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氧氣同位素在海洋研究中的應(yīng)用

2019-7-18 14:51:23

氧的同位素已知的有十二種,包括氧13至氧24,其中氧16、氧17和氧18三種屬于穩(wěn)定型,其他已知的同位素都帶有放射性,其半衰期全部均少于三分鐘。用途在于：生物呼吸、冶金和化工。但是同樣氧氣的同位素在海洋科學(xué)研究中也起到不少作用，科學(xué)家可以通過(guò)氧同位素?cái)?shù)值計(jì)算海水環(huán)境溫度。今天譜源氣體小編就大家來(lái)了解一下。

1953年Epstein等人根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，首次發(fā)表方解石的碳酸鈣溫度轉(zhuǎn)換方程式，經(jīng)過(guò)多位科學(xué)家研究并修正，于1991年Hays and Grossman綜合前人研究，并重新整理方解石同位素溫度方程式。碳酸鈣組成的另一種礦物－霰石的溫度轉(zhuǎn)換方程式，則是由Hudson and Anderson于1989年修訂完成。使用氧同位素?cái)?shù)值計(jì)算環(huán)境溫度時(shí)，除使用質(zhì)譜儀測(cè)量碳酸鈣物質(zhì)的氧同位素?cái)?shù)值外，也需估計(jì)碳酸鈣物質(zhì)形成時(shí)的周?chē)Ｋ跬凰財(cái)?shù)值，估計(jì)的方法則是利用已知的地質(zhì)證據(jù)，并考量可能影響海水氧同位素的各項(xiàng)因子推算而得。

目前已知影響海水氧同位素的因素，包括下列三者：一、冰川效應(yīng)：當(dāng)氧同位素較輕的水汽進(jìn)入高緯度地區(qū)形成降雪落下，此時(shí)輕的水分子就被封存在冰川中，直到融解，才能回到海洋。也因此有著較大冰川發(fā)育的冰期，海水氧同位素平均將比間冰期海水重約1.0～1,7‰左右。相反的，若今日冰川完全融化，全球平均海水氧同位素則會(huì)呈現(xiàn)-1.0‰的變化；二、鹽度和蒸發(fā)效應(yīng)：當(dāng)區(qū)域性的海水受到天水或河川淡水注入影響時(shí)，由于混入了氧同位素較輕的水體，因此使得海水氧同位素較輕，且越往高緯度地區(qū)由于來(lái)源的水體氧同位素越輕，將使得鹽度效應(yīng)更為明顯?，F(xiàn)今南極冰川氧同位素?cái)?shù)值約-50～-55‰，格陵蘭的冰芯氧同位素則約-32～-37‰，都較現(xiàn)今全球平均海水氧同位素0‰低許多；與降水事件相反的蒸發(fā)事件，也會(huì)影響區(qū)域海水氧同位素?cái)?shù)值，當(dāng)旺盛的蒸發(fā)作用進(jìn)行時(shí)，同位素?cái)?shù)值較輕的水分子持續(xù)脫離海水進(jìn)入大氣圈，會(huì)使得區(qū)域海水氧同位素相對(duì)其他地區(qū)海水來(lái)得重；三、巖石圈、水圈交換作用：屬于一種時(shí)間尺度長(zhǎng)達(dá)千萬(wàn)年的交換過(guò)程，如中洋脊附近的熱液作用和風(fēng)化作用等，由巖石圈釋放出來(lái)的O會(huì)改變區(qū)域的海水氧同位素?cái)?shù)值。

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