Войти
Термин стабильный изотоп имеет значение, аналогичное стабильному нуклиду, но предпочтительно используется, когда речь идет о нуклидах конкретного элемента. Следовательно, форма множественного числа стабильные изотопы обычно относится к изотопам одного и того же элемента. Относительное содержание таких стабильных изотопов можно измерить экспериментально (изотопный анализ ), получив соотношение изотопов, которое можно использовать в качестве инструмента исследования. Теоретически такие стабильные изотопы могут включать дочерние радиогенные продукты радиоактивного распада, используемые в радиометрическом датировании. Однако выражение отношение стабильных изотопов предпочтительно используется для обозначения изотопов, на относительные содержания которых влияет фракционирование изотопов в природе. Это поле называется геохимия стабильных изотопов.
Измерение соотношений встречающихся в природе стабильных изотопов (изотопный анализ ) играет важную роль в геохимии изотопов, но стабильные изотопы (в основном углерод, азот, кислород и сера ) также находят применение в экологических и биологических исследованиях. Другие исследователи использовали соотношения изотопов кислорода для восстановления исторической температуры атмосферы, что сделало их важными инструментами для палеоклиматологии.
. Эти изотопные системы для более легких элементов, которые содержат более одного первичного изотопа для каждого элемента, были исследованы. исследуется в течение многих лет с целью изучения процессов фракционирования изотопов в природных системах. Долгая история изучения этих элементов отчасти объясняется тем, что пропорции стабильных изотопов в этих легких и летучих элементах относительно легко измерить. Однако недавние достижения в области масс-спектрометрии изотопного отношения (т. Е. Масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с несколькими коллекторами) теперь позволяют измерять изотопные отношения в более тяжелых стабильных элементах, таких как железо, медь, цинк, молибден и т. д.
Изменения соотношений изотопов кислорода и водорода применяются в гидрология, поскольку большинство проб находится между двумя крайностями: водами океана и снегом в Арктике / Антарктике. Имея образец воды из водоносного горизонта и достаточно чувствительный инструмент для измерения изменения изотопного отношения водорода в образце, можно сделать вывод об источнике, будь то океанская вода, просачивающаяся в водоносный горизонт. или осадки просачиваются в водоносный горизонт, и даже оценивать пропорции из каждого источника. Стабильные изотопологи воды также используются при разделении источников воды для транспирации растений и пополнения запасов подземных вод.
Другое применение - измерение палеотемпературы для палеоклиматологии. Например, один метод основан на изменении изотопного фракционирования кислорода биологическими системами в зависимости от температуры. Виды Foraminifera включают кислород в виде карбоната кальция в свои раковины. Соотношение изотопов кислорода кислород-16 и кислород-18, включенных в карбонат кальция, изменяется в зависимости от температуры и изотопного состава кислорода воды. Этот кислород остается «закрепленным» в карбонате кальция, когда форминифера умирает, падает на морское дно и ее раковина становится частью осадка. Можно выбрать стандартные виды форминифер из разрезов через толщу осадка и, нанеся на карту изменение изотопного отношения кислорода, вывести температуру, с которой Forminifera встречалась в течение жизни, если можно ограничить изменения изотопного состава кислорода в воде. Палеотемпературные зависимости также позволили использовать соотношение изотопов карбоната кальция в панцирях усоногих, чтобы сделать вывод о перемещениях и местах кормления морских черепах и китов, на которых растут некоторые ракушки.
В экологии, соотношения изотопов углерода и азота широко используются для определения широкого рациона многих животных, находящихся на свободном выгуле. Они использовались для определения широкого рациона морских птиц и для определения географических районов, где особи проводят сезон размножения и отсутствия размножения у морских птиц и воробьиных птиц. Многочисленные экологические исследования также использовали изотопный анализ для понимания миграции, структуры пищевой сети, рациона и использования ресурсов морских черепах. Определение рациона водных животных с использованием стабильных изотопов было особенно распространенным, поскольку прямые наблюдения затруднены, они также позволяют исследователям измерить, как взаимодействие человека с дикой природой, например рыбная ловля, может изменить естественный рацион.
В судебной медицине: исследования показывают, что вариации в соотношении определенных изотопов в лекарствах, полученных из растительных источников (каннабис, кокаин ), могут использоваться для определения континента происхождения наркотика.
В в науке о продуктах питания, он использовался для определения состава пива, соуса сёю и корма для собак.
Он также применяется в «допинг-контроле », чтобы различать эндогенные и экзогенные (синтетические ) источники гормонов.
Точное измерение соотношений стабильных изотопов зависит от надлежащих процедур анализа, подготовки и хранения образцов.
Хондритовые метеориты классифицируются по соотношению изотопов кислорода. Кроме того, необычная сигнатура углерода-13 подтверждает внеземное происхождение органических соединений, обнаруженных в углеродистых хондритах, как в метеорите Мерчисон.
. описанные выше отношения стабильных изотопов относятся к измерениям соотношений встречающихся в природе. Научные исследования также основываются на измерении соотношений стабильных изотопов, которые были искусственно нарушены введением материала, обогащенного изотопами, в исследуемое вещество, процесс или систему. Изотопное разбавление включает добавление обогащенного стабильного изотопа к веществу с целью количественного определения количества этого вещества путем измерения полученных соотношений изотопов. Маркировка изотопов использует обогащенный изотоп для маркировки вещества, чтобы отслеживать его развитие, например, посредством химической реакции, метаболического пути или биологической системы. Некоторые применения изотопной маркировки полагаются на измерение отношений стабильных изотопов для достижения этой цели.
