第三章 同位素在海洋地球化学中 的应用

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1、第三章同位素在海洋地球化学中的应用放射性同位素的应用稳定同位素的应用同位素地球化学是研究自然体系中同位素的形成、丰度及在自然作用中分馏和衰变规律的科学。同位素地球化学的基本概念（补充内容）例子：硫同位素硫同位素在各地质体中的组成黄铁矿重晶石硫同位素随深度的变化同位素地球化学在解决地学领域问题的独到之处：计时作用：每一对放射性同位素都是一只时钟，自地球形成以来它们时时刻刻地，不受干扰地走动着，这样可以测定各种地质体的年龄，尤其是对隐生宙的前寒武纪地层及复杂地质体。示踪作用：同位素成分的变化受到作用环境和作用本身的影响，为此，可利用同位素成分

2、的变异来指示地质体形成的环境条件、机制，并能示踪物质来源。测温作用：由于某些矿物同位素成分变化与其形成的温度有关，为此可用来设计各种矿物对的同位素温度计，来测定成岩成矿温度。另外亦可用来进行资源勘查、环境监测、地质灾害防治等。切尔诺贝利核电站1986年核泄漏事故中，短寿命的131I是事故的主要健康公害，因为碘常集聚在人的甲状腺上，对于儿童尤其严重。事故发生后，131I分布的剂量学测定并没有立即跟上。后来，在评估该泄漏事故的污染水平及其空间分布的工作中，通过AMS测量129I的沉降来评估131I水平。1988年，在慕尼黑和以色列都报道了他们

3、所测到的降雨中129I含量有明显增加。监测来自核设施的释放核素：由一定数量的质子（P）和中子（N）构成的原子核。元素：具有相同质子数的核素。同位素：具有相同质子数和不同中子数的一组核素。（具有非常相似的化学性质）他们分别是什么同位素？按原子核的稳定性分为放射性同位素（其原子核是不稳定的，它们以一定的方式自发地衰变成其他核素的同位素）稳定同位素（凡原子能稳定存在的时间大于1017a）轻稳定同位素重稳定同位素同位素的分类：一般来说质量数A＜209的同位素大部分是稳定的，只有少数是放射性的,如14C，40K，87Rb；而质量数大于209的同位素

4、全部属于放射性同位素。一种元素可由不同数量的同位素组成。自然界中同位素最多的是锡Sn元素，有10个同位素：112，114，115，116，117，118，119，120，122，124Sn自然界也存在只有一种同位素单独组成的元素：Be、F、Na、Al、P等27种。其余大多数由2-5种同位素组成。引起自然界同位素成分变化的主要过程：放射性同位素的衰变由各种化学和物理过程引起的同位素分馏稳定同位素的分馏：物理分馏：同位素之间由质量引起的一系列物理性质（密度、沸点、熔点等）的微小的差别，使之在蒸发、凝聚、升华、扩散等自然物理过程中发生轻重同位素

5、的分异。动力分馏：质量不同的同位素分子具有不同的分子振动频率和化学健强度（从热力学角度上来讲H218O的内能、热容、熵与H216O是不同的），因轻同位素形成的键比重同位素更易破裂，这样在化学反应中轻同位素分子的反应速率高于重同位素分子。在反应产物中更富集哪种同位素？？？生物化学分馏：动植物及微生物在生存过程中经常与介质交换物质、并通过生物化学过程引起同位素分馏。例如：植物通过光合作用，使12C更多地富集在有机体中，因此生物成因地质体如煤、油、气等具有高的12C。平衡分馏：就是在化学反应中反应物和生成物之间由于物态、相态及化学键性质的变化，

6、使轻重同位素分别富集在不同分子中而发生分异，称同位素交换反应。例如：大气圈与水圈之间发生氧同位素交换反应分馏系数：同位素分馏作用的大小，一般用分馏系数α表示：α=某元素同位素在A物质中的比值/某元素同位素在B物质中的比值（其中A、B可以是相同的化合物，亦可是不同化合物）α偏离1愈大，分馏作用愈强；α接近1，表示分馏作用愈弱。在同位素交换反应时，分馏效应是随温度而变化的，一般来说温度越高，α越小，分馏效应愈不显著。(0℃:α=1.074,25℃:α=1.006)同位素分馏程度的表示方法：R——同位素丰度的相对变化（通常将微量同位素作为分子）

7、例如：这样就可以从样品的δ值看出样品中微量同位素比标准富集和贫化的程度。如果样品的δ>0，则…如果样品的δ<0，则…如果样品的δ=0，则…表明微量同位素比标准更富集表明微量同位素比标准贫化表明样品与标准具有相同的同位素丰度比同位素标准样品：同位素分析资料要能够进行世界范围内的比较，就必须建立世界性的标准样品。世界标准样品的条件：①在世界范围内居于该同位素成分变化的中间位置，可以做为零点；②标准样品的同位素成分要均一；③标准样品要有足够的数量；④标准样品易于进行化学处理和同位素测定。元素标准样缩写H、O大洋水平均SMOWC美国南卡罗莱纳州，

8、皮迪组的美洲箭石（已耗尽）PDBC索洛霍芬石灰岩NBS—20S美国亚利桑那州坎宁迪亚布洛铁陨石中的陨硫铁CD玛丽居里生于1867-1934年由于她在放射性物质研究上的贡献于1903年与其他二人