标与质谱检测稳定性同位素内标是质谱方法（稳定性同位素稀释法）独有的，没有别的临床检测方法用到同位素内标。

比如光吸收和免疫的方法，都无法分辨出被检测物和同位素内标的区别，因为它们的理化性质太接近了。

如果真的加进内标，那测出来的值肯定大大的偏高。

只有质谱才能把同位素内标和要检测的物质分得开，虽然它们的差别只有几个道尔顿。

现在的内标基本都是稳定同位素标记的，最常见的是D和13C。

同位素内标和被检测物是同一个物质，但是其中的几个氢原子被氘所取代，或者是12C换成了13C，理化性质基本不变。

同样是标记，13C就比D要好。

但是D要比13C便宜很多。

绝大多数D做的内标性能是很好的。

出问题的经常是一些疏水性比较差，保留时间比较短的物质。

出峰的时候跟很多其它物质一起出来，些许的偏差就能引起浓度测不准。

临床检测的数据要想测的准，离不开一条好的标准曲线。

通俗来讲，标准曲线就像一把尺子。

只有把尺子做准确了，才能把未知物品的长度测准确。

从科学上来讲，标准曲线就是检测物质的浓度和仪器读数的一种线形关系。

一般是浓度越高，读数越大。

标准品的浓度是已知的，高中低都有。

测完标准品以后，把它们的浓度和仪器测得的读数在x/y的坐标纸上一画，连一条线就成了。

测未知的病人样品时，浓度（x）是未知的，只有仪器的读数(y)，通过这条曲线可以把y 换算成浓度。

标准品应该怎么做，怎么用，这里面有很多学问。

质谱是新鲜技术，大多的检测项目还买不到标准品，只能自己配。

做标准品需要有纯样品。

最好的纯样品应该是浓度和纯度都有保证书的，这样用起来放心。

如果是液体的溶液就更好了，省去自己称量和溶解的麻烦。

高浓度的纯样品要稀释到不同的低浓度才能使用。

用什么来稀释是下一个非常关键的步骤，这里面牵扯到基质效应。

因为基质效应这块儿瓦是质谱临床应用里比较难理解的一个概念。

目前同位素内标广泛应用于临床检测中：激素检测儿茶酚胺检测维生素检测全谱氨基酸检测全谱氨基酸1-甲基-L-组氨酸（1MHis）L-组氨酸（His）3-甲基-L-组氨酸（3MHis）δ-羟基赖氨酸（Hyl）L-α-氨基己二酸（Aad）羟基-L-脯氨酸（Hyp）L-α-氨基正丁酸（Abu）L-异亮氨酸（Ile）L-丙氨酸（Ala）L-亮氨酸（Leu）L-氨肌肽（甲肌肽）（Ans）L-赖氨酸（Lys）L-精氨酸（Arg）L-蛋氨酸，L-甲硫氨酸（Met）精氨基琥珀酸（Asa）L-正亮氨酸（Nle）L-天门冬酰胺（Asn）L-正缬氨酸（Nva）L-天门冬氨酸（Asp）L-鸟氨酸（Orn）D，L-β-氨基异丁酸（bAib）O-磷酸乙醇胺（PEtN）β-丙氨酸（bAla）L-苯基丙氨酸（Phe）L-肌肽（Car）L-脯氨酸（Pro）L-瓜氨酸（Cit）O-磷酸-L-丝氨酸（Pser）胱硫醚，丙氨酸丁氨酸硫醚（Cth）肌氨酸（Sar）L-胱氨酸（Cys）L-丝氨酸（Sar）乙醇酸（Cys）牛磺酸（Tau）γ-氨基正丁酸（GABA）L-苏氨酸（Thr）L-谷氨酰胺（Gln）L-色氨酸（Trp）L谷氨酸（Glu）L-酪氨酸（Tyr）甘氨酸（Gly）L-缬氨酸（Val）高瓜氨酸（Hcit）别异亮氨酸（Allo-lle）。

碳稳定同位素技术在植物和土壤中的应用研究进展吉林建筑大学长春 130118碳对于地球上的生物进化起着极其重要的作用。

植物的呼吸和光合作用都是通过碳的传递来与大气产生交互，从而形成碳的平衡与循环。

同时，对碳的同位素进行追踪从而进行分析研究的技术已经广泛运用到各种对于农业的研究中，并取得了一定的成果。

在国外，稳定碳同位素在生态系统研究中应用较早，已对暗呼吸中碳同位素分馈、碳同位素分馏与环境和生理因素的关联、土壤-植物-大气连续体中的碳同位素通量等方面进行了综述。

Matteo等根据28种文献绘制了1996—2015年稳定碳同位素在林学研究中的热点分布图，发现研究集中在森林土壤碳固存、植物和动物群落的人为影响以及造林后树种的生理生态反应3个方面。

在国内，稳定碳同位素技术应用起步较晚但发展较快，国内研究者综述了稳定碳同位素技术在植物-土壤系统碳循环、树轮稳定碳同位素、植物水分利用效率和全球气候变化等方面的应用。

随着同位素技术应用范围不断拓展，在植物的细胞、叶肉组织、韧皮部、叶片、植株、冠层、生态系统乃至全球尺度上均有应用。

Smedley[1]等利用对植物叶片中δ13C值的测定，发现多年生植物的δ13C含量大于一年生植物，且早开花植物小于晚开花植物。

Munn6-Bosch总结前人研究也得到相似的结论。

植物在不同的生长阶段也表现出不同的δ13C变化。

Victor等指出随植物生长阶段的变化其δ13C值有升高的趋势。

分析原因是，植株在幼年时δ13C低与环境有一定关系，幼年时植株比较小，处于群落下层，光照受到影响，且土壤释放的CO2也会使植株δ13C值较小。

为了得知树木生长时的气候条件，蒋高明等通过测定油松年轮中δ13C的含量推测出工业革命前中国北方的CO2变化量。

Saurer[2]等对欧洲山毛榉年轮纤维素中的δ13C与气候参数（尤其是降雨量）之间的关系进行研究，表明最近50年树木年轮δ13C与降雨量变化有显著相关性。