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气候研究与年代测定的“利器”——放射性碳同位素14C
来源:钡科瑞        2022-10-27 10:02:56        阅读:121
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       碳-14(14C)是碳元素的一种具放射性的同位素,由于具有放射性,可以被检测出来,因此常常作为标记物,利用放射性探测技术来追踪。从20世纪50年代至今,放射性碳同位素14C测量技术在考古学、地质学、海洋学、地球化学、古地理学等方面得到了广泛的应用。近年来,该技术也被逐步应用到食品科学、制药学、医疗等领域。

应用领域

1、甄别人为碳排放与自然碳通量

       “自上而下”的大气CO2源汇变化反演是评估碳中和行动有效性的一种有力手段。利用测定的大气CO2浓度、14CO2同位素等监测数据,结合大气传输模型和数据同化技术,估测出最佳的全球或区域尺度近地表碳通量,有效甄别人为碳排放与自然碳通量,从而实现碳中和行动效果的精确评估。

2、碳的捕获和储存

       放射性碳同位素14C测量可以应用于捕获碳的足迹,利用和储存碳足迹去检测电力和工业生产注入和储存化石燃料二氧化碳的泄漏。14CO2是化石燃料衍生二氧化碳的唯一直接、合适的示踪剂。

3、土壤碳循环

       放射性碳同位素14C测量可应用于土壤有机质、土壤CO2气体研究,土壤有机质的放射性测定,可以研究较长时间尺度的碳循环,而土壤CO2气体的放射性测定可以研究短期(季节变化和年变化)内碳的动态。同时放射性碳同位素也可用于土壤中细根周转时间的计算、土地利用变化等方面的研究。

4、年代测定

       放射性碳同位素测年本质上是一种用来测量剩余放射能的方法。动植物一生中都从二氧化碳中吸收14C,当它们死亡后,立即停止与生物圈的碳交换,其14C含量开始减少,减少的速度由放射性衰变决定。通过了解样品中残留的14C含量,就可以知道有机物死亡的年龄。14C的衰变需要几千年,正是大自然的这种神奇,形成了放射性碳定年的基本原理,使14C分析成为揭示过去的有力工具。

5、食品安全

       同位素溯源技术是国际上目前用于追溯不同来源食品和实施产地保护的有效工具之一,在食品安全污染物溯源领域有着广阔的应用前景,同时利用14C分析技术可以对酒类进行年份真伪鉴定,准确而快速,能为产品质量监管部门提供切实可行的鉴定手段,为广大消费群体的年份酒消费提供保障。

6、大气颗粒物源解析

       含碳气溶胶是细颗粒物的重要组成部分之一,对气候变化和人体健康具有重要影响。识别和定量细颗粒物来源贡献是制定城市和区域空气质量改善措施的基础。天然放射性碳同位素(14C)作为生物源示踪剂,可以有效地用于大气颗粒物来源分析,量化生物源和化石源相对贡献。

7、疾病的研究和诊断

       同位素标记和示踪技术在医学方面的应用,是目前从细胞水平进入到分子水平,对活体显示人体结构和病理变化的唯一方法。其研究领域已经深入到基因、核酸、蛋白质等,研究疾病发生、发展、转归与演变的过程,达到探索发病机制与正确诊断疾病的目的。采用放射免疫分析方法,在体外对患者体液中生物活性物质进行微量分析,能够快速有效地进行疾病的体外诊断。

 

测量方法

1、液体闪烁计数(LSC)

       液体闪烁计数(LSC)是一种通过液体闪烁探测器测定放射性活度的方法。样品为液体形式,并添加了闪烁体,当闪烁体与一个β粒子相互作用时会产生闪光。这种方法的缺点是制样较为繁琐、测量周期长且具有一定的危险性。

2、加速器质谱(AMS)

       通过直接测量14C原子数,使14C测定样品用量减少了3-4个数量级,测样时间缩短了近100倍。AMS设备具有精度高,速度快,样本量小等优点,但是设备体积庞大,购置成本和运行成本高昂,限制了该技术的应用普及范围。

3、光腔衰荡光谱技术(CRDS)

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       基于中红外饱和光腔衰荡光谱技术(CRDS)的光谱14C同位素分析仪,能够高频高精度定量测量 14CO214C,可以在30~60分钟内获得相关数据,这是在线测量大气中14CO2的全新选择;与此同时,通过我公司提供的CO2自动采样系统,可以实现大量空气样品的离线采样,并在实验室完成快速分析。与AMS相比,光谱分析仪方便快捷、成本低廉,为定量温室气体排放和化石燃料减排提供强有力的工具。

       放射性同位素测量技术应用广泛,在国家一系列重大攻关和研究课题中发挥着重要作用。因此检测结果的准确性、可靠性至关重要,而精准的测量离不开先进的测试设备和专业的检测实验室。

       钡科瑞(北京)检测技术有限公司是第三方特色同位素检测实验室,具有同位素检测CMA资质。目前,根据市场需要,公司拓展以往的14C 检测服务内容,能够检测固体、气体、液体等样品,可以为客户提供准确、可靠的14C测试数据,为“双碳”行动有效性评估提供、科学研究和企业生产提供多元化的测试服务支持。与此同时,公司提供高精度在线、走航和高精度无人机载多参数温室体(包含不限于CO CO2 CH4 N2O H2O等)的测试服务。

 

       钡科瑞(北京)检测技术有限公司是经北京市质监局认证、从事高质量同位素分析和元素分析测试的第三方实验室(CMA)。

       公司自2012年成立以来,先后引进多套激光同位素分析仪、同位素质谱仪、元素分析仪、高精度多组分温室气体分析仪等测试设备,同时引入了分析测试用的多种辅助设备、标准物质和耗材,如百万分之一的高精度天平、各种国际标准物质、NOAA温室气体标准气(浓度和同位素)等。目前,公司可提供碳、氮、水同位素检测、14C检测、元素分析、高精度温室气体在线/离线、走航和飞行等测试;可按需出具CMA认证报告,结果准确可靠。

       为提升行业竞争力,公司多次参与行业相关领域的检测标准制定和标准样品的定标工作,如地质行业水同位素标准和碳同位素检测标准的制定,国家海洋局标准样品的定标工作,中国科学院同位素标样定标工作等。

       公司成立10年来,已为生态环境部卫星中心、北京大学、中国地质大学、福建师范大学、中科院地理所、中科院地球所、中国地震局、中国林业科学院、吉林大学、沈阳大学、山西农大、山东农大、广西岩溶所、沈阳生态所等上百所国内知名高等院校、科研院所、企业和公司提供测试服务。

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