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学科介绍-地球化学

GeoSHAO 2021-4-28 12:55

地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的交叉学科。 自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。 地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。 从19世纪开始，一些工业国家逐渐开展系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。 1838年，德国舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。 19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破，为地球化学的形成奠定了基础。 1908年，美国克拉克发表《地球化学资料》一书。挪威戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》中指出化学元素在地球上的分布，这使地球化学从主要研究地壳的化学纽成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。 1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构——生物地球化学实验室。 1907年美国化学家博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30～40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、钾-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善，使同位素地质年代学初具规模。 在这个时期，中国在元素地球化学、同位素地质年代学方面也取得了一批重要成果。 地球化学主要研究地球和地质体中元素及其同位素的组成，定量地测定元素及其同位素在地球各个部分(如水圈、气圈、生物圈、岩石圈)和地质体中的分布；研究地球表面和内部及某些天体中进行的化学作用，揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律；研究地球乃至天体的化学演化，即研究地球各个部分，如大气圈、水圈、地壳、地幔、地核中和各种岩类以及各种地质体中化学元素的平衡、旋回，在时间和空间上的变化规律。 基于研究对象和手段不同，地球化学形成了一些分支学科。 元素地球化学是从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发， 比如已经测得太阳系各行星形成的年龄为45～46亿年，太阳系元素的年龄为50～58亿年等等。另外在矿产资源研究中， 有机地球化学是研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究就是有机地球化学的重要内容之一。 天体化学是研究元素和核素的起源，元素的宇宙丰度，宇宙物质的元素组成和同位素组成及其变异，天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。 环境地球化学是研究人类生存环境的化学组成化学作用、化学演化及其与人类的相互关系，目前是人们未来研究的热门方向。 矿床地球化学是研究矿床的化学组成、化学作用和化学演化。着重探讨成矿的时间、物理化学条件、矿质来源和机理等问题。它综合元素地球化学、同位素地球化学、勘查地球化学和实验地球化学等分支学科的研究方法和成果，为矿产的寻找、评价、开发利用服务。 区域地球化学是研究一定地区某些地质体和圈层的化学组成、化学作用和化学演化，为划分元素地球化学区和成矿远景区提供了依据。 勘查地球化学是通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究， 导致发现地幔组成的不均一性(垂向的和区域的)， 在研究方法上，地球化学综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术，形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。这些方法主要包括： 在思维方法上，对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理，广泛采用归纳法，得出规律，建立各种模型，用文字或图表来表达，称为模式原则。 如量子力学、化学热力学、化学动力学核子物理学等，以及电子计算技术的应用使地球化学提高了推断能力和预测水平。 地球化学的分析测试手段也将更为精确快速，微量、超微量分析测试技术的发展，将可获得超微区范围内和超微量样品中元素、同位素分布和组成资料。 地球化学的发展过程大致可以分为3个时期： 萌芽时期 19世纪一些工业先进国家逐渐开展的系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。 1838年，德国C.F.舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。 19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破（如放射性的发现），为地球化学的形成奠定了基础。 形成时期 1908年，美国F.W.克拉克发表《地球化学资料》一书，1924年出版了第五版。在这部著作中，克拉克广泛地汇集和计算了地壳及其各部分的化学组成，明确提出地球化学应研究地球的化学作用和化学演化，为地球化学的发展指出了方向。挪威V.M.戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》(1923～1938)中，指出化学元素在地球上的分布，不仅与其原子的物理化学性质有关，而且还与它在晶格中的行为特性有关。这使地球化学从主要研究地壳的化学组成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。苏联В。И.维尔纳茨基和А。Е.费尔斯曼共同建立了苏联的地球化学学派。 1922年费尔斯曼发表《俄罗斯地球化学》一书，系统论述了各地区的地球化学，是第一部区域地球化学基础著作。 1924年维尔纳茨基发表了《地球化学概论》一书，首次为地球化学提出了研究原子历史的任务，最先注意到生物对于地壳、生物圈中化学元素迁移、富集和分散的巨大作用。 1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构──生物地球化学实验室。30年代费尔斯曼出版了《地球化学》(4卷)，多方面分析了地壳中各种原子运移的规律。与此同时，放射性衰变规律的认识、同位素的发现、质谱仪的发明与改进，导致了同位素地球化学，特别是同位素地质年代学的开拓。 1907年美国化学家B.B.博尔特伍德发表了第一批化学铀－铅法年龄数据。30～40年代铀－钍－铅法、钾－氩法、铷－锶法、普通铅法、碳－14法等逐步发展完善，使同位素地质年代学初具规模。 发展时期 50年代以后，地球化学除了继续把矿产资源作为重要研究对象以外，还开辟了环境保护、地震预报、海洋开发、农业开发、生命起源、地球深部和球外空间等领域的研究。地球化学分析手段飞速发展，广泛应用超微量、高灵敏度的分析测试技术和仪器，配合电子计算机的使用，不仅可获得大量高精度的分析数据，而且可以直接揭示样品中难于观测的元素及其同位素组成的细微变化和超微结构。一些新的年代测定法，如铀系法、裂变径迹法、氩－40/氩－39法、钐－钕法、热释光法等相继成熟，使同位素地质年代学方法更加完善。 在这个时期，中国在元素地球化学、同位素地质年代学方面取得了一批重要成果，如1961年李璞等发表了中国第一批同位素年龄数据；1962年黎彤等发表了中国各种岩浆岩平均化学成分资料；1963年中国科学院完成了中国锂铍铌钽稀土元素地球化学总结，提出了这些矿种的重要矿床类型和分布规律。 分支学科 基于研究对象和手段不同，地球化学形成了一些分支学科。 元素 它从岩石等天然样品中化学元素含量与组合出发，研究各个元素在地球各部分以及宇宙天体中的分布、迁移与演化。在矿产资源研究中，元素地球化学发挥了重要作用，微量元素地球化学研究提供了成岩、成矿作用的地球化学指示剂，并为成岩、成矿作用的定量模型奠定了基础。 同位素 根据自然界的核衰变、裂变及其他核反应过程所引起的同位素变异，以及物理、化学和生物过程引起的同位素分馏，研究天体、地球以及各种地质体的形成时间、物质来源与演化历史。同位素地质年代学已建立了一整套同位素年龄测定方法，为地球与天体的演化提供了重要的时间坐标。已测得：太阳系各行星形成的年龄为45～46亿年，太阳系元素的年龄为50～58亿年。在矿产资源研究中，同位素地球化学可以提供成岩、成矿作用的多方面信息，为探索某些地质体和矿床的形成机制和物质来源提供依据。 有机化学 研究自然界产出的有机质的组成、结构、性质、空间分布、在地球历史中的演化规律以及它们参与地质作用对元素分散富集的影响。生命起源的研究是有机地球化学的重要内容之一。包括两方面：一是对生命前期有机物质演化及前寒武纪古老岩石中生命痕迹的探索；二是根据天体演化规律，进行地球上早期生命及生命起源机制的模拟实验。有机地球化学建立的一套生油指标，为油气的寻找和评价提供了重要手段。 天体化学 研究元素和核素的起源，元素的宇宙丰度，宇宙物质的元素组成和同位素组成及其变异，天体形成的物理化学条件及在空间、时间的分布、变化规律。 环境化学 研究人类生存环境的化学组成、化学作用、化学演化及其与人类的相互关系，以及人类活动对环境状态的影响及相应对策。环境地球化学揭示了某些疾病的地区性分布特征及其与环境要素间的关系。 矿床化学 研究矿床的化学组成、化学作用和化学演化。着重探讨成矿的时间、物理化学条件、矿质来源和机理等问题。它综合元素地球化学、同位素地球化学、计算地球化学、勘查地球化学和实验地球化学等分支学科的研究方法和成果，为矿产的寻找、评价、开发利用服务。 区域化学 研究一定地区某些地质体和圈层的化学组成、化学作用和化学演化，以及元素、同位素的循环、再分配、富集和分散的规律。它为解决区域各类基础地质问题、区域成矿规律和找矿问题以及区域地球化学分区与环境评价等服务。区域地球化学揭示的元素在空间分布的不均匀性，为划分元素地球化学省和成矿远景区提供了依据。 勘查化学 通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究，找出异常地段，以便缩小和确定找矿及勘探对象。除直接为矿产资源服务外，它也是环境评价及国土规划的重要参考。 地球化学的一些重大成果是各分支学科综合研究的结果。如陨石、月岩与地球形成的同位素年龄的一致，表明太阳系各成员形成独立宇宙体的时间是大致相同的。又如微量元素和同位素研究，导致发现地幔组成的不均一性（垂向的和区域的），提出了双层地幔模型，加深了对地球内部的认识。天体化学、微量元素和同位素地球化学研究，还为新灾变论提供了依据。 研究方法 综合地质学、化学和物理学等的基本研究方法和技术形成的一套较为完整和系统的地球化学研究方法。包括： 野外地质观察、采样；天然样品的元素、同位素组成分析和存在状态研究；元素迁移、富集地球化学过程的实验模拟等。 在思维方法上，对大量自然现象的观察资料和岩石、矿物中元素含量分析数据的综合整理，广泛采用归纳法，得出规律，建立各种模型，用文字或图表来表达，称为模式原则。 随着研究资料的积累和地球化学基础理论的成熟和完善，特别是地球化学过程实验模拟方法的建立，地球化学研究方法由定性转入定量化、参数化，大大加深了对自然作用机制的理解。现代地球化学广泛引入精密科学的理论和思维方法研究自然地质现象，如量子力学、化学热力学、化学动力学、核子物理学等，以及电子计算技术的应用使地球化学提高了推断能力和预测水平。在此基础上编制了一系列的地质和成矿作用的多元多维相图，建立了许多代表性矿床类型成矿作用的定量模型和勘查找矿的计算机评价和预测方法。 发展展望 地球化学研究正在经历3个较大的转变：由大陆转向海洋；由地表、地壳转向地壳深部、地幔；由地球转向球外空间。 地球化学的分析测试手段将更为精确、快速。微量、超微量分析测试技术的发展，将可获得超微区（微米）范围内和超微量（微克）样品中元素、同位素分布和组成资料。金属稳定同位素地球化学、低温地球化学、超高压地球化学、稀有气体地球化学、比较行星学等很有发展前景。 20世纪90年代的地球化学，除继续为矿产资源、环境保护等作出贡献外，还将为“全球变化──地圈和生物圈十年”，“国际减灾十年”，大陆超深钻、行星探测、深海观察、不同比例尺地球化学图等提供新的成果。

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警示警惕放化疗病患家庭居住的有害排放

fmjzjn 2020-6-24 23:39

警示警惕放化疗病患家庭居住的有害排放 我的观点 应当利用地下管网进行分散集约的排放气体处理，有效控制人居环境的污染物管网释放口的有害排放。 1、目前的粪便处理没有医药排放物的处理要求； 2、接受放化疗的病患大都采用用药后回家排放； 3、排泄物排放时出现挥发的污染已经形成次生灾难； 4、小区的化粪池是放化疗药物集聚释放的污染源； 5、通用的放化疗药物经人体排放后再夏季都会汽化； 6、不论合成药物、生物药物进入人体在排泄物大都会因化粪池的发酵汽化释放； 7、举例：药品的气味是因为在开放环境的芳香烃汽化，糖尿病治疗酮体气味、痛风病治疗尿骚气味都是药物放反应体的释放。

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南极雪中发现星尘来自何方？

zhpd55 2019-8-21 16:21

南极雪中发现星尘来自何方？ 诸平 Scientists Discover Star Dust in Antarctic Snow Researchers in Antarctica turned up a large amount of a form of iron likely forged in nearby supernova explosions. Antarctica-Snow.jpg Scientists melted down more than 1,000 poundsof snow from Antarctica and found evidence that the leftover pieces of iron that they found were forged outside of our solar system. 回来已经整整一个月了，一致定不下心来更新自己的博客，今天宝鸡下雨，天气凉快多了，坐下来看看科学新闻，写一点读后感，仅供参考。 据美国物理协会科学内幕（ Inside Science, American Institute of Physics ） 2019 年 8 月 20 日（当地时间）提供的消息，在德国南极考察 Kohnen 站（ Kohnen Station ）附近的积雪样品中发现了 60 Fe (iron-60) 。 一组科学家从南极洲带回 500 公斤的新鲜雪样品，将其融化，并过滤掉残留的颗粒。对其进行分析，分析结果令人惊讶 : 雪中含有大量的铁元素 60 Fe (iron-60) ，而这些铁元素并不是地球上自然产生的。 其他科学家此前也在深海地壳中发现了同样稀有的铁同位素 60 Fe (iron-60) 。这种被称为 Fe-60(iron-60) 的元素比地球上最常见的 Fe 元素多 4 个中子。但是地壳中的铁 60 很可能在数百万年前就在地球表面定居下来了，这与南极洲在过去 20 年里积累的新鲜雪样品中发现的铁 60 形成了鲜明的对比。 这项研究的主要作者是来自澳洲堪培拉的澳大利亚国立大学 (Australian National University in Canberra) 的物理学家多米尼克·科尔 (Dominik Koll) 。多米尼克·科尔说：“这是首次有证据表明，有人最近在南极积雪样品中看到了一些 Fe 的同位素。”相关研究结果已经于 2019 年 8 月 12 日，在《物理评论快报》（ Physical Review Letters ）上发表—— Dominik Koll, Gunther Korschinek, Thomas Faestermann, J. M. Gómez-Guzmán, Sepp Kipfstuhl, Silke Merchel, and Jan M. Welch. Interstellar 60 Fein Antarctica . Physical Review Letters , 2019,123: 072701 – Published 12 August 2019. DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.072701 从尘埃到流星，外层空间的物体经常落到地球上，但它们通常由与地球相同的材料构成，因为太阳系中的所有物体，包括太阳本身，都是由数十亿年前相同的构件组装而成的。由于 60 Fe 不在这些常见物质之列，它一定是从太阳系以外的某个地方来的。 美国哈佛大学的天文学家 Avi Loeb 说： “( 星际 ) 流星是非常罕见的事件。然而，流星的尺寸越小，其数量就越多 ” 。尘埃颗粒应该更频繁地落在地球表面，但从周围无数的其他颗粒中要把它们挑出来是一项艰巨的任务。 但在南极，研究人员需要考虑这些 60 Fe 的同位素可能来源于地球，比如核电站和核武器试验等。多米尼克 · 科尔和他的同事估计了核反应堆、核武器试验以及 2011 年福岛核电站灾难等核事故能产生多少 60 Fe ，他们的计算结果微乎其微。通过研究其他同位素，如 53 Mn ，他们还排除了宇宙射线的任何重要贡献。因为宇宙射线与尘埃和陨石相互作用时会产生 60 Fe 。 多米尼克 · 科尔说 :南极雪样品中 留下来的铁同位素含量是他们预期的数百倍。“这的确让人难以置信”。美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所（ Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts ）的地球化学家 Bernhard Peucker-Ehrenbrink 也认为，科尔的团队显然发现了大量星际铁。“进行这些测量非常困难。你实际上是在计算单个原子，”同时衡量背景辐射的贡献。他说 : “从半吨冰中提取这种物质并非易事。” 科尔和他的同事们关注铁的同位素 60 Fe ，是因为它非常罕见，但也不是很稀有，而且其寿命很长，半衰期为 260 万年。许多其他可能来自星际陨落岩石的同位素并非如此稳定，半衰期如此之短，以至于科学家无法在它们衰变消失之前找到它们。 除了所有的光和热，恒星在其一生中还会抛出各种各样的微小粒子。但当恒星较年轻时，它们通常会释放出较轻的“金属”，比如碳和氧。这是因为天文学家倾向于把比氦重的元素称为“金属”。随着老化，大质量恒星和某种类型的超新星发生爆炸，经过数千年的时间将大原子核融合成更大的原子核，可以喷出更重的金属粒子，包括 60 Fe 和 56 Fe 。铁通常是一颗恒星在产生能量的同时所能产生的最后一种元素。然而，只有比太阳大几十倍的恒星才能形成铁同位素，这意味着在南极洲发现的 60 Fe 来源于太阳系之外。 科尔说 : “它一定是一颗超新星，离我们还没有近到足以杀死我们的地步，但也没有远到在太空中被稀释到无影无踪的程度。” 这意味着我们的星球很可能是在穿越星际云 ( 也被称为局部绒毛 ) 的过程中收集到这些散落的粒子的。这一跨越 30 光年的区域，是太阳系目前正在穿越和即将离开的区域，很可能是由大质量恒星爆炸形成的，它们将外层的热气体吹向太空。 然而，在我们的恒星附近现在还没有超新星爆发，因此很难确定富含同位素的尘埃究竟来自何处。科尔希望更多的数据，比如深入更深、更古老尘埃的冰芯，能够为这个故事增添更多的内容。这样的研究将进一步探索过去，并能更精确地揭示这种外来尘埃何时开始散布在我们的星球上。更多信息请注意浏览原文或者相关报道。 Interstellar iron isn't missing, it's just hiding in plain sight ABSTRACT Earth is constantly bombarded with extraterrestrial dust containing invaluable information about extraterrestrial processes, such as structure formation by stellar explosions or nucleosynthesis, which could be traced back by long-lived radionuclides. Here, we report the very first detection of a recent 60 Fe influx onto Earth by analyzing 500kg of snow from Antarctica by accelerator mass spectrometry. By the measurement of the cosmogenically produced radionuclide 53 Mn , an atomic ratio of 60 Fe / 53 Mn = 0.017 was found, significantly above cosmogenic production. After elimination of possible terrestrial sources, such as global fallout, the excess of 60 Fe could only be attributed to interstellar 60 Fe which might originate from the solar neighborhood.

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困扰同行20多年的学术问题终告解决

热度 2 Amsel 2018-9-21 11:38

　　我最新的文章“Depletion of 13C in residual ethane and propane during thermal decomposition in sedimentary basins”（沉积盆地乙烷和丙烷分解过程中13C的贫化）终告发表，发表于Organic Geochemistry杂志，今天收到了50天免费下载的链接： https://authors.elsevier.com/a/1Xm4ZXLtI-T0e 　　这篇文章，看起来只是解决一个问题，但实际上回答了天然气成因的国内外三个或者四个大问题。 　　一个问题是页岩气高成熟阶段的乙烷和丙烷同位素倒转，即，随成熟度增加，乙烷和丙烷更加贫13C。这和通常的动力学分馏相反。这个问题是在10年前，随着巴奈特页岩气的开发，开始引人注意的。之后研究人员发表了很多文章试图来解释这个问题，惭愧的是我2013年在Chemical Geology上也发了一篇，认为“干酪根裂解气”和“油裂解气”混合是造成同位素异常的原因。但我随后在Hess工作时就发现，这种混合不符合高成熟阶段烃源岩内的物料平衡。遗憾的是这篇文章已经误导了很多研究者。 　　 　　另一个问题是鄂尔多斯盆地奥陶系天然气的气源。这些天然气碳同位素的特征，实际和后来的巴奈特页岩气很相似。因为乙烷很贫13C，按照通常的天然气划分指标，就归结为海相碳酸盐岩气；于是，奥陶系气藏的天然气被认为贫有机质碳酸盐岩形成的。这又涉及到国内一个更大的问题，即，中国广泛分布的古生界贫有机质碳酸盐岩是不是烃源岩？从物料平衡、石油地质分析、国内外油气藏对比等多个角度考虑，这种贫有机质碳酸盐岩不会成为油气藏的源岩。那么，乙烷的天然气特征必须重新解释。 　　 　　最后一个问题就是无机成因天然气的问题。上面说的是乙烷丙烷随母质成熟度而贫13C，这是一种倒转；另一种倒转是甲烷、乙烷和丙烷依次更贫13C。后面一种倒转，长期被认为是费托反应合成天然气的特征。松辽盆地1990年代中期发现了这种特征的天然气，所以一直被认为地球深部费托反应合成的，也就是无机成因天然气，或者“非生物成因天然气”。但是地质证据不支持这些天然气是深部来源的。此外，甲烷、乙烷和丙烷的13C倒转，在高成熟页岩气中也发现得越来越多。 　　 　　我们的文章，说明的是，如果乙烷和丙烷分解是部分可逆的，那么残留的乙烷和丙烷就可以变得贫13C。所以上面种种现象，其实都是在高成熟阶段，乙烷丙烷部分可逆分解造成的结果。 　　 　　同行肯定知道这篇文章的重要程度，所以最先投往GCA。但是GCA始终建议改投，即使争取到送审、审稿人同意修改发表之后，编辑部依然要求改投。不过，在我最近多读了GCA的一些参考文章之后，发现这篇文章简洁得有些单薄，确实不符合GCA的口味。 　　 　　无论如何，困扰二十多年的学术问题，终于有了简明的答案。我刚把文章链接用邮件发给了一下石油地球化学同行，一位同行的评价是，我现在的解释“quite eloquent”。这也是我最感欣慰的评价。

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[转载]中国核技术应用发展现状与趋势

pewwy 2018-8-15 17:14

杜静玲,赵志祥,刘文平,王国宝,彭伟,陈殿华,王传祯等.中国核技术应用发展现状与趋势 .同位素,2018,31(3):180-187. 中国核技术应用发展现状与趋势.pdf

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宇宙元素家族的兴衰秘辛

热度 19 kiwaho 2017-5-6 10:39

元素家族按其核内质子数的多寡论资排辈，每家的兄弟姊妹就是其同位素。如果来一次“人口”普查的话，能窥探各家难念的经，揭示其兴衰的历史秘辛，或许还能从大自然那里得到深奥的启示。 先从两头说起。 众所周知的氢是第一号家族，也是全宇宙保有量最多的元素，更是人体不可或缺的组成元素，它和氧的组合就是普通得不能再普通的水了。健在的仅俩：氕1H和氘2H。氘氚核聚变更被寄予未来能源之星的厚望。 铀家是现世可现用的序数最高，位居92号 的重核家族。人类生活早已间接地与其发生关系：家喻户晓都在用的电力能源，很大一部分来自铀家老幺235U核裂变。它粉身碎骨既能造福人类，也能毁灭人类，所以要防止核武扩散。 再瞅一眼那些也许大自然原本就不愿创生的家族，可能由于它们个个都太重，大自然的基本粒子质子和中子不够用，即便造出来也大同小异，且与铀和钍的衰变产物雷同，故而没让他们投胎，被当作腐败的“大老虎”提前打掉了。 这些共有7 个家族：镤Pu 91 号，锕Ac 89 号，镭Ra 88 号，钫Fr 87 号，氡Rn 86 号，砹At 85 号，钋Po 84 号。 再说绝户的低序号家族。 很不幸，历史的漫漫长路上， 岁月这个无情无义又无敌的杀手，干掉 了两个家族：锝Tc 43 号，以及钷Pm 61 号。眼看这俩家的前后院邻居家家活得美滋滋的，我就深深替这两家惋惜！ 其中最不幸的一家是Pm 钷，盘古开天地后不到18 年，这家就夭折了一半。另一个序号仅43 的Tc锝家族，也只熬了410 万年就夭折了一半。 锝元素在肿瘤治疗医学领域大有用途，可惜只能用昂贵的粒子对撞机人工合成，算是不得已的替天行道吧。 绝户的规律：序数都为奇数，两户相差18，尤其是核结构极不稳定。其实也可说没规律，死记43和61两号就行。 给人类的启迪：锝钷两家“血”的教训暗示我们，组建或发展壮大队伍的时候，一定不要让 核心的强势 成员恰好43或61个， 最多也不要超过92（铀）个。 否则激烈的内斗一定会导致分崩离析。 仅举3例：梁山好汉108将的大结局只能是垮掉；中共政治局委员数25人相当于稳定的独子锰家；还有人担心美国的加州会分裂出去，简直杞人忧天，殊不知50个州组成的合众国相当于超级稳定的锡大家！ 幸好大自然虽然缺了锝，但并不缺德，剩下的元素家族，除了铀和钍之外，家家拿到了永垂不朽的保证书。 铀家基本半条命没有了，因为该家老大238U 其半衰期45 亿年，尽管老幺235U 半衰期仅7 亿年，但另外半条命那还要苟延一段时间。 地球的诞生至今已有45 亿年了，据此可估算铀家老幺已经时日不多了，这就是为何裂变核燃料即将用罄的根本原因。 钍家族半命140亿年，据称宇宙奇点大爆炸已经过去140亿年，那就是说钍家的半边门已垮了。近年来，以钍代铀下一代核燃料的研究很火，但仍未进入商业阶段。 家丁最最旺的 要数锡Sn 50 号元素，兄弟姐妹10口 健在，大家风范全宇宙独此一家： 112Sn 、114Sn 、115Sn 、116Sn 、117Sn 、118Sn 、119Sn 、120Sn 、122Sn 、124Sn 。 这个锡家独受造物主垂青，堪称天然的宇宙核心家庭，天意要让 锡大大万岁，万万岁 ！ 锡家尊为名门望族的理论自信在于：质子为中等偶数50，原子量中庸，介于最苗条的氢1H和最肥胖的铀238U之间，存在10个同位素的稳定谷。 锡的重要功效就是焊接，它是焊锡丝的主要成分。从下图元素周期表可见，锡稳居中央，是团结前后左右全部群众元素的枢纽。 从人生哲学上看， 成功人士都学会了锡的焊接本领， 将自己牢固地“焊接”于各种高价值的人际关系，和社会关系的网络中。尤其在中国， 不会搞关系要么寸步难行，要么怀才不遇而终一事无成。 最后看看独子家庭有哪些： 铍Be 4 号的9Be ，氟F 9 号的19F ，钠Na 11 号的23Na ，铝Al 13 号的27Al ，磷P 15 号的31P ， 钪Sc 21 号的45Sc ，锰Mn 25 号的55Mn ，钴Co 29 号59Co ，砷As 33 号的75As ，钇Y 39 号的89Y ，铌Nb 41 号的93Nb ，铑Rh 45 号的103Rh ，碘I 53 号的127I ，铯Cs 55 号133Cs ，镨Pr 59 号的141Pr ，铽Tb 65 号的159Tb ，钬Ho 67 号的165Ho ，铥Tm 69 号的169Tm ，金Au 79 号197Au ，铋Bi 83 号的209Bi，钍Th 90号的232Th 。 独子家族的起码规律：序数或质子数为奇数，中子数为偶数，但铍和钍例外。 还有不少二胎家族，与独子家族类似，都是“计划生育”的模范。 特定元素的稳定同位素个数在3至9之间，属于多子家族，且绝大部分质子数是偶数。我就不一一列举了，有兴趣的读者自己深挖。 给人类繁衍的启示：宇宙共有254种稳定核素，分布在80个元素家庭，每户平均254/80 = 3.2“口”，这暗示着人类社会推行独生子女是违背天意的，最好顺天意每家平均生育3.2名子女！ 名字最变态的家族：51 号 锑 Sb ，英文Antimony ，意即跟钱过不去，怪不得中文是SB，再傻的人也爱钱啊 ！当然，假设有朝一日共产主义实现了，到那时金钱真的会成为粪土，这得另当别论。 名字最让人喜爱的是已经绝户的 钷，英文Promethium，它代表的是给人类带来火种的希腊大神：普罗米修斯。该家的同位素，科学界研究得很不充分，我非常不满意。研究透了，说不定能给人类真的带来取之不尽的清洁能源呢！ 我已经找好接替235U 铀的新核能同位素，但已不靠裂变或聚变释放能量。它的核废料将无任何负面作用，对人体完全无害，可惜能量密度仅为铀的2% ，约2000GJ/kg，可喜的是仍然至少达到常规化学反应的1至10 万倍以上！且 功率密度或可 大过铀堆，理论上限23MW/kg。 该同位素 肯定不会是储量很大的元素，且一定不会出自独子家族，在其家族内的丰度一般是垫底的，但分离难度比铀浓缩低的多。其实大自然早就钦定好了少数同位素可以用于核能，且一定不会让其轻易获取。可怜人类至今仅知道铀家的235U：其家族内丰度仅占0.7%，还要费老鼻子劲开动大量离心机阵列，才能与占99.3%的废材老大238U分离开来。 倒底是啥同位素？卖个关子，暂时不告诉你！一旦公开，作为下一个全球战略资源，势必极大冲击矿产资源的市场。

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白云鄂博矿床氢、氧、碳同位素特征及其成因意义

readnet 2017-5-2 16:22

白云鄂博矿床氢、氧、碳同位素特征及其成因意义 陈辉 1993 关键词： 白云鄂博 矿床 成因 同位素 氢同位素 氧同位素 碳同位素

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冰封的气候年鉴——Crafoord奖获得者Willi Dansgaard成就解读

热度 1 sciencepress 2016-9-26 15:08

Crafoord奖获得者系列解读—— 利用冰芯进行古气候重建对研究过去全球变化至关重要。最早认识到格陵兰冰盖中记录着地球过去气候变化历史的人是丹麦古气候学家、哥本哈根大学 教授 Willi Dansgaard 。他通过对降水稳定同位素比率变化的研究，提出了冰芯古气候研究的思想；通过对格陵兰冰芯记录的研究，使人们对过去气候变化取得了革命性的认识。 1995年，Crafoord地球科学奖授予了Dansgaard和Nicholas Shackleton教授，其理由是他们在发展和应用同位素地质分析方法进行第四纪气候变化研究方面做出了奠基性的工作。除此之外，Dansgaard教授还曾获得过Seligman Crystal奖、Tyler奖、Vegas奖章和Hans Egede奖章等。 1 早期学术生涯 Dansgaard于1922年出生在丹麦哥本哈根，他在哥本哈根大学学习物理学，毕业后在丹麦气象研究所参加工作。1947年，他前往位于格陵兰西北部 的 Disko 岛开展地磁观测与研究。格陵兰神奇、广袤、严酷与美丽的自然环境，使Dansgaard为之着迷。正是这第一次在格陵兰工作的经历，成了他一生为格陵兰科学事业奋斗的开始。正如Dansgaard自己所说： 尽管我没有想当一个极地英雄的雄心壮志，也没有成为一个极地英雄，但我经历了英雄们所经历的美妙世界，并努力为探索这个世界做出自己的一点贡献。 在丹麦气象研究所工作一段时间后，Dansgaard转到丹麦气象局工作。第二次世界大战后，西方国家迅速发展气象观测与天气预报服务。随着无线电通讯技术的发展，以及无线电探空仪在气象观测中的应用，使当时的气象观测与研究不仅向国际化方向发展，而且向三维空间发展。在这种趋势下，Dansgaard认为气象学是一个 比地磁学 更为激动人心的研究领域，于是在1951年回到哥本哈根大学，从事他热爱的气象与气候学的研究与教学工作，在那里一直工作到1992年退休。 2 水稳定同位素研究 Dansgaard开创了地球物理的一个新领域——稳定同位素气象学，其主要成就有： 创立了稳定同位素气象学 。1952年6月21日，哥本哈根是阵雨天气。当在家休息的Dansgaard看到屋外的阵雨时，便思考雨水的稳定同位素组成问题：这次阵雨和下次阵雨的雨水中稳定同位素组成会发生变化吗？他将空的啤酒瓶安上漏斗，放在屋外的草坪上收集雨水。每次收集完一个降水样品，立刻把样品装入密封容器中。 后来当他把雨水样品的稳定同位素组成分析结果与天气过程对比时， 奇迹出现了——在暖锋过境之前的阵雨水样中，其雨水中 d 18 O 值是相对一致的，而在锋面系统过境时降水中 d 18 O 值变化是显著的。 基于饱和水汽的稳定同位素分馏过程，Dansgaard从理论上推导和计算了凝结温度对降水中 d 18 O 值的影响，并发现计算结果与观测值非常一致。这也为当时相关研究所揭示的冰川融水中 d 18 O 值较海水、内陆湖水、大气水汽中 d 18 O 值偏小的原因给出了合理的解释。 Dansgaard这一小小的实验及其发现，开创和奠定了稳定同位素气象学的基础，具有划时代的意义。 发现了大气降水稳定同位素比率变化的温度效应和降水量效应。 1961年国际原子能机构水资源研究计划和世界气象组织共同发起和组建了全球大气降水样品收集网络系统，Dansgaard参与了该项工作。他对全球降水稳定同位素从观测事实到理论分析进行了系统研究， 不仅发现了降水稳定同位素比率变化的温度效应（这一点为冰芯古气候研究奠定了科学基础）和降水量效应，还提出了过量氘的概念，并指出了其环境指示意义。 这些成果以“ Stable isotopes in precipitation ”为题，于1964年发表在 Tellus 杂志上。 该文是降水稳定同位素研究领域的经典论文，是从事水稳定同位素和冰芯古气候等方面研究人员和研究生的必读文献。 3 冰芯古气候研究 负责格陵兰第一支透底冰芯研究的C. C. Langway教授认为， Dansgaard教授 在冰芯古气候领域做出了开创性的贡献： 提出了冰芯古气候研究的科学思想。 1950s初，当Dansgaard发现温度对降水中稳定同位素比率变化具有控制作用时，他提出了一个大胆的预言： 格陵兰冰盖冰雪中存在明显的年层，分析这些年层中水稳定同位素比率值的变化，并根据降水稳定同位素比率值与温度之间的关系，就可以揭示出过去几百年的气候变化。这就是利用冰芯重建古气候变化的科学思想！ 基于国际格陵兰冰川考察计划获得的浅粒雪芯，Dansgaard首次利用冰（雪）芯建立了1910年至1950s末格陵兰地区的气温变化，并揭示出1920~1945年是一个温暖时期，进入1950s气候存在变冷的信号。这一研究拉开了冰芯古气候研究的序幕。 建立了世界上第一个长时间尺度的冰芯古气候记录。 Camp Century 是 冷战时期 美国军方在格陵兰冰盖西北部冰面上建立的一个营地，他们在该营地的粒雪层中开挖坑道，进行各种试验。1964年，Dansgaard来营地考察时发现，来自美国陆军CRREL的技术人员在一个坑道内进行冰芯钻取。考察结束后，他 给美国陆军CRREL的相关负责人C. C. Langway教授提交了关于该冰芯的一个研究计划，从而 加入到了该研究队伍中，并与C. C. Langway教授开始了长期的合作研究关系。 1966年夏季，世界上第一支透底深冰芯在Camp Century营地钻取成功，长度为1390m。Dansgaard通过对该冰芯不同深度的1600个样品中 d 18 O 的分析，建立了世界上第一个长时间尺度的冰芯气候记录，揭示了末次冰期以来完整的气候变化过程。自此，冰芯科学研究便步入古气候与环境研究的国际舞台，在古气候科学研究中具有里程碑的意义。 发现了末次冰期时的气候突变事件——D-O事件。 Dansgaard认识到开展冰芯古气候研究的科学价值，于是建立了自己的冰芯研究团队，于1981年在格陵兰南部Dye 3地点成功地钻取了2038m透底冰芯，并对该冰芯进行了共计61000多个样品的高分辨率采样，分析了该冰芯中 d 18 O 记录， 发现末次冰期时存在多次气候突变事件。在当时人们普遍认为末次冰期时气候是相对稳定的情况下，Dansgaard的发现引起了古气候学界的巨大震动。 1987年召开的欧美科学家联席会议发起了欧美联合的格陵兰中部冰芯钻取计划 。Dansgaard领导的GRIP冰芯计划，于1992年夏季成功地钻取了长3029m的透底冰芯。GRIP冰芯清晰地揭示出，在末次冰期时存在24个气候突变事件。这些气候突变事件是Dansgaard教授在Dye 3冰芯记录中首先发现的，之后被Hans Oeschger教授所证实并给出解释。 因此以他们的名字来命名这些气候突变事件为Dansgaard-Oeschger Events，即D-O事件。D-O事件的发现，使人们对末次冰期时的气候变化有了革命性的认识。 Dansgaard教授是冰芯古气候研究的第一人。他在面对自然界时，不仅在“想”（科学思想）、在“做”（科学实践），而且在“究”（理论深究）。他在探索科学和追求科学过程中的“想”、“做”、“究”精神，是我们科技工作者学习的榜样。只有想前人未想、做前人未做的事情，并追寻科学的真谛，才能做出具有里程碑和划时代意义的科学成就。 本文摘编自《中国科学: 地球科学》2016年第10期发表文章， 全文 链接如下，欢迎免费阅读： http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/46/10/10.1360/N072016-00135?slug=full text Crafoord奖获得者解读系列： 2014年Crafoord奖获得者Peter Molnar成就解读 有战略眼光的地球化学家——Crafoord 奖获得者Claude Jean Allègre解读 给深海沉积以生命的人——深海氧同位素之父Nicholas John Shackleton解读

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多生态系统间同位素生态位差异比较： SIBER（SIBER）in R

meiweipingg 2016-5-30 22:50

同步更新于自媒体，完整版请查阅： 新位置 https://cran.r-project.org/web/packages/SIBER/vignettes/Introduction-to-SIBER.html SIBER (SIBER package)是用来比较“两个生态系统之间”的同位素差异（overlap percentage）。 #-------- step1. Setting up our R session for this demonstration ------------------------- rm(list=ls()) graphics.off () library(SIBER) mydata - read.csv(fname, header=T) siber.example - createSiberObject( mydata) #-------------------------- step2.Plotting the raw data -------------------------------------- community.hulls.args - list(col = 1, lty = 1, lwd = 1) group.ellipses.args - list(n = 100, p.interval = 0.95, lty = 1, lwd = 2) group.hull.args - list(lty = 2, col = grey20) par(mfrow=c(1,1)) plotSiberObject(siber.example, ax.pad = 2, hulls = F, community.hulls.args, ellipses = T, group.ellipses.args, group.hulls = T, group.hull.args, bty = L, iso.order = c(1,2), xlab = expression({delta}^13*C~'\u2030'), ylab = expression({delta}^15*N~'\u2030') ) #------------------ step3.Summary statistics and custom graphic additions ------------------ par(mfrow=c(1,1)) community.hulls.args - list(col = 1, lty = 1, lwd = 1) group.ellipses.args - list(n = 100, p.interval = 0.95, lty = 1, lwd = 2) group.hull.args - list(lty = 2, col = grey20) plotSiberObject(siber.example, ax.pad = 2, hulls = F, community.hulls.args, ellipses = F, group.ellipses.args, group.hulls = F, group.hull.args, bty = L, iso.order = c(1,2), xlab=expression({delta}^13*C~'\u2030'), ylab=expression({delta}^15*N~'\u2030'), cex = 0.5 ) group.ML - groupMetricsML(siber.example) print(group.ML) plotGroupEllipses(siber.example, n = 100, p.interval = 0.95, lty = 1, lwd = 2) plotGroupEllipses(siber.example, n = 100, p.interval = 0.95, ci.mean = T, lty = 1, lwd = 2) plotSiberObject(siber.example, ax.pad = 2, hulls = T, community.hulls.args, ellipses = F, group.ellipses.args, group.hulls = F, group.hull.args, bty = L, iso.order = c(1,2), xlab=expression({delta}^13*C~'\u2030'), ylab=expression({delta}^15*N~'\u2030'), cex = 0.5 ) plotGroupEllipses(siber.example, n = 100, p.interval = 0.95, ci.mean = T, lty = 1, lwd = 2) # Calculate the various Layman metrics on each of the communities. community.ML - communityMetricsML(siber.example) print(community.ML) #------------------- step4.Fitting the Bayesian models to the data ------------------------- parms - list() parms$n.iter - 2 * 10^4 # number of iterations to run the model for parms$n.burnin - 1 * 10^3 # discard the first set of values parms$n.thin - 10 # thin the posterior by this many parms$n.chains - 2 # run this many chains priors - list() priors$R - 1 * diag(2) priors$k - 2 priors$tau.mu - 1.0E-3 ellipses.posterior - siberMVN(siber.example, parms, priors) #------------------ step5.Comparing among groups using the Standard Ellipse Area ----------- SEA.B - siberEllipses(ellipses.posterior) siberDensityPlot(SEA.B, xticklabels = colnames(group.ML), xlab = c(Community | Group), ylab = expression(Standard Ellipse Area ('\u2030' ^2) ), bty = L, las = 1, main = SIBER ellipses on each group ) points(1:ncol(SEA.B), group.ML , col=red, pch = x, lwd = 2) cr.p - c(0.95, 0.99) # vector of quantiles SEA.B.credibles - lapply( as.data.frame(SEA.B), function(x,...){tmp-hdrcde::hdr(x)$hdr}, prob = cr.p) SEA.B.modes - lapply( as.data.frame(SEA.B), function(x,...){tmp-hdrcde::hdr(x)$mode}, prob = cr.p, all.modes=T) #-------------- step6.Comparison of entire communities using the Layman metrics ------------ mu.post - extractPosteriorMeans(siber.example, ellipses.posterior) layman.B - bayesianLayman(mu.post) siberDensityPlot(layman.B ], xticklabels = colnames(layman.B ]), bty=L, ylim = c(0,20)) comm1.layman.ml - laymanMetrics(siber.example$ML.mu ] , siber.example$ML.mu ] ) points(1:6, comm1.layman.ml$metrics, col = red, pch = x, lwd = 2) siberDensityPlot(layman.B ], xticklabels = colnames(layman.B ]), bty=L, ylim = c(0,20)) 相关博文： 在R中运行 SIAR： http://blog.sciencenet.cn/blog-651374-1006886.html 在R中运行 SIBER（SIBER package）： http://blog.sciencenet.cn/blog-651374-981332.html 在R中运行 SIBER（SIAR package） http://blog.sciencenet.cn/blog-651374-979988.html

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通俗易懂理解EA-IRMS装置概念图 Ver.2

meiweipingg 2016-5-8 14:51

Step 1. 在元素分析仪(EA, Elemental Analyzer)（见图1）中： 预处理好的用 锡舟 （Tin capsule）包好的成分 未知 的 样品 ，放入自动进样器(Auto sampler)； 未知样品掉入 燃烧管 ( Combustion Tube)，经过高温燃烧（如1000℃以上），各成分变成氧化态（使用 Cr 2 O 3 作为氧化催化剂（oxidized catalyst）），氧化产物经过 AgCoO 2 除去硫化物和卤化物，剩余N 2、 NOx、H 2 O、O 2 、CO 2 ； 再随 载气氦气(Carrier He) 流动到 还原管 ( Reduction Tube)，在高温（如750℃）下与 铜（Cu） 反应，除去剩余氧气（O 2 ），以及将 NOx 还原成 N 2， 此时为止，只剩下N 2、 H 2 O、CO 2 ； 经过 水吸收管 除去H 2 O后， 进入内置气相色谱( GC )单元，通过色谱柱完成分离步骤，以先N 2 后CO 2 的时间顺序出峰，进入到ConFlo系统。 Step 2. 在 ConFlo（Continuous Flow Interface） 系统中 ，完成样品稀释步骤： 通过电脑设置，可以设定样品测定时 N 2 和 CO 2 的稀释比率，进入到 IRMS 系统。 IRMS主要 包含 3个单位： 离子源(EI)、磁石(Magnet)、法拉第杯。 EI 及 Magnet 工作原理可参考 上图2 来理解。 Step 3. 在IRMS（Isotope Ratio Mass Spectrometer）中: 简单理解即， 在 EI 中 : 给外源 不同速度不同方向 的离子（如 C，N）一个轰击电压， 使之 带电 子，即 M + e -- M .+ +2e, 然后进入接近 恒定的 电场E和磁场B （二场同时存在），使之以 相同速度 穿过加速极，进入下一步的 Magnet: 再根据同位素质量差异（如d 30 N 2， d 29 N 2 ，d 28 N 2 ），在 Magnet 中改变方向 ， 进入 不同的 法拉第杯 （Cup4,Cup3, Cup2), 最终以不同 电压（峰高或峰面积） 对应不同 同位素收集量 的相互关系，在 电脑 端输出结果。 图1为本文所作；图2来源于网络，感谢原图作者。

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稀有气体同位素组成分析

564484480 2016-1-18 07:44

核工业北京地质研究院稀有气体实验室配备了商业化的稀有气体质谱仪Helix SFT及自主设计的针对不同类型样品中稀有气体提取装置，可以实现对岩石矿物固体样品，水样等液体样品及气体样品中稀有气体同位素组成进行准确测定。 1、稀有气体同位素质谱仪 Helix SFT 可以对除氡气外所有稀有气体同位素，尤其是氦同位素组成进行准确测定，配备的法拉第杯和二次离子倍增器可以实现4He和3He的同时接收，其高达750的分辨率可以将3He附近的干扰峰HD及H3完全分开，对于其它稀有气体同位素组成分析，则采用跳峰的方式依据其信号强度大小选择相应的检测器进行准确测定。 2、样品中稀有气体提取设备 根据不同的样品类型和测试要求，自主设计了相应样品中的气体提取装备，主要包括单次静压提取固体样品包裹体中稀有气体装置，液体样品中溶解气体提取装置及双真空高温熔样炉。 a.压碎装置：主要分析固体样品包裹体中（不包括晶格）的稀有气体同位素组成，在超高真空条件下，采用液压单次静压压碎样品，直到样品压碎声音消失为止， 充分释放样品包裹体中稀有气体。该装置易操作，体积小，本底低，一次烘烤去气可以分析6个样品。 b.水样中溶解气体提取装 置：采用1/4inch或者1/2inch铜管密封水样，用金属卡套将其密封至气体提取系统内，系统在真空条件下，打开铜管，将水样引入系统，使溶解气体析出，用不同粒径大小的沸石干燥气体，用氧化铜炉去除水中溶解的有机气体，最后采用装有活性炭的低温泵（最低温度8K）依次分离惰性气体，并进入纯化系统进一步纯化。整套系统全部金属封接，本底低，气体提取效率高。 c. 双真空高温熔样炉：商业化购买的熔样炉，石墨加热炉芯，双层钽坩埚熔样，Re/W热偶丝精确控温，最高温度可达2000摄氏度，可通过计算机程序化控制其温度变化。 3 、气体纯化系统 稀有气体纯化系统配备两级锆铝泵（ st101) 纯化，第一级锆铝泵在450摄氏度条件下，大量吸附除稀有气体以外的所有的活性气体，第二级配备两个锆铝泵，其中一个室温条件下，高效吸附氢气，另一个在450摄氏度条件下进一步高效吸附活性气体，整套系统设计紧凑，可实现计算机程序化控制。 He同位素磁场扫描图 K r同位素磁场扫描图 Xe 同位 素磁场扫描图 （上图用法拉第杯检测，检测不到丰度较低的124Xe和126Xe的峰，下图用倍增器检测，可以扫描到所有Xe同位素的峰） 送样要求链接：http://www.albriug.com/?c=showm=viewid=690 测试扫描图

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珠峰任务

bqzhu 2015-12-13 16:40

1969年国家科委与国防科委为了摆脱文革动乱带来对科研的冲击启动了一系列重要科研项目。我们的研究团队承担了“珠峰任务”。诺贝尔奖获得者屠呦呦的研究团队也在这一年承担了抗击疟疾 的“523”项目。 1960 年中国登山队从珠穆朗玛峰 ( 珠峰 ) 顶部采得了结晶石灰岩标本。 1966- 1968 年期间 , 对珠峰地区又进行了大规模的科学考察 , 获得了较为详细而丰富的区域地质资料和不同时代的地质样品（包括基底变质岩和喜山期的伟晶岩）。 1969 年国家科委下达了 珠峰样品研究的任务（珠峰任务）。由于处于“文革” 期间，珠峰任务摆脱了当时文革干扰而导致的科研停滞状态，也激发了科研人员自力更生自主创新测试技术的士气。然而新成立的地化所刚搬迁贵阳，而贵阳又缺少液氮、氢气、氧气等工作条件。因此又将主要设备搬回北京，并与原子能所、冶金部地质所、综考 会、地 理 所 等单位建立了广泛的合作关系。在一年多时间中，通过完成珠峰任务建立了氩同位素稀释法、氩中子活化法、全岩 Rb － Sr 等时线法和全岩 U-Pb 年龄测定法等国内全新的测定方法。同时通过与原子能所合作制备了 丰度高于国外的 38 Ar 稀释剂，供应兄弟单位，使氩同位素稀释法在国内得到推广 。 并 通过长达一年的 37 Ar 半衰期测定，将半衰期从 34.1 天修正到 35.3 天，得到国际原子能委员会的认可 。全岩U-Pb年龄测定确定 珠峰顶峰灰岩的形成时代为奥陶纪，而不是国外所认为的二叠纪，在国际上有重要影响。通过 Rb-Sr 等时年龄测定获得珠峰地区基底岩变质岩岩石年龄为 659Ma 。根据氩的中子活化测定珠峰伟晶岩年龄为 11.9Ma ，代表了珠峰隆起形成的时间 。 中科院地理所与北京大学化学系合作，最早用密度法和浮沉子法 测定了我国西藏南部珠穆朗玛峰地区冰雪水的 D 和 O 同位素组成 。 中国科学院贵阳地球化学研究所同位素地质研究室，1973，中国珠穆朗玛峰地区变质岩同位素地质年龄的测定，中国科学，(3)：280-288。 章申,于维新,张青莲，1973,我国西藏南部珠穆朗玛峰地区冰雪中氘和重氧的分布，中国科学, （4): 430－433。 中国科学院贵阳地球化学研究所、原子能研究所协作小组， 1973 ，氩的中子活化分析用于测定矿物岩 石的钾 - 氩年龄 . 地球化学 (1): 51-58 。 中国科学院贵阳地球化学研究所、原子能研究所协作小组， 1979, 氩同位素稀释测定钾 - 氩年龄 . 全国同 位素地质会议文集第一集，北京：地质出版社 1-8。

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青藏高原南部降水稳定同位素影响机制被揭示

YF2015 2015-6-24 19:49

我要分享 新浪微博 微信 QQ好友 人人网 !-- 更多... -- 文章来源：青藏高原研究所 发布时间：2015-06-02 【字号： 小 中 大 】 　　 青藏高原南部冰芯稳定同位素记录的气候解释一直存在争议。准确地理解降水稳定同位素变化过程是揭示冰芯稳定同位素记录气候意义的基础。随着对西风和季风两大环流对青藏高原水汽传输认识的逐步深入，急切需要进一步深入认识其对青藏高原降水和冰芯稳定同位素的影响过程和机制。 　　 近日，中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心副研究员高晶及其合作者对青藏高原南部地区现代降水和冰芯稳定同位素的变化过程和机制进行了研究（图1）。通过利用青藏高原南部拉萨站点2005-2007年事件降水δ 18 O同位素观测结果，结合TES卫星反演水汽δD数据和LMDZ-iso(AGCMs)模型模拟结果，他们对高原南部拉萨降水和水汽稳定同位素季节内变化影响过程进行了分析。研究结果表明，高原南部拉萨降水稳定同位素季节内变化与传输路径上的印度北部对流活动密切相关，而本地对流活动和降雨量影响甚微。其影响过程如图2所示：当印度洋水汽传输到印度北部地区时，该地区强烈对流活动通过不饱和下沉运动贫化低层水汽，同时加湿低层大气；当水汽传输至喜马拉雅山南坡时，由于强大的地形阻碍，水汽抬升凝结成雨，稳定同位素通过瑞利过程进一步贫化，越湿的大气其水汽贫化程度越强。经历了上述贫化过程的水汽传输至高原南部形成降雨。 　　 同时，他们通过利用青藏高原南部的宁金岗桑冰芯中稳定氧同位素年数据和临近气象站观测数据及NCEP再分析数据，结合LMDZ-iso(AGCMs)模型模拟结果，揭示出该冰芯稳定氧同位素在1970年代末的突然减小是主要受控于区域大尺度环流（西风和印度季风）改变和气温影响。分析结果表明PDO、ENSO等大尺度模式的改变对十年际尺度宁金岗桑稳定氧同位素的变化有重要影响。这与季节内尺度青藏高原南部降水稳定氧同位素的控制因素有明显差异。 　　 以上研究成果已发表于 Journal of Geophysical Research-Atmospheres 和 Climate Dynamics 。 　　 Gao, J., C. Risi, V. Masson-Delmotte, Y. He, and B. Xu (2015), Southern Tibetan Plateau ice core δ 18 O reflects abrupt shifts in atmospheric circulation in the late 1970s , Clim Dyn , 1-12, doi:10.1007/s00382-015-2584-3. 　　 He, Y., C. Risi, J. Gao, et al. (2015), Impact of atmospheric convection on south Tibet summer precipitation isotopologue composition using a combination of in situ measurements, satellite data, and atmospheric general circulation modeling , Journal of Geophysical Research: Atmospheres , doi:10.1002/2014JD022180. 图1 研究点位置和青藏高原水汽传输示意图 图2 印度北部对流活动影响高原南部降水稳定同位素的过程示意图

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原子核的太子是电子不辐射的原因

热度 1 tyctyc 2015-3-20 23:26

在前博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-753225.html 中我讲过：原子基态电子在核外运动不辐射的原因是核的T物质抑制了电子的辐射，核的T物质是球对称分布，从质子、中子质量遵守相对论的质速公式，我认为组成质子、中子的亚粒子和电子是类似的，该亚粒子的T物质密度也是 , 在前博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-790497.html 中讲了液体表面张力和液体粘度与太子密度成正比，那么也可以用液体表面张力和液体粘度来研究核的太子密度变化，在其它条件不变的情况下，比较中子的变化对液体表面张力和液体粘度的影响，来证明中子有较高的太子密度，结果如下： 氦同位素的液体粘度：(1) T(K) 2.2 2.4 2.6 粘度 21.9 21.2 20.6 粘度 25.5 30.0 32.1 氦同位素的液体表面张力：(2) T(K) 1.0 2.0 2.5 3.0 表面张力 0.144 0.088 0.053 0.02 表面张力 0.345 0.310 0.276 0.225 氢同位素的液体粘度：(3) T(K) 22 24 26 28 32 11.641 10.057 8.7151 7.516 5.0391 11.641 10.057 8.7151 7.516 5.0391 34.0 28.4 24.4 20.7 15.5 57.5 51.0 39.7 33.1 24.0 氢同位素的液体表面张力：(4) T(K) 18 20 2.335 2.009 2.295 1.969 T(K) 19 21 4.010 3.596 上述实验结果证明增加一个中子就能显著增大液氢、液氦的粘度和表面张力，表(4)中氘的温度更高表面张力应该小一点，但氘的表面张力仍然远大于氢的表面张力。所有这些都只能用中子有较高的太子密度来解释，其它解释都不合理，例如若用中子磁矩来解释，一个问题是中子磁矩远小于电子磁矩，另一方面中子磁矩是矢量有吸引也可以排斥，并不是只会增大粘度和表面张力。有人认为与质量有关，看表(3)氘粘度是氢粘度的3倍多就否定了该观点。 在低温液体中原子间距小，核子的太子对粘度起主要作用，考虑到作用几率，理论上氘粘度是氢粘度的4倍( )，实测19K时氘粘度是氢粘度的3.3倍。另外在温度较高时原子间距较大，中子太子密度按 下降，在原子边缘与电子太子密度相近，理论上氘粘度是氢粘度的1.5倍(3/2)，实测80K时氘粘度是氢粘度的1.39倍。20K时氦4的粘度是氦3的1.1倍（理论值6/5=1.2倍），精确的过程很复杂后人才能搞清楚。但太子密度（这个标量）与液体的粘度和表面张力成正比是确定的，这是中子有太子的直接证据，证明核附近太子密度很高，这些太子是核外基态电子辐射的强大阻尼，它抑制了基态电子的辐射。这方面还有许多工作可做。 陈国帮等,低温工程技术·数据卷.化学工业出版社.2005.

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利用氧同位素研究光催化剂降解机理

xinliscau 2014-7-5 17:56

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja5031936 赵进才课题组最近报道一项非常有意思的工作,利用O18同位素监测分子氧在芳环断裂中的作用,通过对中间产物捕捉,找到了双分子氧插入芳环的直接证据.可为光催化剂降解机理研究提供一条新的思路.

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Bohr氢原子模型乃物理学史上最成功的唯像模型

热度 3 yyhuang1926 2014-5-17 22:37

Bohr氢原子模型结合了Rutherford有核原子模型和Einstein光量子理论， 堪称物理学史上最成功的唯像模型，该模型提出的原子的定态和 跃迁条件在后来的量子力学中也被保留下来。我们来看看该模型 导致了哪些重大的物理学进展。 1. 揭示了氢原子的发光机理 2. 解释了类氢离子He+光谱的Pickering线系 3. Franck-Hertz实验证实了原子定态的存在 1925年Nobel物理奖 4. 跃迁条件导致Einstein提出了原子的受激辐射理论 5. 解释了特征X射线的Moseley定律 6. 电子绕核做圆运动图像意味着原子具有磁矩，Stern-Gerlach实验发现了电子自旋 7. 核质量差异引起Rydberg常数的变化导致H Urey发现氢的同位素氘 1934年Nobel化学奖 8. 引出的对应原理导致Heisenberg创立矩阵力学 1932年Nobel物理奖 9. 导致Bohr提出了多电子原子的壳层结构，以此解释元素周期律 10. 多电子原子壳层结构导致Pauli发现不相容原理 1945年Nobel物理奖 11. 启发了M Mayer和J Jensen的原子核壳层模型 1963年Nobel物理奖 该牛叉的模型共导致5次Nobel物理奖或化学奖

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生态学文献讨论57：长距离传播的种子他们去哪儿了？

热度 1 mengchanghe 2014-4-9 16:18

Carloetal_Ecology_2013.pdf Where do seeds go when they go far? Distance and directionality of avian seed dispersal in heterogeneous landscapes 长距离传播对物种影响很大，然而野外监测实验很难。本文利用氮15标记并在景观尺度上调查种子传播的方法，发现在不同的生境类型种子传播率是不同的，在浆果含量高的地区显著其传播率较（开阔地、和非浆果林）高，显示出种子传播的非随机性，即更有可能将种子传播至和母树具有相同环境的低区。另外，在含浆果较多的地区其长距离传播的可能性也更大，这对于物种传播扩大其生境具有重大意义。尤其是在当今生境片段化极为严重的情况下，残存的生境片段对于物种分布有深远意义，如植被较多的区域很可能是种子散布较多的区域。 本文章在实验设计上采用了同位素标记法，方法上很创新，可代替人工种子进行种子传播的实验，尤其是大尺度的实验。同时，选用了两种植物作为比较，且使用了较为合理的统计方法。因而是难得的一篇好文章。 引起的思考有： 1. 其他如哺乳类传播的种子呢？是否是和动物喜欢的生境有关？如猴子喜欢的大树？ 2. 虽然本文选择了两个物种，但是大部分都是讲的是Ilex,且两个物种表现很不一样，说明也许应该加大物种数量。 3. 150-700米的方法部分略显不严谨。 总而言之，同位素标记法是个好办法，且结果很有生态学意义。因而接受：拒绝=9:0.

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[转载]意大利采用同位素技术检验橄榄油

jxz1963 2014-3-12 09:43

有消息称，橄榄油产地造假情况不断出现，对此意大利正研发新技术，验证食用油的同位素，以确保产地与标示相吻合。 橄榄油贴上 意大利制造 的标签后，通常可以卖出较高价钱，因此有不肖厂商以西班牙、摩洛哥和突尼斯橄榄油混充意大利制造，赚取高额利差，这不仅欺瞒消费者，也让诚实的制造商难以在不公平的竞争下生存。 近来传出，伦敦百货公司哈洛德（ Harrods ）违反欧洲联盟对于产地保证的规范，以自家品牌推出号称百分之百托斯卡尼（ Tuscany ）特级初榨橄榄油，但实际上不是在意大利制造，经抗议后下架。 除了对申请产地保护标志的产品有更严格的检验程序，欧盟主要是仰赖查核文件，验证是否如实标示橄榄油产地。 任职于意大利农业部的食品化学家法贝里（ AngeloFaberi ）指出，要遏止这些产品内容与标示不符合的橄榄油，必须加入实验室的科学分析，幸而近年来，已经有多项技术可以有效辨识出橄榄油的真正产地。 法贝里说，其中最具潜力的是 同位素比率质谱法 （ IRMS ），因为不同来源或经过不同过程所产生的同一化学物质，其同位素比值间会因为同位素分化作用（ isotope fractionation ）而产生些微差异。 然而，同一地方生产的橄榄可能因为每年的气候变化而有不同的特质，因此必须收集连续性资料后才能建立监定的标准。 农业部从 2000 年起开始每年收集各地拥有 原产地名称保护 （ DOP ）的橄榄油同位素资料，至今已累积成相当庞大的资料库，有助于未来适用在所有的橄榄油检验。 来自《中国食品报》 2014 年 3 月 5 日第四版

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地下水同位素国际研讨会在京召开

热度 3 htam 2013-11-11 20:01

地下水动力学与补给研究中同位素与水化学数据处理分析与解释国际学术会议（以下简称“地下水同位素国际研讨会”）于 2013 年 11 月 4 日至 8 日在北京召开。此次会议是受国际原子能机构委托，我所和院工程地质力学重点实验室具体承办的国际组织区域性会议。来自亚太地区 14 个国家的代表和我国代表 60 余人参加了会议。 　　 大会开幕式由我所 庞忠和 研究员主持，国际原子能机构（ IAEA ）技术官员 M. Choudhry 博士 ， 中国国家原子能机构（ CAEA ）项目官员刘汉思先生、我所所长助理 郭敬辉 研究员等先后致词。 　　 本次会议有 26 位代表作了大会报告，重点围绕地下水补给区与补给量的确定，地下水运动的动力学等主题。涉及大气降水同位素背景值，地表水径流分割，地下水地表水相互作用等相关内容。我所庞忠和研究员、 黄天明 副研究员、孔彦龙博士后、李捷博士生分别在报告中重点介绍了中国同位素文学及其在地下水补给与循环研究中的应用方面取得的新进展，重点评述了水汽判源与降水过程刻画、地表地下水相互作用、地下水入渗补给、古气候古水文等方面的应用，具体介绍了该课题组近年来在地下水同位素研究中取得的新成果。与会代表认为地下水补给与循环的研究对于地下水资源的可持续开发利用与保护具有重要意义。环境同位素在确定地下水起源、补给、运动、混合、定年等方面具有突出的优越性。一方面广泛地用于研究多种水文地质过程机理，另一方面，越来越多地用于标定地下水水流与溶质运移数值模型，为地下水资源管理提供支撑。希望今后加强相互交流合作。 　　 会议期间，亚太地区项目协调组召开了专门会议，重点交流与评估了在国际原子能机构水资源合作项目（ RAS7022 ）框架下各国取得的进展。包括中国在内的 14 个国家分别提交了国家报告，在评估进展的基础上制定了后两年的工作计划。国外代表们还考察了北京市地下水监测网回龙观代表性观测井等设施，以及建设中的通州区张家湾的地下水科学试验基地，包括北京市地面沉降观测场、地下水一井多层监测点、水盐运移试验场和三维弥散试验场等，增进了对北京市地下水工作的了解。 会 议 日 程 时间 地点：北京外国专家大厦二楼多功能厅 9:00-9:20 开幕式（主持人：庞忠和） 9:20-9:40 全体参会人员合影 11 月 4 日上午 主持人：庞忠和、 Manzoor Choudhry 9:40-10:05 Manzoor Choudhry 国际原子能机构 Water Resources Program at the IAEA 10:05-10:30 庞忠和 中科院 地质与地球所 Groundwater Studies Using Isotopes and Other Environmental Tracers in China during 1992-2012: A Review 10:30-10:55 文冬光 中国地质调查局 Applications of isotope technologies in hydrogeological survey of main basins in China ( 特邀报告 ) 10:55-11:15 茶 歇 11:15-11:40 Suzanne Hollins Australian Nuclear Science and Technology Organisation Radiocarbon dating and the challenges in revealing the “age” of groundwater-an example from an evaporation-dominated system in arid Australia 11:40-12:05 陈宗宇 中国地科院 水环所 Sustainability of intensively exploited aquifer systems in the North China Plain-Insights from environmental tracers ( 特邀报告 ) 12:05-13:30 午 餐 11 月 4 日下午 主持人：陈宗宇、 Suzanne Hollins 13:30-13:55 Uwe Morgenstern GNS Science - New Zealand Time lag of the water in the Lake Rotorua catchment and delayed arrival of contaminants from past land use activities 13:55-14:20 马金珠 兰州大学 Groundwater availability and renewal in the Northwest China ( 特邀报告 ) 14:20-14:45 Janchivdorj Lunten Mongolian Academy of Sciences Ground Water Resources, Gobi Desert in Mongolia and some results of isotope application for study 14:45-15:10 Wan Zakaria Tahir Malaysian Nuclear Agency Assessment of Groundwater Recharge Using Environmental Isotope and In-direct Conventional Approached Techniques in the North Kelantan River Basin, Malaysia 15:10-15:30 茶 歇 11 月 4 日下午 主持人： M. Azam Tasneem 、 Viraj Edirisinghe 15:30-15:55 苏小四 吉林大学 Combined C and S isotope analysis of petroleum hydrocarbon biodegradation in a shallow contaminated aquifer ( 特邀报告 ) 15:55-16:20 Somashekar Rayasamudra Kalegowda Bangalore University (INDIA) Assessment of Source and origin of 222 Rn in the groundwater of south Karnataka using isotope Hydro-chemical technique 16:20-16:45 马致远 长安大学 The evolution and indicating significance of strontium isotope in the geothermal water of basin type 16:45-17:10 蒋勇军 西南大学 Use of environmental isotopic (Sr, S and C) to trace human impacts on karst groundwater contamination from Nanshan underground river system, SW China 18:00 晚 宴 11 月 5 日上午 主持人： 马金珠 Somashekar Rayasamudra Kalegowda 8:30-8:55 Viraj Edirisinghe Atomic Energy Authority (SRI LANKA) Groundwater recharge study - Jaffna Peninsula - Sri Lanka: An assessment using stable isotope technique 8:55-9:20 黄天明 中科院 地质与地球所 Soil profile evolution following land-use change: Implications for groundwater quantity and quality 9:20-9:45 Paston Sidauruk National Nuclear Energy Agency (INDONESIA) Subsurface flow potential study in gunung kidul karst area using isotopes technique 9:45-10:10 Nasir Ahmed Bangladesh Atomic Energy Commision Using Isotope Techniques to Investigate Groundwater Dynamics and Recharge Condition for Sustainable Groundwater Resource Management in Surma basin, Sylhet, North Eastern of Bangladesh 10:10-10:30 茶 歇 11 月 5 日上午 主持人：叶淑君、 Uwe Morgenstern 10:30-10:55 M. Azam Tasneem Pakistan Atomic Energy Commission Applying isotopes to investigate groundwater dynamics and recharge rate: case studies from Pakistan 10:55-11:20 李捷 中科院 地质与地球所 Dynamics and recharge rates of groundwater in the East Junggar Basin, NW China based on 14 C and stable isotope measurements 11:20-11:45 Soledad Castaneda Philippine Nuclear Research Institute Application of isotope Techniques in Verifying Groundwater Recharge Processes in Bulacan Province, Philippines 11:45-12:05 Ji-Hun Ryu Korea Atomic Energy Research Institute A study of isotopes (δD and δ 18 O) in precipitation and groundwater in the KURT site to investigate groundwater recharge and flow 12:05-13:30 午 餐 11 月 5 日下午 主持人：苏小四、 Soledad Castaneda 13:30-13:55 Kiattipong Kamdee Thailand Institute of Nuclear Technology Application of isotope techniques in groundwater exploration and potential evaluation of Carbonate Aquifers in Saraburi and Lob Buri Provinces, Thailand 13:55-14:20 叶淑君 南京大学 A modified global model for predicting the tritium distribution in precipitation, 1960–2005 ( 特邀报告 ) 14:20-14:45 孔彦龙 中科院 地质与地球所 Using deuterium excess to quantify recycled moisture fraction in precipitation of an arid region 14:45-15:10 张光辉 北京普瑞亿科科技有限公司 The Novel Application of Laser Spectroscopy Technique for Stable Isotope Measurement 15:10-15:35 朱湘宁 北京理加联合科技有限公司 Utilizing cavity ring-down spectroscopy for high-precision analysis of the triple oxygen isotopic composition of water and water vapor 15:35-15:55 茶 歇 15:55-16:40 主题讨论 （ Panel Discussion ）（主持人：庞忠和） 16:40-17:00 闭幕式 Topics of the Panel Discussion How are isotope techniques applied in groundwater recharge studies in the AP region? How are they suitable for different geographical and geological settings? How are they useful for different investigation purposes? What contributions can isotope techniques make to the study of groundwater dynamics ? How are they applied in groundwater dynamics studies in the AP region? What needs to be done in order to improve isotope data interpretation and use?

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有多少降水如何通过巨厚包气带补给黄土高原地下水?

热度 2 htam 2013-10-18 11:42

在干旱半干旱地区，由于降水量少，潜在蒸发量大，因此地下水补给是长期以来广泛争论的科学问题。另外，干旱区包气带通常较厚，由于巨厚包气带的缓冲作用，使得现今植被 - 土壤 - 大气的动态，很少与深部包气带或者更深的地下水相平衡，这种时间尺度可以从几十年到上万年。所以按照当前的地表平衡关系来评价整个地下水系统，则是一种误导。 我国黄土高原包气带厚度可达 30-80 m ，是研究半干旱、巨厚包气带地区地下水补给与演化理想的场所。目前黄土高原地下水的补给颇具争议：（ 1 ）降水能否对地下水形成补给？（ 2 ）如果有降水补给，入渗补给周期又是多少？（ 3 ）降水入渗的方式是优先流还是活塞流？（ 4 ）包气带浅部水化学、同位素和地下水中为什么不平衡？ 我们采用氯、氧 -18 、氚等多种环境示踪剂，研究了黄土包气带水文过程及地下水补给， 得出如下新认识： （ 1 ）地下水补给量：黄土高原属于草原环境，根系较浅，气温较低，植被生长与降水错峰。氯质量平衡法显示麦地降水补给量在 30-90 mm/a ，入渗系数为 6.3-18% 。降水入渗量比世界其他年均降水量相近的半干旱地区高 2-3 个数量级。黄土地下水补给受季风影响，同位素值较年加权平均值贫化，表明地下水补给主要发生在 7-9 月的雨季。 （ 2 ）补给响应滞后：基于氯累积年龄和氚峰运移速率，得出黄土土壤水运移速率为 0.2-0.3m/a 。据此推算，降水需要 60-500 年才能到达地下水面。因此，浅部过程受巨厚包气带的缓冲作用，其效应不会立即影响到地下水，往往表现为同位素取值不一致。 （ 3 ）水分运移形式：基于根系以下土壤水氯的分布、氯累积年龄和地下水中氚的研究，认为在黄土中水分运移以活塞流占主导。 （ 4 ）人类活动效应：黄土包气带剖面的溶质分布显示 ，现代农业活动导致包气带浅部水分丧失，溶质、同位素富集。种植苜蓿、苹果和其他灌木可致降水入渗补给地下水的量显著减少。 上述研究成果发表在 Hydrological Processes 上 （ Huang T, Pang Z, Edmunds WM (2013) Soil profile evolution following land-use change: Implications for groundwater quantity and quality. Hydrological Processes 27: 1238-1252 ）。 图 1 土壤氯对植被变化的响应 图 2 降水补给地下水季节性特征

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[转载]水知道答案

cathysmurf 2013-5-13 11:01

水知道答案 http://tieba.baidu.com/p/2320731362?fr=itb_feed_jing 以下列举水的怪异不合群之处若干 1 水的热容在35 °C为最小，此时无论升高或降低温度都会使得其热容增大，这和一般液体的热容随温度升高而变大是不同的； 2 水在4 °C密度最大，一般液体都是随温度升高而变小； 3 声音在水中的传播速率随温度升高而变大，但在74 °C达到一个峰值，之后开始下降； 4 水分子在高压下更容易扩散； 5 与其他液体恰恰相反，压力越高，水的黏度越低； 6 而所有关于黏度、沸点和熔点的性质，在重水身上都迥异于普通水，重水指的是氢原子被同位素氘或氚取代后得到的水。 7一般物质温度越低密度越小，水再结晶的时候密度尽然变大了。

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这几天上的一个稳定同位素课程

热度 3 liuhaitao123 2013-4-18 05:25

挺全面，不过是走马观花，除了自己看了半年文献的叶片水中氧同位素，其他的差不多是听天书。今天分子间同位素的应用，马普所一个很年轻的女老师讲的，上午第一节快下课的时候，一个女生从前面进来，看我们正在上课，不好意思的又出去了，我还以为是来迟了。谁知道第二节竟然是她给我们讲，讲的还基本听不懂，涉及仪器的东西太多。下午一个老教授，目测有80岁了，所里以前退休的，以前的一个chair，据说现在还在发表论文， 讲S同位素的应用，也是基本不懂。 比较神奇的一个是昨天，讲同位素在食品来源鉴定。最后讲一个例子，在德国某地发现一新生婴儿尸体，轻度腐烂，无人认领，再无更多信息。经分析头发，指甲等的碳氢氧氮硫稳定同位素，最后鉴定婴儿是一个来自墨西哥的，在进入德国境内时已经怀孕8个月的女人生的。具体怎么鉴定的，不懂。基本原理是各个地方的人吃进的食物来源不同，如C3,C4,CAM植物，人的身体也会有不同的同位素信息。You are what you eat, isotopiclly. 讲座是上午三个老师讲，下午做实验，写报告。班上21个人，分成七个组，每组分一个指导老师，七天内做一个小实验，最后做presentation,写成科技论文形式的报告。 前三天在德国，后四天在捷克。

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叶片水中的氧同位素稳定状态

热度 1 liuhaitao123 2013-3-13 03:47

以前一直没有搞明白isotopic steady state，半年前刚来的时候二导也给讲过一次，可惜那个时候从来没有接触过同位素生理，什么都不懂，一头雾水。今天又听老板讲了一次，图是老板画的，有些很难看的字是我写上去的，字丑人也好看不到哪里，伤心啊。 气体交换时，叶片水氧同位素稳定状态要求水源中的氧同位素组成（ δ 18 O s )等于叶片水氧同位素组成 （ δ 18 O L ),即： δ 18 O s = δ 18 O L。 当叶片刚放入气室时， δ 18 O L 值保持恒定 ，气室中水蒸气的值也恒定。当有光照时， 18 O同位素发生分馏， δ 18 O L 叶片值开始升高，气室中水蒸汽的氧同位素值逐渐升高，当水蒸气的氧同位素组成达到或者接近原来叶片氧同位素组成时，达到isotopic steady state。到达稳定状态的时间和叶子中水的turnover time ，蒸腾速率有关。 黄色部分为 water at the site of evaporation,液态水，空腔为气孔，蒸腾发生在此处，另外还有角质蒸腾。黄色部分的水会扩散回叶脉，与叶脉水产生对流，即：diffussion and advection。Craig-Gordon模型没有考虑扩散与对流，因此 δ 18 O L 模型值大于观测值。Farquhar考虑了水的有效运动路径（ P é clet effect） 以及扩散和对流，建立了一个新模型， δ 18 O L 模型值接近观测值。 另外还有 two-pool model, string-of-lake model,没看明白呢。看到一堆的符号就晕。 貌似还是没有搞明白，求交流！ QQ群名: 同位素生理生态群 QQ群号码: 58945169 群介绍: 本群主要用来探讨稳定同位素在动植物生理生态以及其他方面的应用，欢迎各位同学以及老师的加入，共同发展，共同进步!

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[转载]研究称改变分子振动频率和模式能改变分子气味

crossludo 2013-3-12 12:35

研究人员在纳米级上对分子振动做出改变，以确定分子振动与分子气味的关系 据国外媒体报道，一项最新研究发现，分子的气味有分子振动模式所决定，而不是分子的结构。 　　在实验中，研究人员在纳米级上对分子振动做出改变，以确定分子气味与之的关系。研究表明了改变分子的振动模式，就能改变分子的气味，而这也意味着人们的嗅觉能够感应到纳米级的分子振动。 　　在实验中，研究人员用更重的氢同位素重氢来替换了麝香分子中的氢原子，使分子中的氢元素质量变为原来的两倍，从而改变了分子的振动模式，但分子结构并没有发生改变。 　　很长一段时间以来，科学家认为分子的气味是由分子的结构所决定，这一理论在多数情况下看似正确，然而，以香水为例，在香水分子被制造出来之前，人们往往不能判断其气味，而必须在成千上万个结构相同的分子中来选择正确的气味，而这正表明分子结构决定分子气味的理论存在漏洞。 　　研究发现，含有重氢的麝香分子与含有氢原子的麝香分子的气味并不一样，这证明了分子的气味是由分子的振动模式所决定，而不是分子的结构。

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翻译二：环境对四季豆叶片稳定氧和氢同位素组成的影响及模型的

liuhaitao123 2013-3-12 06:14

Comparison of Modeled and Observed Environmental Influences on the Stable Oxygen and Hydrogen Isotope Composition of Leaf Water in Phaseolus vulgaris L. Flanagan LB , Comstock JP , Ehleringer JR . 环境对四季豆叶片稳定氧和氢同位素组成的影响及模型的比较 摘要：本文我们描述了一个从Craig-Gordon模型得来的稳定同位素分馏过程的模型如何应用于叶片蒸腾。最初的模型修改后可以解释叶片边界层的湍流状态。在环境控制条件下研究影响叶片水同位素组成的影响因子。稳定状态下，叶片水同位素组成的观测值比茎中水同位素组成丰富,其富集程度受叶-空气蒸气压梯度和大气水蒸汽同位素组成的影响。蒸气压梯度越大，叶片水中重同位素浓度越大。蒸汽压梯度恒定，空气中水蒸汽重同位素组成低时，叶片水重同位素组成相对较低；空气中水重同位素组成高时，叶片水重同位素组成也相对丰富。然而，叶片水重同位素组成的观测值值总是低于模型预测值。叶片水同位素组成的观测值和预测值的不同的程度和叶片蒸腾速率有着强烈的线性关系。

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稳定同位素比例质谱仪（IRMS）的原理和应用

yak2012 2013-2-3 07:39

稳定同位素比例质谱仪（ IRMS ）的原理和应用 祁 彪 同位素质谱最初是伴随着核科学与核工业的发展而发展起来的，同位素质谱是同位素地质学发展的重要实验基础。当前我国同位素质谱技术已深入到矿床同位素地球化学、岩石年代学、有机稳定同位素地球化学、无机稳定同位素地球化学等各个方面，并在国家一系列重大攻关和研究课题中发挥重大作用，如金矿和石油天然气研究、水资源开发等。稳定同位素技术的出现加深了生态学家对生态系统过程的进一步了解，使生态学家可以探讨一些其它方法无法研究的问题。与其它技术相比，稳定同位素技术的优点在于使得这些生态和环境科学问题的研究能够定量化并且是在没有干扰（如没有放射性同位素的环境危害）的情况下进行。有些问题还只能通过利用稳定同位素技术来解决。现在，有许多农业研究机构和大学，已经开始使用高精度同位素质谱计从事合理用肥、果实营养、固氮分析、农药毒性、家畜气候对作物的影响以及食品质量控制等多方面的研究工作。与原子能和地质研究工作相比较，在农业和食品方面应用同位素方法从事科研和检测工作，正处于方兴未艾阶段，随着人类社会发展，对农业的要求越来越高，今后大力开展和普及用现代化方法研究农业增产、改善果实质量以及进行食品质量控制检测的工作前途无限广阔。 一、 有关同位素的基本概念 1、 同位素（ Isotope ） 由于原子核所含有的中子数不同，具有相同质子数的原子具有不同的质量，这些原子被称为同位素。例如，碳的 3 个主要同位素分别为 12 C 、 13 C 和 14 C ，它们都有 6 个质子和 6 个电子，但中子数则分别为 6 、 7 和 8 。 2、 稳定同位素（ Stable isotope ） 同位素可分为两大类：放射性同位素（ radioactive isotope ）和稳定同位素（ stable isotope ）。 凡能自发地放出粒子并衰变为另一种同位素者为放射性同位素。 无可测放射性的同位素是稳定同位素。 其中一部分是放射性同位素衰变的最终稳定产物。例如 206 Pb 和 87 Sr 等。另一大部分是天然的稳定同位素，即自核合成以来就保持稳定的同位素，例如 12 C 和 13 C 、 18 O 和 16 O 等。与质子相比，含有太多或太少中子均会导致同位素的不稳定性，如 14 C 。这些不稳定的 “ 放射性同位素 ” 将会衰变成稳定同位素。 3、 同位素丰度（ Isotope abundance ） ① 绝对丰度：指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额，常以该同位素与 1 H （取 1 H ＝ 10 12 ）或 28 Si （ 28 Si ＝ 10 6 ）的比值表示。这种丰度一般是由太阳光谱和陨石的实测结果给出元素组成，结合各元素的同位素组成计算的。 ② 相对丰度：指同一元素各同位素的相对含量。例如 12 C ＝ 98.892 ％， 13 C ＝ 1.108 ％。大多数元素由两种或两种以上同位素组成，少数元素为单同位素元素，例如 19 F ＝ 100 ％。 4、 R 值和δ值 ①一般定义同位素比值 R 为某一元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度之比 . 例如 D/H 、 13C /12C 、 34S/32S 等，由于轻元素在自然界中轻同位素的相对丰度很高，而重同位素的相对丰度都很低， R 值就很低且冗长繁琐不便于比较，故在实际工作中通常采用样品的δ值来表示样品的同位素成分。 ②样品（ sq ）的同位素比值 Rsq 与一标准物质（ st ）的同位素比值（ Rst ）比较，比较结果称为样品的δ值。其定义为： δ（ ‰ ） = （ Rsq/Rst － 1 ）× 1000 即样品的同位素比值相对于标准物质同位素比值的千分差。 5、 同位素标准（ Isotope standard ） δ值的大小显然与所采用的标准有关，所以在作同位素分析时首先要选择合适的标准，不同的样品间的比较也必须采用同一标准才有意义。对同位素标准物质的一般要求是： （a） 组成均一性质稳定； （b） 数量较多，以便长期使用； （c） 化学制备和同位素测量的手续简便； （d） 大致为天然同位素比值变化范围的中值，便用于绝大多数样品的测定； （e） 可以做为世界范围的零点。 目前国际通用的同位素标准是由国际原子能委员会（ IAEA ）和美国国家标准和技术研究所（ NIST ）颁布的，其主要的分析标准和数据报道如下： （a） 氢同位素：分析结果均以标准平均大洋水（ Standard Mean Ocean Water ，即 SMOW ）为标准报导，这是一个假象的标准，以它作为世界范围比较的基点，其 D/H SMOW = （ 155.76 ± 0.10 ）× 10 － 6 。事实上并不存在 SMOW 这样一种无知，它是根据 NBS － 1 定义的， NBS － 1 是由 NBS 分发的一个水样，它是用 Potome 河水制成的蒸馏水，相对于 SMOW ，其氢同位素比值为：δ D NBS － 1 ＝－ 47.6‰ 。后来 IAEA 分发了两个用作同位素标准的水样 V － SMOW 和 SLAP ，其氢同位素比值分别为 δ D VSMOW ＝ 0‰ 。 δ D SLAP ＝－ 428‰ 。 （b） 碳同位素：标准物质为美国南卡罗来纳州白垩纪皮狄组层位中的拟箭石化石（ Peedee Belemnite ，即 PDB ），其 13 C / 12 C = （ 11237.2 ± 90 ）× 10 － 6 ，定义其δ 13C ＝ 0‰ 。。 （c） 氧同位素：大部分氧同位素分析结果均以 SMOW 标准报导，它是根据水样 NBS － 1 定义的， 18 O/ 16 O SMOW ＝（ 2005.2 ± 0.43 ）× 10 － 6 ， 17 O/ 16 O SMOW ＝（ 373 ± 15 ）× 10 － 6 ；而在碳酸盐样品氧同位素分析中则经常采用 PDB 标准，其 18 O/ 16 O ＝ 2067.1×10 － 6 ，它与 SMOW 标准之间存在转换关系。相对于 SMOW ， NBS － 1 的样同位素比值为：δ 18 ONBS － 1 ＝－ 7.94‰ 。两个 IAEA 标准水样 VSMOW 和 SLAP 的氧同位素比值分别为： δ 18 OVSMOW ＝ 0‰ 。 δ 18 OSLAP ＝－ 55.50‰ 。 （d） 硫同位素：标准物质选用 Canyon Diablo 铁陨石中的陨硫铁 (Troilite) ，简称 CDT 。 34 S/ 32 S CDT ＝ 0.0450045 ± 93 ，定义 CDT 的δ 34 S ＝ 0‰ 。 。 （e） 氮同位素：选空气中氮气为标准。 15 N/ 14 N ＝（ 3.676.5 ± 8.1 ）× 10 － 6 ，定义其δ 15 N ＝ 0‰ 。 。 （f） 硅同位素：硅同位素组成常以 30Si/28Si 比值表示，标准是石英砂 NBS － 28 ，定义其δ 30 Si ＝ 0‰ 。 （g） 硼同位素：采用 SRM951 硼酸做为标准， NBS 推荐的 11 B/ 10 B 比值为 4.04362 ± 0.00137 ，定义其δ 11 B ＝ 0‰ 。 二、 稳定同位素比例质谱仪（ IRMS ）工作原理简介 质谱是按照原子（分子）质量的顺序排列的图谱。利用光谱法、核感应法或微波吸收法都可以构成试验装置，进行质谱研究；而历史上把基于电磁学原理设计而成的仪器叫做质谱仪（ mass spectrometer 或 mass spectrograph ）。因此种仪器中采用的质量分析器只能对带电粒子起分离作用，所以，要求将被研究的原子（分子）转变成离子，而仪器所获得的信息则是离子的质量 m 与电荷 e 之比 m/e 。近百年来，人们利用质谱仪进行了原子量测定、同位素分离与分析、有机物结构分析和其它科学实验，形成质谱法（ mass spetromettry 或 mass spetroscopy ），其在现代分离、分析研究领域中占有重要地位。 质谱仪器的主要特点有：① 擅长同位素分析；② 可以进行多种形态样品（气体、液体、固体、常温、高温、常量、微量……）分析；③ 可以同时（或顺序）检测多种成分；④ 可以连续（或间歇）进样、连续分析；⑤ 可以提供丰富的结构信息；⑥ 可以进行快速分析与实时检测；⑦ 即可进行定性分析，也可定量分析；⑧ 样品用量少，灵敏度很高；⑨ 测量准确度与精密度较高；⑩ 仪器结构复杂，造价较高。同位素比例质谱仪是利用离子光学和电磁原理，按照质荷比（ m/e ）进行分离从而测定同位素质量和相对含量的科学实验仪器。 1、 IRMS 的基本测量过程 在稳定同位素分析中均以气体形式进行质谱分析，因此常有气体质谱仪之称。同位素质谱分析仪的测量过程可归纳为以下步骤： ① 将被分析的样品以气体形式送入离子源； ② 把被分析的元素转变为电荷为 e 的阳离子，应用纵电场将离子束准直成为一定能量的平行离子束； ③ 利用电、磁分析器将离子束分解为不同 m/e 比值的组分； ④ 记录并测定离子束每一组分的强度； ⑤ 应用计算机程序将离子束强度转化为同位素丰度； ⑥ 将待测样品与工作标准相比较，得到相对于国际标准的同位素比值。 2、 IRMS 的基本原理： 同位素比例质谱仪的原理是首先将样品转化成气体（如 CO 2 ， N 2 ， SO 2 或 H 2 ），在离子 源中将气体分子离子化（从每个分子中剥离一个电子，导致每个分子带有一个正电荷），接着将离子化气体打入飞行管中。飞行管是弯曲的，磁铁置于其上方，带电分子依质量不同而分离，含有重同位素的分子弯曲程度小于含轻同位素的分子。 在飞行管的末端有一个法拉第收集器，用以测量经过磁体分离之后，具有特定质量的离子束强度。由于它是把样品转化成气体才能测定，所以又叫气体同位素比例质谱仪。以 CO 2 为例，需要有三个法拉第收集器来收集质量分别为 44 、 45 和 46 的离子束。不同质量离子同时收集，从而可以精确测定不同质量离子之间的比率。 带电粒子在磁场中运动时发生偏转，偏转程度与粒子的质荷比 m/e 成反比。带电离子携带电荷 e' ，通过电场时获得能量 e'V ，它应与该离子冬动能相等： 1/2 m ' v' 2 ＝ e' V （ 1 ） 式中 m' 和 v' 分别为粒子的质量和速度， e' 为粒子电荷， V 为电压。带电粒子沿垂直磁力线方向进入磁场时，受到洛仑兹力作用，此力垂直于磁场方向和运动方向，力的大小为： F=e ' VB/ c （ 2 ） 式中 B 为磁场强度， c 为光速。合并（ 1 ）和（ 2 ）式，得到： F ＝ （ 3 ） 显然， F 为粒子质量的函数，确切来说是荷质比 的函数。据此，带电粒子在磁场中运动时因洛仑兹力而偏转，导致不同质量同位素的分离，重同位素偏转半径大，轻同位素偏转半径小。 实际测定中，不是直接测定同位素的绝对含量，因为这一点很难做到；而是测定两种同位素的比值，例如 18 O/ 16 O 或 34 S/ 32 S 等。用作稳定同位素分析的质谱仪是将样品和标准的同位素比值作对比进行测量。 3、 IRMS 的基本结构 同位素比例质谱仪与其它质谱仪一样，其结构主要可分为进样系统、离子源、质量分析器和检测器四部分，此外还有电气系统和真空系统支持。 （a） 进样系统：即把待测气体导入质谱仪的系统。它要求导入样品但不破坏离子源和分析室的真空。为避免扩散引起的同位素分馏，要求在进样系统中形成粘滞性气体流，即气体的分子平均自由路径小于储样器和气流管道的直径，因此气体分之间能够彼此频繁碰撞，分子间相互作用，形成一个整体。。 （b） 离子源：在离子源中，待测样品的气体分子发生电离，加速并聚焦成束。针对某种元素，往往可以采用不止一种离子源测定同位素丰度。对离子源的要求是电离效率高，单色性好。 （c） 质量分析器：接收来自质量分析器的具有不同荷质比的离子分开。主体为一扇形磁铁。要求其分离大，聚焦效果好。 （d） 离子检测器：接收来自质量分析器的具有不同荷质比俄离子束，并加以放大和记录。由离子接收器和放大测量装置组成。离子通过磁场后，待分析离子束通过特别的狭缝后，重新聚焦落到接收器上并收集起来。接收器一般为法拉第筒。现代质谱仪都有两个或多个接收器以便同时接收不同质量数的离子束，交替车辆样品和标准的同位素比值并将两者加以比较，可以得到高的测量精度。对检测部分的要求是灵敏度高，信号不畸变。 4、 IRMS 的主要部件 Finnigan MAT DeltaplusXP 同位素比例质谱仪是一种用于精密测定 13 C 、 15 N 、 18 O 和 34 S 同位素比值的中型质谱仪。该 IRMS 系统部件主要由系统主机、四个外设、两个接口和一个工作站组成。 ① 主机即质谱仪，由 离子源、质量分析器、检测器、电气系统以及真空系统组成。 ② 四个外设包括：燃烧型元素分析仪（ flash EA1112 ）、高温裂接元素分析仪（ TC/EA ）、气相色谱仪（ GC ）和预浓缩装置（ PreCon ）。 ③ 两个接口： 连接元素分析仪的连续流接口（即 Conflo Ⅲ）和连接气相色谱仪的带燃烧、裂接的接口（ GCC ）。 ④ 一个工作站： 一台运行控制程序 ISODAT NT 的奔腾计算机。 三、 IRMS 分析技术的应用 随着同位素质谱测试技术的改进，大大拓宽了稳定同位素的研究领域。除了人们所熟知的 “ 稳定同位素地球化学 ” 已形成一门独立的学科外，稳定同位素技术还应用于农业、医学和环境科学研究领域。通过同位素分析，可以得知农作物施肥的最佳配方比和时间；诊疗病症；了解物品组成成分与来源；推断古气候及环境条件特征 总结它的应用主要分为两个方面： ①各种物质同位素δ值存在着天然的差异。 ②稳定同位素示踪方法 同位素质谱测试技术应用的几个实例： 1、 同位素比例质谱法鉴别海洛因来源 当前，毒品来源推断技术已成为国际上的研究热点之一。化合物的稳定同位素比值被称为该化合物的 “ 同位素签字 ” ，它能反映化合物的来源信息。海洛因是由吗啡经二乙酰化得到，海洛因的 13 C 同位素比值能反映海洛因的合成和来源信息，但由于乙酰基对 13 C 的贡献，不能完全反映吗啡来源地信息。因此，为研究海洛因的来源地，应排除乙酰基的影响，即把海洛因水解为吗啡，再测定吗啡的 13 C 同位素比值来推断其原产地。 2、 生态系统中污染物的监测与环境保护 在不同环境条件下，稳定同位素的组成会有一定的差异。譬如不同来源的含氮物质可以具有不同的氮同位素组成，因此氮同位素是一种很好的污染物指示剂。目前，化肥的使用非常普遍，土壤中的氮肥及其它的含氮有机物随着水土的流失而流进江河湖海，因此δ 15 N 值可以作为水域环境污染程度指标。 3、 食品质量控制方面的应用 根据植物 C3 和 C4 循环产物的 δ 13 C 值得不同，碳同位素技术在食品质量控制方面可以发挥特别的作用，能够解决常规分析技术解决不了的问题。例如，常规归分析技术无法分别甜菜糖和蔗糖，但甜菜是 C3 植物，δ 13 C 约为－ 25.5 ‰ ，蔗糖是 C4 植物， δ 13 C 约为－ 11.5 ‰ ，应用碳同位素技术则可以轻而易举地加以区分。同样枫树是 C3 植物， δ 13 C ＝－ 22.4 ‰ ～ － 25.5 ‰ ，所以在枫树糖浆中若掺入蔗糖，用 δ 13 C 分析即可检出。同样的方法可以鉴别蜂蜜（主要来自 C3 植物）中掺入的蔗糖，或是区别天然香料（δ 13 C 约为－ 20 ‰ ）和合成香料 （δ 13 C ＝－ 27 ‰ ）等。谷物发酵形成酒精的过程中碳同位素分馏不超过千分之几，所以也可用来鉴别酒类。应用碳同位素技术甚至可以坚定喂蛋鸡的饲料，用麦子喂养鸡的蛋其 δ 13 C ＝－ 23.7 ‰ ，玉米喂养鸡的蛋其 δ 13 C ＝－ 11.0 ‰ ，混合饲料喂养鸡时的蛋其 δ 13 C 介于其间。 同样的原理还可以应用于考古，由于有机残余物的δ 13 C 可追溯古代文明的食品状况。把碳和氧同位素综合应用，还可对于不同食品的混合作出更精细的判断。

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放射性同位素标记化合物介绍（二）

dongmo010 2012-12-14 12:27

中草药是祖国医药的瑰宝，是中华民族五千年文明史的结晶。中草药有效成分的研究是促进中草药现代化的必由之路。放射性同位素标记在中草药有效成分的研究中有着广泛的用武之地。 中草药的有效成分一般来说结构都比较复杂，用定位合成的方法进行放射性同位素的标记都很困难。因此，这里介绍的是放射性同位素标记的一种常用但现在一值处于创新的标记方法----同位素交换法---氚标记化合物的制备。 放射性同位素交换标记法是应用氢同位素中氕与氚在催化剂存在下，采用不同的温度、酸度及反应时间达到交换的目的。氕与氚同属氢的同位素，化学性质基本相同，不影响标记后药物的药代性质。 经过近四十多年的标记技术的发展，现在的催化剂的种类很多，有针对性某一类化合物结构的催化剂，特别的适合我们的中草药有效成分的放射性标记。标记的比活度也可以高达Ci/mM，完全满足药代研究的需要。我们中科院上海应用物理研究所放射性同位素标记实验平台已利用各种的催化剂及反应条件完成了多个中草药有效成分的氚标记研究，达到了非常满意的实验效果。

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石头记下旅游(附图)

Elephantd 2012-10-6 11:22

旅游，总会给人很多享受、感受和记忆。铭记那美好经历，少不了买些纪念品，摄影、照相。 我铭记旅游享受的一个做法，是在旅途中最动容的地方，随手捡起一块不难看的石头，在现场与石头合影。带回家，清理干净，写明捡石头的时间、地点。 开始，有点不可思议，石头多了，才发现那样的不得了。因为，纪念品可以到处买到，自己的摄影、照相哪有网上的专业。唯石头，是我的！ 如果用同位素分析，还真的表明“到那一游”的真实，自己人生的真实！ 五大连池的火山石(2005.9) Grand Canyon的沉积岩(2012 9) 开心时刻 Grand Canyon(2012 9)

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建了一个同位素生理生态群，有做这么方面的可以加入啊

liuhaitao123 2012-9-21 17:33

QQ群名: 同位素生理生态群 QQ群号码: 58945169 群介绍: 本群主要用来探讨同位素在动植物生理生态以及其他方面的应用，欢迎各位同学以及老师的加入，共同发展，共同进步!

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同位素地球化学国家重点实验室 Ar-Ar 年代学实验室发展简史

热度 1 huaning 2012-9-15 09:04

同位素地球化学国家重点实验室 40 Ar / 39 Ar 年代学实验室发展简史 戴橦谟 朱炳泉 邱华宁 1. 北京时期 K−Ar 法 1956 年我国发布“十年科学技术发展规划纲要” , 地质绝对年龄测定 ( 其后通称为定年 ) 被列入纲要中属全国填补空白的发展规划项目 . 中国科学院着手人才培养和技术运作 . 1959 年－ 1960 年 , 实验室与院物理所、北京玻璃厂协作研制成功高真空、性能良好的油脂玻璃活塞和麦克劳压力计 , 建立了国内第一个 K−Ar 体积法 地质年龄测定实验室 . 经两年的野外科考、采样、实验室样品测定 , 于 1963 年发表了“内蒙和南岭地区某些伟晶岩和花岗岩的钾 − 氩法绝对年龄测定”成果数据 , 填补了国内同位素年代学年龄数据空白 . 代表性论著 . 2. 贵阳时期 1967 － 1968 年 , 为解决国家重点科考项目珠穆朗玛峰顶峰样品年龄测定任务 , 须测定微量样品的精确年龄 , 实验室与原子能研究所联合建立协作小组 , 在国内创建了“ 氩的慢中子活化分析法 ” , 分析精度和灵敏度达到当时国际领先水平 , 成功地用于珠穆朗玛峰顶峰样品年龄测定 . 同时通过长达一年的 37 Ar 半衰期测定 , 将半衰期从 34.1 天修正到 35.3 天 , 得到国际原子能委员会的认可 ( 见同位素表 ). 此法在当时国际同行与快中子活化同列开展创建 . 代表性论著 . 1965−1978 年 , 为取代常规体积法用样量大等许多缺点 , 着手建立 38 Ar 同位素稀释法 :1) 与原子能研究所协作 , 先后用氯化钠、三氯化铁为辐射靶物 , 在国内成功获得 38 Ar 产物 , 纯度由 82 ％提高到 98 ％以上 , 打破了当时资本主义国家对我国的禁运 , 制备了 38 Ar 稀释剂满足国内同行需要； 2) 在国内首先建立无油阀门 ( 镓－铟、金属 ) 超高真空系统 , 自制 Ti 蒸发泵纯化器 , 降低大气氩本底； 3) 在国内首先建立了质谱计与超高真空系统联机装置 , 开展第三纪－第四纪年龄样品、吉林球粒陨石 38 Ar 暴露年龄研究、安龙球粒陨石宇宙射线暴露年龄测定 . 代表性论著 . 40 Ar/ 39 Ar 法 MM-1200 质谱计 (1980) 1980 年率先从英国引进先进的 Micromass 1200 稀有气体质谱计 .1981−1982 年先后与原子能研究所 401 原子反应堆、清华大学游泳池式反应堆、夹江反应堆、 902 所反应堆开展岩石矿物快中子照射合作 , 获得各个反应堆的样品照射参数和有关 Ar 干扰同位素校正因子 , 进行 快中子活化法 40 Ar/ 39 Ar 年龄测定 , 建立国内第一家 40 Ar/ 39 Ar 定年实验室 . 开展了地质热历史 − 岩体隆升史的研究 , 测定了不同构造环境下形成的长石、云母和角闪石的矿物封闭温度 . 代表性论著 . 1985−1990 年 , 为开展稀有气体同位素地球化学研究 , 建立一套油气、煤成气高真空纯化系统 , 进行煤成气年龄的探讨研究 . 代表性论著 . 流体包裹体 40 Ar/ 39 Ar 年代学研究 1985 年 , 研制全金属超高真空提取流体包裹体系统 , 建立流体包裹体 40 Ar/ 39 Ar 定年技术 , 此项研究与国外几乎同步开展 , 但在我实验室首先取得成功 , 随后广泛应用于热液矿床成矿年龄测定 , 迄今已先后测定了石英（燧石、硅质岩）、闪锌矿、锡石和黑钨矿等脉石矿物和矿石矿物的流体包裹体年龄，开辟了热液矿床定年新技术 ，实现了矿石矿物直接定年 。 3. 广州时期 1991−1996 年 , 与广州师范大学物理系协作研制 YAG 连续激光器与 MM1200 质谱计联机 , 进行连续激光 40 Ar/ 39 Ar 单颗粒矿物年龄测定 , 为完成多项国家课题提供了重要数据 。 2004 年 , 开展低温矿物沸石的 40 Ar/ 39 Ar 定年 , 在国际上首次成功测定了浊沸石和片沸石的年龄和封闭温度 , 确定了滇东北重要的热液成矿事件 . GVI-5400 质谱计 (2004) 2004 年引进 GVI-5400 稀有气体质谱计 , 配备 CO 2 红外激光器 ( 用于加热熔融 ) 和 UP-213 紫外激光器 ( 用于微区剥蚀 ). 2000−2010 年 , 与荷兰自由大学 J. R. Wijbrans 和 F. M. Brouwer 博士合作 , 改进了提取流体包裹体装置 , 能对几十毫克样品进行流体包裹体 40 Ar/ 39 Ar 定年。开展中央造山带超高压变质榴辉岩 40 Ar/ 39 Ar 年代学研究 , 获得大别山榴辉岩超高压变质作用和退变质作用年龄信息 . 2005 年开展硫化物流体包裹体 40 Ar/ 39 Ar 定年研究 , 成功测定了 闪锌矿 原生、次生包裹体年龄 , 获得高精度年龄数据 , 实现矿石矿物直接定年 . 2005 年研制成功超高真空红外激光窗口，开展激光加热 40 Ar/ 39 Ar 定年 。 激光显微探针 40 Ar/ 39 Ar 定年技术 2007 年 , 利用 UP-213 紫外激光器 , 开展激光显微探针 40 Ar/ 39 Ar 定年 , 成功测定南大别山朱家冲退变质榴辉岩 ( 榴闪岩 ) 50 μm 宽之角闪石反应边的形成年龄 . 油气成藏 40 Ar/ 39 Ar 年代学研究 2007−2009 年 , 与中海石油深圳分公司和大庆油田勘探开发研究院合作 , 开展油气成藏 40 Ar/ 39 Ar 年代学研究 . 取得重要突破 : (1) 攻克了有机杂质气体纯化技术难关； (2) 首次把流体包裹体 40 Ar/ 39 Ar 定年技术引入天然气成藏年龄测定 , 获得松辽盆地深层天然气藏高精度的成藏年龄 , 这是油气成藏年代学研究方法的关键性转折 .(3) 伊利石激光阶段加热 40 Ar/ 39 Ar 定年获得合理的珠江口盆地油气成藏年龄 . 代表性论著 . 2010 年 , 开展赣南钨矿、湘南柿竹园多金属矿床 40 Ar/ 39 Ar 定年 , 成功测定 锡石 和 黑钨矿 的流体包裹体形成年龄, 此项研究正在进行中 . 代表性论著： 李璞、戴橦谟、邱纯一、王联魁、王俊文 . 内蒙和南岭地区某些伟晶岩和花岗岩的钾 − 氩法绝对年龄测定 . 地质科学 , 1963, (11): 1−9. 中国科学院贵阳地球化学研究所、原子能研究所协作小组 . 氩的中子活化分析用于测定矿物岩石的钾 − 氩年龄 . 地球化学 , 1973, (1): 51−58. 中国科学院贵阳地球化学研究所、原子能研究所协作小组 . 氩同位素稀释测定钾 − 氩年龄 . 全国同位素地质会议文集第一集 , 北京地质出版社 , 1979, 1−8. 中国科学院贵阳地球化学研究所 K-Ar 年龄实验室 . 吉林球粒陨石 K-Ar 年龄与 Ar 38 暴露年龄研究 . 地球化学 . 1978, (3): 197−201. 中国科学院贵阳地球化学研究所同位素地质研究室 , 安龙球粒陨石研究—— K 40 -Ar 40 年龄和宇宙射线暴露年龄测定 . 地球化学 . 1973, (4): 272−275. 戴橦谟 , 洪阿实 . 40 Ar/ 39 Ar 计时及西藏南部喜马拉雅期几个黑云母年龄的测定 . 地球化学 . 1982, (1): 48−55. 戴橦谟 , 朱炳泉 , 张玉泉 , 蒲志平 , 张前锋 , 洪阿实 . 从花岗岩长石的 40 Ar/ 39 Ar 年龄谱分析探讨印度 − 巽他 − 欧亚板块碰撞与热动力作用历史 . 地球化学 , 1986, (2): 97−107. 含煤盆地中稀有气体同位素组成特征 . 见 : 傅家谟、刘德汉、 盛国英主编 . 煤成气地球化学 . 1990. 天然气运移和围岩对气藏中稀有气体组成 . 见 : 傅家谟、刘德汉主编 . 天然气运移、储集及封盖条件 . 1992, 科学出版社 Qiu HN, Dai TM. 40 Ar/ 39 Ar technique for dating the fluid Inclusions of quartz from a hydrothermal deposit. Chin. Sci. Bull., 1989, 34 (22): 1887−1890. 邱华宁 , 戴橦谟 . 40 Ar/ 39 Ar 法测定矿物流体包裹体年龄 . 科学通报 , 1989, 34 (9): 687−689. 邱华宁 , 戴橦谟 , 李朝阳 , 蒲志平 , 陈晓钟 . 滇西上芒岗金矿床 40 Ar– 39 Ar 成矿年龄测定 . 科学通报 , 1994, 39(3): 257−260. Qiu HN. 40 Ar- 39 Ar dating of the quartz samples from two mineral deposits in western Yunnan (SW China) by crushing in vacuum. Chem. Geol., 1996, 127 (1-3): 211−222. http://dx.doi.org/10.1016/0009-2541(95)00093-3 邱华宁 , 孙大中 , 朱炳泉 , 常向阳 . 东川铜矿床同位素地球化学研究 : II. Pb−Pb 、 40 Ar− 39 Ar 法成矿年龄测定 . 地球化学 , 1997, 26 ( 2 ): 39−45. 邱华宁 . 流体包裹体 40 Ar− 39 Ar 计时技术及其矿床定年应用 . 矿物岩石地球化学通报 , 1999, 18 (2): 71−78. Qiu HN, Zhu BQ, Sun DZ. Age significance interpreted from 40 Ar− 39 Ar dating of quartz samples from the Dongchuan Copper Deposits, Yunnan, SW China, by crushing and heating. Geochem. 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Lett., 2007, 256 (1-2): 224−232. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2007.01.028 邱华宁 . 新一代 Ar−Ar 实验室建设与发展趋势：以中国科学院广州地球化学研究所 Ar−Ar 实验室为例 . 地球化学 , 2006, 35(2): 133−140. 邱华宁 , 徐义刚 , 云建兵 , 王强 , 赵令浩 . 激光显微探针 40 Ar- 39 Ar 定年技术——大别山朱家冲榴闪岩年代学研究 . 地质学报 , 2009, 83 (8): 1118−1124. Yun JB, Shi HS, Zhu JZ, Zhao LH, Qiu HN. Dating petroleum emplacement by illite 40 Ar/ 39 Ar laser stepwise heating. AAPG Bull., 2010, 94 (6): 759−771. http://dx.doi.org/10.1306/10210909102 Qiu, H.N., Wu, H.Y., Yun, J.B., Feng, Z.H., Xu, Y.G., Mei, L.F., Wijbrans, J.R., 2011. High-precision 40 Ar/ 39 Ar age of the gas emplacement into the Songliao Basin. Geology 39, 451-454. http://dx.doi.org/10.1130/G31885.1

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[转载]北大医学博士王月丹质疑用中国儿童转基因大米同位素标记实验

热度 2 蒋高明 2012-9-2 18:03

我对在我国儿童中进行的转基因大米同位素标记试验研究表示遗憾——呼吁给我国儿童食品安全与健康的生活 原文出处： http://immunohealth.blog.sohu.com/235729601.html A style="MARGIN-RIGHT: 10px" href="javascript:void(0);" entryTitle="我对在我国儿童中进行的转基因大米同位素标记试验研究表示遗憾——呼吁给我国儿童食品安全与健康的生活" data-shareType="31" data-title="#{@entryTitle}" data-url="http://immunohealth.blog.sohu.com/235729601.html" data-abstracts="#{#main-content@innerText 标签： 转基因 大米 同位素 标记 儿童 2012-08-31 22:29 据新华网 北京8月30日讯（ http://news.sohu.com/20120831/n352036201.shtml ） 记者郄建荣 国际环保组织绿色和平30日向媒体表示，近日，美国一科研机构发布了其对24名中国湖南省儿童进行转基因大米人体试验的结果。对此，绿色和平表示强烈谴责。 据绿色和平介绍，该项研究旨在检验美国先正达公司研制的转基因“黄金大米”对补充人体维生素A的作用。这项研究共选取了72名6到8岁的健康儿童，受试儿童全部是湖南省衡阳市一所小学的学生。研究者令其中24名儿童在21天的时间里每日午餐进食60克黄金大米，并对其体内维生素A含量进行检测。绿色和平认为，用中国儿童作为转基因大米的实验对象是极其不负责任的行为，希望中国政府审核该研究的合法性，并对受到影响的儿童提供医疗和法律援助。 这个报道确实很让我震惊，因为一直关注转基因大米等转基因主粮问题，而且我国有关部门一向严格控制血液等人体样本的出口，就是一滴尿，没有有关部门的批准也是出不了境的，美国的科研机构怎么可能在我国随意做这样的研究呢？ 于是，我很好奇地找来了这个转基因大米的儿童试验研究的论文 （ Tang G, Hu Y, Yin SA, Wang Y, Dallal GE, Grusak MA, Russell RM. β-Carotene in Golden Rice is as good as β-carotene in oil at providing vitamin A to children. Am J Clin Nutr . 2012 Sep;96(3):658-64. Epub 2012 Aug 1. ），看了之后，更加让我吃惊。 首先，先不谈转基因大米本身是否安全（这个甚至可以在后面再说），这个试验中居然是使用氢元素的同位素——氘（D)作为标记，然后把同位素标记的转基因大米给儿童吃，我怀疑这个试验的对象是否真的都被告知了试验的潜在危险性吗？为了进行这个研究，所有儿童吃的转基因大米和菠菜都是用重水（D20）浇灌的。有的人可能会说，氘是一种氢元素的稳定同位素，没有放射性，很安全。但是，氘虽然化学性质与氢相似，可以相互取代，在体内也可以形成取代氢原子，而使体内的水变为重水。重水 在外观上和普通水相似，只是密度略大，为1.1079克/立方厘米，冰点略高，为3.82℃，沸点为101.42℃。参与化学反应的速率比普通水缓慢，甚至不能被电解。 重水主要用于核反应堆中作减速剂，它可以减小中子的速率，使之符合发生裂变过程的需要。重水也是研究化学和生理变化中使用过的材料。浓而纯的重水不能维持动植物的生命，其致死浓度为 60% ～ 80% 。 由于重水分子量大，运动速度慢，所以在高山上的冰雪中，特别是在南极的冰雪中重水含量微乎其微，水(氧化氢)的密度最小，是地球上最轻的水。重水在自然界中分布较少，在普通水中约含重水0.015%。 重水虽然在尖端技术上是宝贵的资源，但对人却是有害的．人是不能饮用重水的，微生物、鱼类在纯重水或含重水较多(超过80%)的水中，只要数小时就会死亡．相反，含重水特别少的轻水，如雪水 ，却能刺激生物生长(来自百度， http://baike.baidu.com/view/19884.htm )。因此，我们的有些高端人士也有饮用冰川水的习惯。但为了进行转基因大米的试验，直接将重水浇灌的有同位素标记的转基因大米给儿童吃，而且长达35天，每天中午均吃，这样的研究确实应该向试验对象说明全面的潜在危害，特别是重水的危害。对于生长期的儿童更应该考虑重水可能对儿童生长的影响。毕竟，儿童不是核反应堆，是不应该使用核减速剂的（这当然是个玩笑，但确实应该引起大家的关注，我们不能为了科研成果，而牺牲儿童的安全和健康）。 其次，说的转基因大米，虽然，这次研究使用的大米不是我一直关注的转BT基因大米，而是将维生素A前体基因转入到大米胚乳里的黄金米。但在我国，转基因研究是有严格规定的，而且按常规，应该先进行动物研究，然后再进行成年人研究，再进行儿童的研究。而本研究使用的转基因大米，在美国只有有限的小规模成年人研究，既没有美国儿童研究结果，也没有我国成年人研究结果，就冒然使用我国儿童作为研究对象，这是很让人吃惊的。仅从免疫学角度讲，就应该在儿童食用前，先对他们进行一下，转基因过敏原的筛查，以保证研究的安全性。 最后，我对这个研究只能表示遗憾，是因为在看到了原文以后，我发现，这篇文章并不是如绿色和平组织所说的，是由美国的一家科研机构所完成的。事实是，在这篇文章的注解里，清楚的写明，该文章是由美国波士顿 Tufts大学、中国湖南省疾控中心、中国国家食品安全和营养研究所和中国浙江医学科学院以及另外两家美国机构，不过，在文章的第二条注解中，特别说明，这篇文章观点、结果、结论和建议，都不代表美国农业部的观点，也不代表美国政府赞同这些观点。而我国参加的单位都是官方机构，并没有声明不支持这个文章，由此可见，我国官方机构可能是支持在儿童中进行同位素标记的转基因大米食用试验，这可能是我国的官方立场（因为我们并没有像美国政府一样否认自己赞同这样做）。所以，我只能表示遗憾，否则，我会表示气愤和坚决的反对。 还有就是，这个试验研究本身，并不是违法的，因为其得到了我国浙江省医学科学院伦理委员会的批准，是合法的研究，所以，没有人，包括绿色和平组织在内，都无法追究研究者的法律责任，因为研究者进行的研究是合法的。我在此，也对我国的个别伦理委员会批准这样的研究表示遗憾，希望它们今后能恪尽职守，真正履行自己的伦理审查义务，而不是只收收钱而不管是否够伦理。 此外，我也对那些坚持让自己的孩子在35天之中，一直服用被同位素标记的转基因大米和菠菜的家长，表示遗憾，对他们使孩子出于潜在的危险中的行为表示不解。从该文章看，这些儿童所在的家庭都是中等收入的当地农村居住的打工者，这些人对孩子的照顾可能还是并不是那么精心。不过，在文章中，研究者也承认，在最初的112个实验儿童对象中，最终只有72人参与了实验，有接近40%的儿童没有参加，这表明，在我国有些家长还是具备一定的知识与保护意识的，是值得肯定的。 总之，我个人认为，这个转基因大米实验是过于鲁莽的，而且没有经过我国成年人的实验就直接在儿童中进行，是不明智的，同时，使用同位素标记进行长期的儿童实验，其潜在的安全风险也很可能没有充分地向参加儿童及其家长披露（希望不是这样）。不过，这个试验研究并没有得到什么特别令人振奋的结果。同时，我认为，这个研究的研究者，尤其是美方的研究者是按照有关规定进行的，而且美国政府也强调这篇文章并不表示赞同这个研究的结果和责任，因此，是不能追究研究者责任的，科研工作者的合法权利应该得到保障。但我对批准这项研究的伦理委员会表示遗憾，也对我国不否认赞同这个研究的观点表示遗憾。 转基因大米的安全还是具有不确定性的，不可以冒然使用儿童作为研究对象，而且对于生长期的儿童，如果不是特别必要，也应该尽量不用重水或者其他同位素进行生物标记研究。如果，真的需要进行同位素标记研究，应该向儿童和家长充分披露有关的信息和潜在的危害。 我呼吁，给我国儿童一个食品安全和健康的环境，他们是祖国的未来，我们的明天。 北京大学免疫学系 王月丹 博士 于学院路38号

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月表基地建设

热度 1 chenzhao 2012-6-20 13:09

1. 有人基地最重要的生命维持物资：水的获取，必须尽可能就地取材。 但是，令人遗憾的是：月球正面已经被人类勘探的一些区域，几乎滴水不存，比人类已知的任何沙漠都更缺水。已知月球水库在南极，并不那么容易获取。 唯一可行的方法是从月岩中提取氧气，然后与携带来的氢（重量要比氧小7倍）化合成水。 2. 电子器件月夜生存的问题：昂贵的同位素电池是必须的吗？或者可以有其它办法熬过漫长寒冷的月夜？ 3. 除了太阳能之外，月球表面能提供一些什么样的资源？ 重力，氧气，金属，（参见月岩制氧，氢还原钛铁矿制氧）， 外层建筑材料（水泥），食品（种植作物之后）。 4.必须仰赖地球供给的物资 各种材料，设备，氢，核热飞船的核燃料，有机物生长所用的土壤。 5.廉价的交通方式： 主要是发展两种交通工具： 1.近月轨道核热飞船：采用单级、核热动力火箭发动机，月球表面制取的气体作为喷射工质，可重复使用。 2.地-月拖船，该拖船采用高比冲的离子火箭发动机（RTG或太阳能电力），在地球轨道补充燃料，可重复使用。 地球-月球货运： 从空间站出发，拖船将货物舱运载到LLO（近月轨道），由近月轨道核热飞船接回月表。 月球-地球货运： 近月轨道核热飞船将货物舱送往拖船，拖船（花费50~80天时间巡航），在泊入地球轨道后与近地轨道空间站对接。然后由可重复使用的天地往返运输工具运载返回地球。 在货运过程中，只有月表~LLO是有人操作的。

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[转载]干旱区大气降水的同位素演化机理

热度 2 htam 2012-4-17 15:57

大气降水是水循环的输入项，是地下水资源的主要补给来源。降水同位素演化机理是同位素水文学的核心科学问题之一。降水同位素的高程、温度、纬度等效应的应用十分广泛，如依据温度效应可以恢复古温度；依据高程效应可以恢复古高程；依据纬度和高程效应可以确定地下水的补给区等。精确的同位素温度及高程梯度的建立，取决于对控制降水同位素演化的各种过程的准确而完整的监测与分析。以往的研究虽然指出了同位素效应的不确定性，但并没有涉及其内在的机理问题。 干旱区因本地蒸发强烈，水分内循环对同位素演化的影响十分明显。然而，关于降水过程中同位素的演化缺乏研究。新疆是世界三大极端干旱区之一，位于其境内的天山更有 “中亚水塔”之誉，水循环与水资源研究的地位十分突出，是开展此类研究的理想区域。 中科院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室庞忠和课题组对我国西北地区大气降水的同位素进行了监测研究，特别是在天山一号冰川附近的高山站（海拔3545m）和后峡站（海拔2100m）开展了为期一个水文年以上的降水、雪坑高密度观测与取样，分析了水同位素组成。同时，对全球大气降水同位素监测网（GNIP）中我国的乌鲁木齐、银川和张掖等站点的长期观测资料进行了分析计算。主要研究成果如下：首次系统地开展了降水同位素氘盈余研究, 揭示了同位素温度效应及温度梯度的新规律，并基于降水形成的三个过程分析给出了其形成机理。基于我国西北干旱区降水同位素氘盈余的对比研究，提出干旱区氘盈余的反高程效应。 1、水同位素温度效应：因温度区间而异。零度以下的降雪温度正相关效应显著；零度以上的降雨，温度效应不显著。其机理是：影响同位素演化的本地降水过程主要有三个，即绝热膨胀、水汽再循环与云下蒸发。其中，以绝热膨胀为主要过程的降水具备明显的温度效应；受水汽再循环与云下蒸发共同影响的降水，无温度效应；受云下蒸发影响强烈的样品，氘盈余值明显降低，稳定同位素有所富集，但其温度效应也不显著。 2、水同位素温度梯度：降雨与降雪之间相差20%。同位素古温度计的可靠性依赖于同位素温度梯度的准确性。本研究发现，在后峡站，降雨δ18O温度梯度为0.64，而降雪δ18O温度梯度为0.52，相差达20%；高山站有相似结果。因此，在恢复古温度时，直接采用对于液态与固态降水不加区分的δ18O温度梯度可能导致错误结果。这一结果有助于促进古气候研究。 3、氘盈余的反高程效应：与湿润区相反，氘盈余随高程增加而降低。在湿润区，氘盈余随着海拔的升高而升高。原因是随着海拔增加，云下蒸发过程越来越微弱。本研究表明，在干旱区，呈现相反的变化趋势，氘盈余随着海拔的升高而降低。原因是，在低海拔地区，水汽再循环的影响强于云下蒸发，使氘盈余有所升高。 随着高程增加，水汽再循环的作用越来越弱，导致降水同位素的氘盈余逐渐降低。这一现象与湿润地区相反,称为降水同位素氘盈余的反高程效应。 上述结果为大气降水水汽来源的示踪、内循环水汽的定量评价、古温度及古高程的恢复提供了理论依据，为同位素水文学原理在干旱区水资源管理中的应用创造了更有利的条件。 该研究成果近期发表在国际权威的水文气象学杂志 Tellus 上（Pang et al., Processes affecting isotopes in precipitation of an arid region, Tellus , 2011, 63B, 352-359, doi: 10.1111/j.1600-0889.2011.00532.x.） 原文链接 图1：降水监测点位置图 (左上角为全球降水网我国站点，右下角为文中用到的我国西北地区的站点) 图2：天山降水同位素d18O、氘盈余与气温关系

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[转载]冰川河同位素径流分割法确定水资源对气候变化响应的敏感性

htam 2012-4-17 15:55

冰川河是发源于高寒山区的河流，其源头有冰川存在。冰川河的源头通常称之为“水塔”，仅青藏高原和天山这两座“亚洲水塔”就供养全球至少1/4的人口。冰川河因含有冰川融水，而极易受到气候变暖的影响。尤其在干旱区，冰川河出山径流量基本上代表水资源总量。气候变暖带来的变化直接影响中下游的人口与农业安全。因而，研究冰川河对气候变化的敏感程度对于选择适当的适应对策极为关键，然而，已有的研究方法多只能定性评估，或者需要复杂的野外观测。 地质与地球物理研究所工程地质与水资源研究室博士生孔彦龙与导师庞忠和研究员以“中亚水塔”天山为研究区，采用冰川河同位素径流分割法对这一问题进行了探索。首先，他们对比了过去50年以来南北疆水资源变化，发现：虽然北疆气候变化明显强于南疆（图2a和2b），但是位于北疆的乌鲁木齐河出山径流量增加（10.0%，图2c）却远远比不上南疆的库马拉克河出山径流量的增加（38.7%，图2d）。继而，他们分别对北疆的乌鲁木齐河流域和南疆的库马拉克河进行了同位素径流分割（图1），结果表明，乌鲁木齐河出山径流中，冰川融水比例低于9%（图2e）；而库马拉克河冰川融水比例高于57%（图2f）。据此，他们得出结论，冰川河对气候变化的敏感性取决于冰川融水所占份额，冰川补给比例高的河流其水资源对气候变化更加敏感。 图1：研究区分布 图2：新疆地区气候变化（a和b）、乌鲁木齐河（c）和库马拉克河径流量变化（d）和乌鲁木齐河（e）和库马拉克河（f）径流分割结果 冰川河径流分割可以采用的不同方法，同位素方法由于能够直接厘清水分来源，因而其精度与可靠性高于普通水文学方法，而对于没有观测资料的河流（ungauged river）来说，其快速高效的优势则更为显著。论文评审过程中，审稿人认为冰川河同位素径流分割法在气候变化对水资源的影响研究方面，代表了一个新的研究方向。 该研究成果近期发表在国际水文学权威期刊 Journal of Hydrology 上（Kong et al. Evaluating the Sensitivity of Glacier Rivers to Climate Change based on Hydrograph Separation of Discharge. Journal of Hydrology . 2012, (434–435): 121–129, doi: 10.1016/j.jhydrol.2012.02.029）

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[转载]JH: 冰川河同位素径流分割法确定水资源对气候变化响应的敏感性

热度 1 michaelkong 2012-4-13 19:42

冰川河是发源于高寒山区的河流，其源头有冰川存在。冰川河的源头通常称之为“水塔”，仅青藏高原和天山这两座“亚洲水塔”就供养全球至少1/4的人口。冰川河因含有冰川融水，而极易受到气候变暖的影响。尤其在干旱区，冰川河出山径流量基本上代表水资源总量。气候变暖带来的变化直接影响中下游的人口与农业安全。因而，研究冰川河对气候变化的敏感程度对于选择适当的适应对策极为关键，然而，已有的研究方法多只能定性评估，或者需要复杂的野外观测。 地质与地球物理研究所工程地质与水资源研究室博士生孔彦龙与导师庞忠和研究员以“中亚水塔”天山为研究区，采用冰川河同位素径流分割法对这一问题进行了探索。首先，他们对比了过去50年以来南北疆水资源变化，发现：虽然北疆气候变化明显强于南疆（图2a和2b），但是位于北疆的乌鲁木齐河出山径流量增加（10.0%，图2c）却远远比不上南疆的库马拉克河出山径流量的增加（38.7%，图 2d）。继而，他们分别对北疆的乌鲁木齐河流域和南疆的库马拉克河进行了同位素径流分割（图1），结果表明，乌鲁木齐河出山径流中，冰川融水比例低于9% （图2e）；而库马拉克河冰川融水比例高于57%（图2f）。据此，他们得出结论，冰川河对气候变化的敏感性取决于冰川融水所占份额，冰川补给比例高的河流其水资源对气候变化更加敏感。 图1：研究区分布 图2：新疆地区气候变化（a和b）、乌鲁木齐河（c）和库马拉克河径流量变化（d）和乌鲁木齐河（e）和库马拉克河（f）径流分割结果 冰川河径流分割可以采用的不同方法，同位素方法由于能够直接厘清水分来源，因而其精度与可靠性高于普通水文学方法，而对于没有观测资料的河流（ungauged river）来说，其快速高效的优势则更为显著。论文评审过程中，审稿人认为冰川河同位素径流分割法在气候变化对水资源的影响研究方面，代表了一个新的研究方向。 该研究成果近期发表在国际水文学权威期刊 Journal of Hydrology 上（Kong et al. Evaluating the Sensitivity of Glacier Rivers to Climate Change based on Hydrograph Separation of Discharge. Journal of Hydrology . 2012, (434–435): 121–129, doi: 10.1016/j.jhydrol.2012.02.029）

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同位素地球化学国家重点实验室logo

热度 2 huaning 2012-4-12 21:43

Logo State Key Laboratory of Isotope Geochemistry Guangzhou Institute of Geochemistry Chinese Academy of Sciences 1. PPT 浅色底 2. PPT 浅色底 3. PPT 深色底

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钴的同位素

热度 2 jingliu 2012-3-16 14:47

钴在自然界中只存在一种稳定的同位素Co-59。其它同位素都具有放射性。根据wikipedia，质量数小于59的同位素主要通过电子俘获转化成铁的同位素；质量数大于59的同位素主要通过beta衰变转化成镍的同位素。半衰期最长的两种同位素是Co-60，5.3年，Co-57，272天。 Co-60和Co-57都是很常用的光子源。Co-60百分之百通过beta衰变转化成Ni-60的激发态。后者在1ps内就退激到基态，释放出1.173（100%），1.332（100%）的光子。Co-57百分之百通过电子俘获转化成Fe-57的激发态。后者在100ns内就退激到基态，释放出136（11%）， 122（86%）和14keV的光子。Co-60很容易制造，只要把天然钴在核反应堆的中子辐射下暴露一段时间就可以了。制造Co-57需要回旋加速器。天然铁在质子束或氘束照射下通过Fe-56(d, n)和Fe-57(p, gamma)反应变成Co-57(参见 http://www.med.harvard.edu/JPNM/physics/isotopes/Co/Co57/prod.html)。

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关于水的局域循环的几点思考——与檀成龙老师讨论

热度 4 qianlivan 2012-3-6 20:28

这几天读了檀成龙老师对他的观点的总结文章（ http://prep.istic.ac.cn/main.html?action=showFileid=2c92828235d2fc710135dd5c7e520015 ）。檀成龙老师想说明的是，像西部干旱盆地调水可以提高当地降水量，改善当地气候，对西部经济、社会的发展有重要影响。对于这一点，一个主要论点就是，在周围都是高山的盆地中，水是局域循环的。在盆地中蒸发的水会在周围的高山形成降水，降水形成径流，回到盆地中。 从直觉上来讲，上述论点是符合逻辑的，檀老师的文章中谈的也是可能性，所以我赞同檀老师的叙述。但是从科学的角度来说，这样的论点其实是“猜想”，或者说理论分析。但是调水是一个实际的科学问题和工程问题，停留在理论分析上是不够的。仅限于“水是局域循环的”这个论点，在进一步的实验分析上我从一个外行的 角度，觉得或许有几件事可以做。 首先，可以找一个实际的盆地，实际地追踪一下盆地中的水的去向，判断水是不是局部循环的。这样的盆地我在前面的博文（ http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=117333do=blogid=537075 ）中提到过，就是新疆的巴里坤县。但是对于如何追踪水的去向，我没有概念。对于海洋中的洋流，曾经有过“塑料鸭子实验”（其实是一次事故 http://v.pptv.com/show/LVBFwyuRAT8bmQE.html ），但是怎么追踪水汽呢？除非巴里坤县的水的成分和别的地方有显著不同（比如，某种同位素水的含量较高），否则很难直接进行如洋流中的“塑料鸭子实验”那样的实验。 第二，可以监测巴里坤县盆地中的实际蒸发量及周围高山上的实际降水量，比较二者的时间序列是否有相关性（或者有时间延迟的相关性）。 第三，可以对巴里坤县的水循环进行数值模拟，看水是不是确实是局域循环的。 上述几件事可能后两件是比较可行的，相比之下，对于手头没有设备、人力、财力的人来说，可能只有数值模拟是可行的。不过我从一个外行的角度来看，对任何一件事都没什么概念，不知道从哪里下手可以开始研究。 2012年3月7日早晨补记： 可以考虑这样一个问题，如果有一只4000米高的水桶，水桶里的水能保持多长时间不干？

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欢迎大家分享稳定同位素生态学的学习体会

热度 5 Stableisotope 2012-3-2 10:50

各位参加课程的同学： 《稳定同位素生态学：原理与应用》课程已经开课两周了，各位同学一定有很多的想法，也许还会有很多疑问，林老师欢迎大家分享自己的学习体会，提出自己的疑问。希望和大家教学相长、共同进步！

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大气CO2增加，主要源自排放：评《中国科学报》对崔伟宏等的采访

热度 5 Amsel 2012-2-17 10:49

　　大气CO2的增加，主要来自人类排放，这本来是“全球变暖”争论中最不值得争议的问题之一。但是，《中国科学报》日前采访了中科院遥感研究所研究员崔伟宏和北京大学遥感与地理信息系统研究所教授承继成，得到的观点却是： “我们研究组的结论与IPCC截然不同。研究显示，空气中CO2　96%由自然排放，仅有4%来源于人为排放。” 　　这种观点纯粹是在打稻草人。IPCC并没有否认碳循环的主要通量在于自然活动——见下图，箭头上是通量数值，黑色是自然过程，红色是人类活动结果： 　　人类活动引起的CO2通量的变化虽然只占很小部分，但是它却在自然界本来平衡的碳循环上增加了一份，所以引起大气CO2浓度的持续增加。这一过程可以由大气CO2碳同位素的变化来说明：大气CO2变得越来越贫C13、越来越贫C14（下面两图），这都是化石燃料产物“稀释”大气本来的CO2的结果。 　　据此可以认定，“全球气候变化研究组组长、中科院遥感研究所研究员崔伟宏 ”等人对“气候变化”争论的问题缺乏 基本认识，和科学网一位９７３首席科学家倒是相得益彰（后者声称“人类事实上已经减排”、“上升没有某些预测高，正好说明CO2是升温的主要原因 ”）。这说明 并非所有对IPCC和变暖派的质疑都有道理。另外，这些例子也说明，我国政府的科技主管部门着实曾经投钱去支持“全球变暖”的怀疑派，但是似乎没有培养出拿得出手的怀疑派研究结果。 　　顺便说一下，采访中所谓“澳大利亚学者Jennifer Marohasy在2011年3月发表的《大气中的CO2有多大比例源自人类》的文章”云云，这只是一篇博客文章，并不是同行评议过的学术论文观点。 Marohasy也不是学术观点有影响的怀疑派人士（相比之下，McIntyre和Watts都是IPCC报告评议人员）。 难道 崔伟宏等人以那篇博客文章作为文献证据？那可比IPCC还低级了，不配批评IPCC。 （如果看不见插图请留言）

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[转载]放射性同位素的应用-同位素示踪法

wzbin689 2012-2-8 13:29

同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，示踪实验的创建者是Hevesy。Hevesy于1923年首先用天然放射性 212 Pb研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。继后Jolit和Curie于1934年发现了人工放射性，以及其后生产方法的建立（加速器、反应堆等），为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛应用提供了基本的条件和有力的保障。 一、同位素示踪法基本原理和特点 　　同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等，稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪，气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂（tracer），但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，其应用范围受到限制；而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点： 1. 灵敏度高 　　放射性示踪法可测到10 -14－ 10 -18 克水平，即可以从10 15 个非放射性原子中检出一个放射性原子。它比目前较敏感的重量分析天平要敏感10 8- 10 7 倍，而迄今最准确的化学分析法很难测定到10 -12 克水平。 2. 方法简便 　　放射性测定不受其它非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的r射线，在体外测量而获得结果，这就大大简化了实验过程，做到非破坏性分析，随着液体闪烁计数的发展， 14 C和 3 H等发射软β射线的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用。 3. 定位定量准确 　　放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变,与某些形态学技术相结合（如病理组织切片技术，电子显微镜技术等），可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布，并且对组织器官的定位准确度可达细胞水平、亚细胞水平乃至分子水平。 4. 符合生理条件 　　在放射性同位素实验中，所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的，它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的，体内生理过程仍保持正常的平衡状态，获得的分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。 放射性同位素示踪法的优点如上所述，但也存在一些缺陷，如从事放射性同位素工作的人员要受一定的专门训练，要具备相应的安全防护措施和条件，在目前个别元素（如氧、氮等）还没有合适的放射性同位素等等。在作示踪实验时，还必须注意到示踪剂的同位素效应和放射效应问题。所谓同位素效应是指放射性同位素（或是稳定性同位素）与相应的普通元素之间存在着化学性质上的微小差异所引起的个别性质上的明显区别，对于轻元素而言，同位素效应比较严重。因为同位素之间的质量判别是倍增的，如 3 H质量是 1 H的三倍， 2 H是 1 H的两倍，当用氚水（ 3 H 2 O）作示踪剂时，它在普通H 2 O中的含量不能过大，否则会使水的物理常数、对细胞膜的渗透及细胞质粘性等都会发生改变。但在一般的示踪实验中，由同位素效应引起的误差，常在实验误差内，可忽略不计。放射性同位素释放的射线利于追踪测量，但射线对生物体的作用达到一定剂量时，会改变机体的生理状态，这就是放射性同位素的辐射效应，因此放射性同位素的用量应小于安全剂量，严格控制在生物机体所能允许的范 围之内，以免实验对象受辐射损伤，而得错误的结果。 二、示踪实验的设计原则 　　设计一个放射性同位素的示踪实验应从实验的目的性，实验所具备的条件和对放射性的防护水平三方面着手考虑。原则上必须从两个主要方面来设计放射性示踪实验： 一是必须寻求有效的、可重复的测定放射性强度的条件，二是必须选择一个合适的比活度λqδ（单位是原子／时间／分子，dpm／mol或ci／mol） 。 其中，λ＝-dＮ’dt／Ｎ’为该处放射性原子核的衰变常数。q＝Ｎ ’／n’，表示n’个该化学形式分子为Ｎ’个放射性原子所标记。δ＝n’／n表示放射性标记的分子数n’与总分子数（标记的加未标记的）n之比。采用放射性同位素示踪技术来实现所研究课题预期目的全部或一部分，一般须经过 实验准备阶段，实验阶段和放射性废物处理 三个步骤。 （一）实验准备阶段 1.示踪剂的选择 　　选定放射性示踪剂的比活度λqδ的值必须足够大，以保证实验所需要的灵敏度，而又要尽可能地小，使得在该实验条件下辐射自分解可忽略。一般情形是根据实验目的和实验周期长短，来选择具有合适的衰变方式，辐射类型和半衰期，且放射毒性低的放射性同位素。至今已确定的放射性核素包括天然的58种和人工制造的约1300种，其中大多数不常能用作放射性示踪剂。主要原因是制备困难、半衰期不合适及放射性不足以定量。在任何一种生产方法中，生产步骤很可能包含或多或少的化学处理，因而示踪实验人员需要了解某个核素及其周围的那些元素的化学性质，因为它们有可能成为此放射性同位素的杂质。 　　放射性同位素都衰变（经过或不经过中间状态）到处于基态的子体核素，衰变时伴随各种形式的能量辐射，如α、β-、β+、γ、X放射等。在选择示踪剂时，示踪实验人员要仔细研究衰变纲图，根据实验条件和计数条件来决定那一种辐射，在衰变纲变内，代表核能级的两条水平线之间和距离表示能量差， ↑ 或 ↓ 表示能级同伴随原子序数增或减少的能量，↓表示从激发态至基态的同质异能跃迁。一般要选择最适宜的半衰期τ的放射性同位素，使τ足够长，从而使衰变校正有意义或干脆不必作衰变校正，同时又要足够短，能较安全地进行示踪实验，并使得放射性废物容易处理，在实际工作中，使用的放射性同位素的半衰期应该与实验需要持续的时间t相适应，如对于某个实验，t／τ＝0.04时，应所选放射性同位素的衰变校正为3.5％；而t／τ＝0.10时，应选放射性同位素的衰变校正为6.6％。t／τ＝0.15时，应选用其衰变校正为10％。 　　在体外示踪条件，一般选用半衰期较长而射线强度适中，既利于探测，又易于防护和保存的放射性示踪剂。 体内示踪条件下，若实验周期短，应选用半衰期短，且能放出一定强度r射线物放射性同位素，若实验周期长，如需要将动物活杀后对组织脏器分别测定的，则应选用半衰期较长放射性同位素 。此外，根据实验目的来选用定位的或不定位的标记示踪剂，例如研究氨基酸的脱羧反应， 14 Ｃ应标记在羧基上，只有这种定位标记的氨基酸，才能在脱羧后产生 14 CO2。而有些实验不要求特定位置标记，只须均匀标记即可。 　　选择放射性示踪剂还必须同时满足高化学纯度，高放射性核纯度的要求。在示踪剂制备期间、贮存期间以用试验体系中所使用的溶剂、化学试剂、酶等可能会产生化学杂质、放射化学杂质及辐射自分解引起的放射性杂质，这些杂质的存在，使得示踪实验中使用的示踪剂不“纯”，而或多或少影响实验的结果，甚至会导致错误结论。 氚标记的胸腺嘧啶核苷（ 3 H－TdR）和尿嘧啶核苷（ 3 H－UR）是两种常用的示踪剂，前者有效地结合到DNA中，后者则掺入到RNA中，它们的辐射分解速度随比较放射性的增高及保存时间的延长而增加，在不同温度和不同溶液中的稳定性也不同。经保存八年的 3 H-TdR约有35％辐射分解为 3 H－胸腺嘧啶，并导致二醇和水合物的形式，在实验中这杂质会很快掺入细胞并与大分子（很可能是蛋白质）结合，而不是与DNA和RNA相结合，这些杂质用DNA酶和RNA酶处理细胞都不除去。 3 H－TdR和 3 H－UR贮存在-20℃的冷冻溶液中辐射分离速度要比+2℃增加3－4倍，但低温度（-140℃）对贮存也有利，在允许对示踪实验人员在选择保存放射性示踪剂时会有所启发。 2.放射性同位素测量方法的选择 　　测量方法的选择取决于射线种类，对于α射线通常可用硫化锌晶体、电离室、核乳胶等方法探测；对能量高的β射线可用云母窗计数管、塑料闪烁晶体及核乳胶测定，对于能量低的β射线可用液体闪烁计数器测量：对于γ射线则用G-M计数管，碘化钠（铊）闪烁晶体探测。目前大多数实验室主要采用晶体闪烁计数法和液体闪烁计数法两种测量方式。 　　同一台探测仪器对不同量的示踪剂具有不同的最佳工作条件，在实验准备阶段要检查探测器是否已调有所用示踪同位素的工作条件，否则需要用一定量的示踪剂作为放射源（或选用该同位素的标准源），把探测器的最佳工作条件调整好，并且要保证探测器性能处于稳定可靠的状态。 　　探测最佳工作条件的选择方法：一种是测“坪曲线”，另一种是找最好的品质因素。对于光电倍增管，在理论上不存在“坪”（plateau）。但随着高压的增加，在一定范围内，脉冲数变化较小，形成一段坡度较小的电压脉冲曲线，通常也称其为坪。 测坪曲线的方法： 固定放射源，根据其射线能量的大小，初选 一个广大器增益（放大倍数）和甄别器阈值。不断地改变高压（由低到高，均匀增加伏度），每改变一次高压，都测定一次本底和放射源的计数率，最后作出高压本底计数率和高压放射源计数曲线。用同样的方法，作另一个甄别阈值（放大倍数不变）下的高压计数率曲线，这样反复多作几条曲线。必要时，还可固定甄别阈值，改变放大倍数，求出高压计数率曲线。应选择“坪”比较平坦的曲线工作条件：甄别阈值和放大增益，作为正式测定时间的仪器工作条件，高压值应选择在该“坪”中点偏向起始段一边相应的高压值。 品质因素 ，又称为优值，是指在一定条件下，要达到合适的统计数目所需要的时间是仪器的计数效率E和本底计数Nb的函数： 品质因素F=E 2 ／N b 它是衡量一台计数器性能的指标，仪器的品质因素F应该越大越好，品质因素F越大，表示测量效率E越高而本底N b 越小。如果某放射性示踪的标准源存在来源困难等问题的话，可以用相对品质因素f来代替。 相品质因素f=n s ／n b 式中n s 指某种放射性样品的计数率。找最好品质因素的方法与测坪曲线一样，作出几条高压－F（或f）的关系曲线，在几条曲线中选择峰值最高的曲线。这根曲线的峰值所对应的条件：高压，甄别阈，放大倍数等，就是该仪器对被测同位素的最佳工作条件。最佳品质因素不一定恰好落在“坪”上，有的在“坪”附近，有的却在“坪”的下端。着眼于把同位素的整个能谱峰都计下来的示踪实验者主张取“坪”所对应的工作条件，而着眼于优值者，主张取最佳品质因素所对应的工作条件，也有人折衷。如果某仪器本底很低，光电倍增管噪音很低和能谱分辩高，二者应该相差不大。同一台仪器的最佳工作条件，随仪器的使用期延长而有所改变，不同的放射性同位素，其最佳工作条件不同。因此核探测仪器的最佳工作条件具有专属性，并且要经常通过选择其不同时期的最佳工作条件。更不能不问被测同位素的种类，而千篇一律地使用同一个工作条件。 　　为了达到准确地计数，可以长时间一次计数，或短时间多次测量，两者达到的标准误基本相同，为避免外界因素的影响，在实际工作中，取短时间多次测量较为合理适用。在测量样品的放射性时，本底是一个重要影响因素。本底高，则标准误和标准误差都增大，尤其在样品计数较低时，本底对标准误和标准误差的影响就愈大，从而影响实验结果的精度，而且为了达到一定的精度，势别要增加样品的测量时间。根据核衰变的统计规律，在实验中如果样品数量少，选择t N =1.4t b 的比例（式中t N 为样品放射性测量时间，t b 为本底测量时间）较为合理；如果样品数量较多是一大批样品，则延长本底测量时间t b ，取t b 的时间均值，而t N 则可相对短，这样可节省时间，有利于缩短实验周期。对于示踪实验设计来说，样品中所含放射性强度的要求，是使其放射性计数率大于或等于本底计数的10－20倍。 3.进行非放射性的模拟实验，把实验全过程预演一遍 　　同位素示踪实验要求准确、仔细，稍有疏忽或考虑不周就匆忙进行正式实验，既容易导致实验失败，又会造成示踪剂和其它实验用品的浪费，还会增加放射性废物，增加实验室本底水平，使实验者接受不必要的辐射剂量，所以模拟实验不仅可以检查正式实验中所用器材，药品是否合格，又可以操作人员进行训练，以保证正式实验能顺利进行。 （二）正式实验阶段 1.选择放射性同位素的剂量 　　同位素必须能经得起稀释，使其最后样品的放射性不能低于本底，一般来说放射性同位素在生物体内不是完全均匀地被稀释，可能在某些器官、组织、细胞、某些分子中有选择性地蓄积，蓄积的部分放射性就会很强，在这种情况下，应以相关部位对示踪剂的蓄积率来考虑示踪剂用量。在细胞培养，切片保温，酶反应等示踪实验中，应依据实验目的、反应时间及反应体积的不同来考虑示踪剂的用量，通常小于一个微居里或几个微居里。 由于放射性同位素存在辐射效应，应该根据使用的放射性核素的种类，将用量控制在最大允许剂量之内（maximun permissible dose），以免因剂量过大所造成的辐射效应，给实验带来较大的误差。 2.选择示踪剂给入途径 　　整体示踪实验时，应根据实验目的，选择易吸收、易操作的给入途径，一般给予的数量体积小，要求给予的剂量准确，防止可能的损失和不必要的污染。体外示踪实验时，应根据实验设计的实验步骤的某个环节加入一定剂量的示踪到反应系统中去，力求操作准确，仔细。 3.放射性生物样品的制备 　　根据实验目的和示踪剂的标记放射性同位素的性质制备放射性生物样品，其中放射性同位素的性质是生物样品制备形式的主要依据。若是释放r射线的示踪剂，则样品制备比较容易，只要定量地取出被测物放入井型NaI（TL）晶体内就能测定；若是释放出硬β射线的示踪剂，须将生物样品制成厚度较薄的液体，或将液体铺样后烘干，也可灰化后铺样，放入塑料晶体闪烁仪内测定，或用钟罩型盖一革计数管探测；若标记同位素仅释放软β射线，那么样品应制成液体闪烁样品（详见放射性测量”一章），在液体闪烁计数器内测量。不论采用何种测量方法，都应该对样品作定量采集。对某些放射性分散的样品，应当作适当浓集，如测定组织内蛋白质的放射性，应对蛋白质作提取处理然后制备成相应的测量样品。有些样品需采用灰化法，但灰化法对易挥发的同位素或易挥发的组织样品不合适。 4.放射性样品的测量 　　测量方法分为绝对测量和相对测量。 绝对测量 是对样品的实有放射性强度作测量，求出样品中标记同位素的实际衰变率，在作绝对测量时，要纠正一些因素对测量结果的影响，这些因素包括仪器探头对于放射源的相对立体角、射线被探头接收后被计数的几率、反散射、 放射源的自吸收影响等等。而 相对测量 只是在某个固定的探测仪器上作放射性强度的相对测量，不追求它的实际衰变率。在一般的示踪实验中，大多采用相对测量的方法，比较样品间的差异。在相对测量时，要注意保持样品与探测器之间的几何位置固定。几何条件的影响是放射性测量中最重要的影响因素。当两个放射性强度相同的样品在测量中所置的几何位置不一，或样品制备过程造成的几何条件差异，其计数会相差很多，尤其当样品与探头之间距离较近时，两者计数率相差会很大。但是当样品与探头之间相距较远时，由于样品与探头之间形成的相对立体角较小，所以两者计数率的差异会显著减小。在用纸片法测量3H标记物的放射性强度时，要注意纸片在闪烁瓶中的位置，一批样品应该一致，如果是将滤纸剪成圆状作支持物，圆片的直径最好与闪烁瓶底的直径相等，保证滤纸在闪烁瓶内的位置固定。减小几何条件对放射性测量的影响可以从三方面入手： ⑴ 选择探测窗大的探测器，如光电倍增管作探头的探测器； ⑵ 在样品制备时，注意尽量将样品做成点状源，这样当样品的放射性强度较弱时，由于距离探测窗较近而有可能造成的水平位移的影响就可以忽略； ⑶ 无论样品距离探测窗远近，样品都应置于探测窗的垂直轴线上，以减少样品与探测窗之间的相对立体角。 （三）放射性去污染和放射性废物处理 　　放射性实验，无论是每次实验或阶段性实验结束后，都可能有不同程度的放射性污染和放射性废物的出现，因此，在实验结束后，要作去污染处理和放射性废物处理。必要时在实验过程进行中，就要作除污染和清理放射性废物的工作。

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生态学常用稳定同位素及标准

热度 2 Stableisotope 2011-12-8 09:16

A 生态学研究中常用的稳定同位素及其主要特征： 元素 同位素 百分比丰度 常见的丰度比形式 （质量比） 自然界变异值 氢 1 H 99.984 1 HD/ 1 H 1 H 700 ‰ 2 H(D * ) 0.016 (3/2) 碳 12 C 98.89 13 C 16 O 16 O/ 12 C 16 O 16 O 110 ‰ 13 C 1.11 (45/44) 氮 14 N 99.64 15 N 14 N/ 14 N 14 N 90 ‰ 15 N 0.36 (29/28) 氧 16 O 99.759 12 C 16 O 18 O/ 12 C 16 O 16 O 100 ‰ 17 O 0.037 (46/44) 硫 18 O 32 S 33 S 34 S 36 S 0.204 95.02 0.76 4.21 0.014 34 S 16 O 16 O/ 32 S 16 O 16 O (98/96) 150 ‰ B 常见稳定同位素的国际标准及其绝对同位素比率： 元素 δ 符号 测量比率 (R) 国际标准 R, 国际标准 H δD 2 H/ 1 H 标准平均海水 (SMOW) 0.00015576 2 H/ 1 H 标准南极轻降水 (SLAP) 0.000089089 C δ 13 C 13 C/ 12 C Pee Dee Belemnite (PDB) 0.0112372 N δ 15 N 15 N/ 14 N 大气 0.0036765 O δ 18 O 18 O/ 16 O 标准平均海水 (SMOW) 0.0020052 18 O/ 16 O Pee Dee Belemnite (PDB) 0.0020672 18 O/ 16 O 标准南极轻降水 (SLAP) 0.0018939 S δ 34 S 34 S/ 32 S Canyon Diablo Triolite (CDT) 0.045005

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博客设立之初

热度 4 Stableisotope 2011-12-6 17:37

中国稳定同位素实验室联盟，由国内多家稳定同位素实验室联合组成，拥有多台国际上最先进的稳定同位素质谱仪（ Thermo MAT 253 ， DELTA V ADVANTAGE ）及 GC-C ， HT-EA ， GAS BENCH ， PRECON 等多种高自动化辅助设备及预处理系统，能测试固态、液态、气态等各类样品的稳定同位素比率。本联盟还聘任多位国内外著名学者担任技术顾问，可为在本联盟实验室测试样品的客户提供稳定同位素样品采集、预处理、数据分析及相关 SCI 论文撰写等方面提供免费咨询服务。 稳定同位素生态学是一门综合了化学、生态学、水文学、大气科学等多个领域的交叉学科。为了更好地普及稳定同位素生态学理论知识和稳定同位素测试技术，特设本博客，建立相关平台，及时发布本学科的最新进展和突破，提供相关会议信息、文献资料以及测试技术与设备信息，回答相关技术与理论问题。

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有趣的同位素: 吃啥补啥

热度 11 gaojianguo 2011-11-21 10:01

前段时间南京大学张辰宇教授团队发现植物微小核糖核体 (m i RNA) 可通过食物摄取方式进入人体血液轰动一时，相信能够促使人们重新审视目前的转基因行为。食物中的遗传物质能够与人体进行“交流”，在中国的古代哲学早就有体现。正所谓“吃啥补啥”、“一方水土养一方人”是很有道理的，植物或者我们人体本身每时每刻都在进行着信息收集和加工的工作，同位素的研究就是阐述这一现象的。 图片来自康奈尔大学稳定同位素实验室网站 同位素 (isotope) 顾名思义，是指相同质子数而不同中子数的原子。您或许会问它有放射性吗？是的，它们大部分都有，包括我们熟知的 238 U 、 87 Sr 和 129 Xe 等。目前已知的 1700 多种同位素中，其中包含不具有放射性的稳定同位素 260 余种，如 13 C 、 15 N 、 18 O 等，这些早已在生物学和考古地理学中广泛应用。 大气中的 δ 13 C 约为 -8 ‰ ，植物在进行光合作用同化 C 的时候会优先吸收 12 CO 2 ，这是因为空气中 12 CO 2 键比 13 CO 2 更容易裂解， 由于 C 3 和 C 4 植物光合机制的差异，最终导致不同植物 13 C 分馏的明显差异。一般情况下， C 3 植物 δ 13 C 值 约 - 20 ‰ ~-35 ‰ ( 平均为 -26 ‰ ) ， C 4 植物约为 -7 ‰ ~-15 ‰ ( 平均为 -12 ‰ ) ，这可以用于鉴定不同植物的光合类型，反演年降雨量和古气候。由于动物组织的 δ 13 C 取决于其食用的植物，所以通过测定动物组织的 13 C 我们就 可以知道它吃的是高粱、玉米和甘蔗 (C 4 植物 ) 呢，还是小麦和水稻 (C 3 植物 ) ？上图充分反映了由于食源不同而导致的骨胶原蛋白 13 C 的不同。 除了碳，生命活动中最重要的元素莫过于氮了，氮主要有两种同位素， 14 N 和 15 N 。由于动物的尿中优先排除 14 N ，所以 15 N 是随着食物链逐步富集的，这项技术已经用于研究生态系统中复杂的食物链网络。有意思的 是，能够自养的植物也分可以自行固氮的豆科和不能够自行固氮的非豆科植物。豆科植物可以从空气中固氮，其 δ 15 N 约为 1 ‰ ，是不能固氮的植物的十分之一左右，所以这就可以区分出您有没有吃大豆，吃的多不多？墨西哥的一考古遗址表明，公元前 200-1000 年，当地人们的食品是非豆科的 C 3 植物，公元 1000-1200 年期间有 C 4 植物的同位素特征，说明人们食用了玉米，这就反映了谷物种植的变化，为历史学家更科学的研究人类历史提供了扎实的理论基础。 当然，同位素技术还在保护动物中有广泛的应用，如 van der Merwe 等使用 15 N 、 87 Sr 和 86 Sr 技术追踪非洲象牙的来源 ( Source-area determination of elephant ivory by isotopic analysis. Nature 346:744-746. ) ，为防止走私和保护非洲野象做出了很大的贡献，同样是基于大象“吃啥补啥”的道理。 相关阅读： PNAS: 古气候真能重建吗？ 参考文献： 郑永飞 , 陈江峰 . 稳定同位素地球化学 . 北京 : 科学出版社 , 2000. Farquhar, G.D., Ehleringer, J.R., Hubick, K.T. 1989. Carbon isotope discrimination and photosynthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biology 40: 503-537. Farquhar , G.D., O’Leary, M.H., Berry, J.A. 1982. On the relationship between carbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves. Aust. J. Plant Physiol . 9: 121–137. O'Leary, M.H. 1981. Carbon isotope fractionation in plants. Phytochemistry 20: 553-567.

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献给国际化学年的得意之作

Amsel 2011-11-12 13:17

在网上嚷了两次，说地球化学应该是应用的化学，地学要的是定量而不是创新——现在想来，后一句话的意思是“shut up and calculate”（有人该知道这句话的来头）。而如果自己不能提供这样的例子，就是光说不练的假把式了。好在今年终于完成了一个可作为范例的工作。 这个工作是解决页岩气（当前热门！）开发过程中发现的碳同位素分馏问题。这个问题的来由是，对页岩气钻井泥浆和岩屑脱出的天然气进行碳同位素测量，发现泥浆气甲烷的碳13同位素比例要少于岩屑气。于是就有了地质地球化学研究中惯常的猜测——认为是吸附气和自由气的含量差别造成的。感兴趣的可以看这个多媒体（倒数第四张幻灯片）： http://www.papgrocks.org/ferworn_p.pdf 我们从今年年初开始专心解决这个问题。从化学化工角度出发，当然首先必须列出连续性方程，包含必要的过程，取得必要的参数，然后求解。这个“必要的过程”指的是，如果不能确定某个过程的作用是否可以忽略，那么这个过程必须包含在方程里面。 研究结论很简单，这种同位素差别是由于扩散造成的。 在此之前，之所以多数人会扯到“吸附”、“游离”，除了化学基础的欠缺（不能严格区分adsorption/absorption、desorption/diffusion；认识不到吸附/脱附作用极快，随时处于平衡），再就是受到2006年一篇文章的误导（这篇文章把岩石脱气过程中的同位素分馏归因于吸附而不是扩散）。我上个月和这篇文章的作者交流过几次，他在两三年前也已经想解决上面多媒体提到的这个现象，联系到加拿大的一位搞流体计算的学者。不过我看了一下后者的文章，他首先不见得熟悉同位素公式的推导，其次对吸附过程理解仍有问题——没有考虑到再吸附（在脱附实验中对粉末物质忽略再吸附，这种错误在催化类文章中也屡有出现）。 这项工作是年初两三个月进行的，其实主要就是MATLAB完成的一些计算。不过，这不折不扣地是一门跨学科研究，涉及到的知识点虽然简单，但是跨度却很大： 1. 连续性方程求解； 2.同位素组成的定义； 3. 吸附动力学； 4. 近似平衡； 5. 用等温吸附曲线求取吸附热和吸附熵； 6. 用统计热力学公式检验吸附熵是否合理； 7. 两相之间的同位素分馏； 8. 扩散的微观解释， ——以及必要的油气勘探背景知识。文章三月底投到《地球化学和宇宙化学学报》（GCA），因为学科跨度和竞争者的问题，审稿人当然不好选。投稿时提的审稿人有两位真的审了，一位审得很认真，使得这篇稿子能让地球化学研究者读起来容易些。另一位虽然同意刊发，但是审稿意见彻底是敷衍。所以编辑又找了第三位审稿人——能判断出这是我要求编辑回避的审稿人，他也不出所料地要求拒稿，但是编辑说只要问题能够得到回答，就能接收。 整个投稿过程很顺利，唯一问题就是周期真长。六月底一稿才审毕；八月份二稿投出，十月初同意录用，到现在还是待刊状态，比美国化学学会的刊物实在慢得太多。不过，这篇立足于化学基础、定量解决地球化学问题的得意之作总算是赶在国际化学年登出来了。 论文地址： http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703711006016

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点评脂肪仓库”物流紊乱导致肥胖

wdh022 2011-10-3 09:36

脂肪仓库”物流紊乱导致肥胖 每个人的身体中都有一些脂肪细胞，它们像仓库一样把脂肪储存起来，等身体需要时再释放。一项最新研究证实，肥胖的原因就是这些“脂肪仓库”在物流上发生紊乱，进多出少，积压了大批脂肪。 要搞清楚人体内“脂肪仓库”的运转情况，一个关键问题就是要知道其中脂肪的“入库日期”，即脂肪细胞中脂肪的“年龄”，这是一个难题。不过英国《自然》杂志日前在线刊登研究报告说，瑞典卡罗琳医学院等机构研究人员想出了一个解决方法。 研究人员利用了碳同位素法来测定脂肪“年龄”。碳元素会被人体吸收并存于脂肪中，而其衰减则有时间规律可循，因此通过对脂肪中碳同位素含量进行测定，就可以了解脂肪的“年龄”。 研究人员对约100名被调查者体内的脂肪进行了测量，结果显示，由于新陈代谢活动，在一个脂肪细胞约十年的寿命里，其中储存的脂肪平均会更新6次。但是，对于胖人和瘦人来说，这个速率并不一样，胖人体内的脂肪细胞明显“进货”更快而“出货”更慢，长此以往就造成脂肪累积，表现为肥胖。 领导这项研究的彼得·阿内尔说，人们可以自然地想到肥胖是因为脂肪储存得多而消耗得少，但本次研究第一次证实了相关差异，即就脂肪细胞中脂肪的新陈代谢而言，肥胖者和普通人的速率并不相同。他认为通过研究脂肪细胞的这一特征，有助于寻找治疗肥胖症等疾病的方法。（来源：新华社 黄堃） 点评：此课题归类为年龄测定，因此所有年龄测定方法均可考虑用于此实验设计，百度年龄测定可得绝对年龄测定指通过对岩石中放射性同位素含量的测定，根据其衰变规律而计算出该岩石的年龄。 以绝对的天文单位“年”来表达地质时间的方法，绝对地质年代学可以用来确定地质事件发生、延续和结束的时间。同样地原则运用于生物领域，就构成了此篇文献的设计思路。因此，论文创新难度并不是很大。 论文亮点在于建立了测试的方法，而其道理只是常理，即脂肪积蓄速度大于消耗速度，这是可以预测的。因此，其他的常识可以考虑以设计实验的方式进行验证，同样是很好的研究。所需要学习的不是其结论，而是其设计过程，并可以灵活运用类似的方式进行各类实验的设计。故类似方向的研究人员可精读其方法以获取灵感。 类似方法有对于动物的研究、对于人类行为的研究等，西方对所有常识均自觉不自觉地运用实验设计的方式来进行验证，真正体现了实践是检验真理唯一标准的指导思想，值得学习与借鉴。 有了检测手段，就可以跟踪脂肪的代谢情况，从而更直观地进行肥胖研究。但是，检测手段还可以更为简捷为好。 机会：1、简捷测试手段。2、同位素测定方法的更广泛运用。

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Younger Dryas事件：“精卫”和同位素

热度 2 eatbutthin 2011-9-26 20:07

Younger Dryas 事件：“精卫”和同位素 在上一次，也就是最后一次大冰期转向现在的间冰期的温暖化过程中，出现过一个为期 2000 年的短暂寒冷时期。在此之前，欧洲一种叫做 Dryas 的寒带植物 本因气温的升高而回缩至北极，而此时又大举向南侵袭了欧洲，所以欧洲的科学家称这次事件为地球气候变迁史上的 Younger Dryas 事件，简称 YD 。欧洲关于 Dryas 的花粉地质记录被发现后，在格陵兰岛的冰核和北美其他地区的大量证据也被相继发现，并在我们面前描绘了这样一个场面：地球在浩浩荡荡向间冰期行进的过程中，气温升高，北美、欧洲的大冰川都在消融，而就在距今 14000 年的时候，气温莫名其妙突然下降，冰川和高 山积雪重蹈覆辙，就这样持续了 2000 年。在距今 12000 年的时候，又是莫名其妙地，气温突然回升，消融继续进行，像什么都没发生过一样。究竟是什么原因导致了 YD 的突然出现？又是什么原因导致了 YD 突然消失？ 14000 年前，到底发生了什么？质疑者认为： YD 事件的线索来源于有一种叫 Dryas 的植物的繁殖区域突然扩大，因为这种植物通常生活于寒带，所以人们认为这种植物的生活足迹表明了当时气温的变化。气候变化只是引发 YD 事件的一种可能，并不是所有的可能。 不同植物聚集生长在不同的区域，并不是因为它们在各自的气候土壤下生长最快最好，而是说明这种植物在这个地方具有最大的繁殖优势，跟其他物种的竞争能力最强。 Dyras 也不是只长在寒带，在温带同样也能生长，只是它在温度低的情况下跟别的植物相比具有更大的繁殖优势。但是这种繁殖优势的获得并不局限于温度的变化，它的蔓延，可能来自于天敌的消失，竞争的减弱，共生的增强等等。 这个获得的繁殖优势是什么呢？做为一年一熟的植物， Dryas 的快速扩散，至少需要一个强有力的种子传播媒介。如果没有媒介， 假设它一年种子飞 100 米， 2000 年也不过飞个 200 公里。所以，这个媒介生物得是个能长途奔袭的，一般来说，就是鸟类。 也就是说，有这么一种可能，在远古时代，发生了一个事件，某种鸟类不停地把这种植物的种子往南传播，造成了 YD 现象。 OK ，我们的老祖宗其实早就发现了这个"鸟”，并记载在 《山海经》中： " 又北二百里，曰发鸠之山，其上多枯 木，有鸟焉，其状如乌，文首，白喙，赤足，名曰 " 精卫 " ，其鸣自詨。是炎帝之少女，名曰女娃。女娃游于东海，溺而不返，故为精卫，常衔西山之木石，以堙于 东海。漳水出焉，东流注于河。 " 事实上，现在已有充足的的科学证据无疑的表明 YD 时间是气候变化——这就是同位素。 Brook and Severinghaus ( 2011 ) 测定了 Greenland GISP2 ice core 中 trapped air 的 delta 15 N(N 2 ) 和 delta 13 C(CH 4 ) 以及这些冰地 delta 18 O 。结果发现，在 YD 的初期， delta 15 N 有大约一个千分之一的下降（表明了温度的下降），与此同步大气甲烷浓度正好有一个下降（ Figure ）。甲烷浓度的下降正是由于全球温度降低致使湿地甲烷排放减少造成的。 参考文献 : Firestone et al., PNAS, 2007; Anonymity et al., Shan Hai Jing, BC ~ 200. http://news.163.com/special/000139SM/YoungerDryas.html（文章大部分都参考了这个内容） Brook, E. J. and J. P. Severinghaus. 2011. Methane and megafauna. Nature Geoscience 4 :271-272.

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PNAS: 古气候真能重建吗？

热度 5 gaojianguo 2011-9-11 13:07

现在的气候变化研究的十分火热，其中 13 C 同位素技术很受追捧。 Kohn 在 PNAS 上又重新肯定了这种技术，他认为陆生 C3 植物的同位素 13 C 能够用于研究古生态和古气候。从目前相关的研究来看，大家采用的方法大同小异，关键是样本和数据收集上的差别。真能用同位素技术重建古气候事件吗？先不考虑采样是否准确和科学，大部分得出的结论我觉得可信度其实并不高，或许以后证明与现在有上百万年的差别。或许真理只能接近而永远达不到。 生物学家就是这样，当物理学家发明出来时光机器回到过去的时候，生物学家还在屁股后面不停的提出“假说”和“验证理论”。 PNAS 论文 : http://www.pnas.org/content/early/2010/10/20/1004933107.short

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夏威夷：洋壳再循环速率 （8-25《Nature》最新文章介绍）

热度 2 chunyinzhou 2011-8-25 12:21

A young source for the Hawaiian plume （周春银 编译；原作者 Sobolev 等） 作为研究热点的夏威夷地幔柱广泛关注，最新一期《 Nature 》（ 8-25 ）刊出 Sobolev 等对夏威夷火山熔岩中橄榄石斑晶中熔体包裹体的地球化学同位素研究结果。研究人员克服了传统 U-Pb 法和 Re-Os 法的难点，利用 Sr 同位素对地幔柱源区物质进行了时间限定，得到洋壳循环的速率为大约 1-3 cm/yr ，比前人研究结果要快得多。更多详细内容请参考原文。 Nature 网站原文链接： http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7361/full/nature10321.html 【摘要】 通过俯冲作用洋壳可以再循环、地幔上涌以及地幔柱中的再熔融作用是被广泛运用来解释洋岛火山作用的机制。这一循环的时间尺度对于我们了解地幔循环速率非常重要。通过对来自于如夏威夷或冰岛这样的洋岛熔岩中的铀源铅同位素的统计分析，当被看作是模式等时线时，得到的源区分异年龄介于 10 亿和 25 亿年之间。但是，如果该结果是由不相关的地幔组分的混入而产生的，那么它们将失去直接的年龄意义。 Re-Os 衰变模式年龄则考虑了不同时期源区的混入，但是它们取决于假定的洋壳初始 Re/Os 比值，而由于俯冲作用中 Re 具有高活动性使得这一比值很难确定。本文我们首先报道了来自夏威夷莫纳罗亚盾形火山熔岩橄榄石斑晶中 138 个熔体包裹体的 87 Sr/ 86 Sr 比值，夏威夷本身指示着巨大的幔源不均一性。研究表明 Rb 极端亏损的熔体包裹体中的高放射成因 Sr 与 200-650 Myr 海水的同位素组成是一致的。我们推断这些海水肯定在俯冲之前已经混染了莫纳罗亚的源岩，留下一个独特的“时间邮戳”（ time stamp ）。地幔柱源区中可能普遍存在少量来自海水的 Sr ，但是可以在来源于（不相容元素）非常亏损的源区组分的超亏损熔体中清晰地鉴别出来。夏威夷熔岩源区中的 200-650 Myr 洋壳意味着一般地幔循环的时间尺度为平均大约 2 (±1) cm/yr （假设洋壳物质俯冲至 2900 km 核幔边界，然后由夏威夷地幔柱带上来），比先前认为的要快得多。 （详细内容见Nature原文）

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[转载]斑岩铜矿的成因

热度 1 xuancewang 2011-8-19 20:07

关于斑岩铜矿的成因，应该是众说纷纭，还没有一个定论，目前大致有以下几种： 一、岩浆热液说(正岩浆模式)：岩浆热液模式是目前国内外学者所认同的学说，持此观点的学者们认为，斑岩铜矿的矿质、成矿热液及其伴生的中酸性岩体都是来之上地幔(或下地壳)。矿质和成矿热液是由中酸性岩浆在上侵过程及侵位后的结晶过程中，由于温压条件的变化而出溶，并在有利位置富集成矿。依据：①矿化体(斑)岩体紧密共生，矿化呈细脉浸染状产于岩体及其围岩中,有的甚至整个岩体矿化,且分布较均匀；②矿化体及周围岩石具一定的热液蚀变,并具有一定的分布；③矿床常产于深大断裂附近,在空间上常呈带状分布,并与一定的构造，岩浆带相一致(古亚洲带、古地中海带及环太平洋带)；④矿化岩体的产状常与围岩不一致；⑤同位素资料，如硫化物的硫同位素比值及容矿岩石的锶同位素的初始比值(87Sr/86Sr)，多接近于陨石与玄武岩。 但是该成矿模式的难点在于难以解释以下基本地质事实:①众所周知,中酸性岩浆岩的活动,在各个时期和不同地区都有广泛的分布。据统计,目前中国出露的中酸性岩浆岩的面积为859248Km2,而全国与铜矿相伴生的中酸性岩浆岩(包括斑岩型与夕卡岩型)的出露面积最多也不会超过其中的1%。即有99%以上的中酸性岩浆岩在其形成的过程中没有使铜等金属元素富集,铜的克拉克值只有20×10-6～35×10-6,它比基性岩浆岩要低一倍而与沉积岩相当。上述资料表明,在中酸性岩浆岩的形成过程中(至少是绝大部分),铜等金属元素并没有得到富集。那么为什么在某些中酸性(斑)岩体中有铜矿产出呢?用岩浆分异热液成矿说很难解释。②实验资料表明,岩浆中水的含量是有限的,它与压力成正比,与温度成反比。因此对浅成、超浅成(小于3Km)的中酸性(斑)岩体来说,岩浆中水的含量是很有限的,一般其含水量小于3%,含矿的中酸性(斑)岩体中水的含量一般为1%～2%,同时,含矿斑岩的规模又往往很小。中国一些规模较大的铜矿床其含矿岩体的面积不到1 Km2,如玉龙二长花岗斑岩的出露面积为0.73 Km2。因此如果岩浆结晶时有水的析出,也是非常有限的,不可能形成目前在斑岩铜矿中所观察到的蚀变和矿床规模。③含矿中酸性斑岩体含大量的流体包裹体，缺乏或极少见熔融包裹体。流体包裹体的均一温度主要为150～550℃,斑岩铜矿中的流体包裹体常具沸腾流体包裹体组合的特征。那么流体包裹体的均一温度就可以相当于当时的捕获温度，大量的实验资料表明,中酸性岩浆岩的固相线为650～925℃,而石英在岩浆中的结晶温度又高于固相线，所以石英斑晶中捕获的流体包裹体的温度应该在gt;650℃到石英结晶的温度范围内。同时,按岩浆结晶的观点,斑岩体中的斑晶是岩浆在深部温压条件比较稳定、冷却速度较慢的相对较封闭的环境中形成的,而这种环境不可能产生饱和及过饱和盐水-蒸气的沸腾流体,因为这种沸腾流体形成于温压条件突然下降的开放、半开放的环境。因此含矿岩体(斑岩)中流体包裹体的流体来自中酸性岩浆岩本身的结晶分异作用或二次沸腾的论点是不成立的。④斑岩铜矿含矿斑岩体的斑晶(石英、长石、黑云图母、角闪石)具明显的包含、筛状、间隙、聚合、次生加大及变余碎屑等变晶结构,它是热液交代作用的产物⑤中国几个主要斑岩铜矿的同位素值具壳幔混合的特征，如锶同位素的初始值为0.7044～0.7105，硫化物δ34Ｓ值为+13.8‰～-21.4‰，石英中δ18Ｏ值为6.56‰～15.01‰,石英中包裹体水的δＤ值为-46.8‰～-102.1‰⑥斑岩铜矿的产出具层控的特点,即在一定的区域内斑岩铜矿产于一定时代的地层中,如中国西南部(三江地区)的斑岩(或夕卡岩型)铜矿(西藏的玉龙、莽总、扎拉尕、多霞松多、马拉松多、青海的尕龙格马,云南的红山、雪鸡坪及个旧等)主要赋存于三叠系的地层中。玉龙地区有16个喜马拉雅期的中酸性斑岩体,其成分及结构相似,其中的3个为含矿斑岩体,均产于上三叠统甲不拉组的上部与玉卡组的底部,而其他13个非含矿斑岩体均产于上部阿都拉组及玉卡组的中上部;中国北部地区的斑岩(夕卡岩)铜矿主要产于古生界地层,其中西北部以石炭系地层为主,如卡拉先格尔及土屋—延东;东北部地区以奥陶系地层为主,如多宝山、铜山;而中国中东部地区的斑岩(矽卡岩)主要产于元古宇的地层中的,如铜矿峪、德兴、小寺沟、寿王坟、秋树湾,八宝山、华铜等。长江中下游一带的斑岩夕卡岩铜矿主要赋存于上石炭统及下三叠统的地层。⑦很多斑岩铜矿(铜峪峪、白乃庙、多宝山、雪鸡坪及土屋—延东等)中的斑岩体及矿体呈似层状、透镜状及似板状产出,产状与围岩地层基本一致,同时还有很多斑岩铜矿中大部分的矿体产于围岩中,如玉龙铜矿与德兴铜矿均有2/3的矿体产于围岩中。另外,中酸性斑岩体中Ｋ的来源及侵位的空间问题仍是“岩浆论”(幔源)的疑难点。 二、“板块构造成矿模式”(洋壳重熔成矿)：“板块构造成矿说”以国外R.H. Silltoe为代表, 他们认为斑岩铜矿是含铜的大洋壳沿消亡带俯冲到地幔中发生局部熔融,在熔化过程中析出金属,并同钙碱性岩浆一起上升,然后在岩体的顶部富含氯化物的液相中富集成矿。提出该“成矿假说”的地质事实有： ①很多斑岩铜矿,特别是形成于中、新生代的斑岩铜矿主要分布在板块的会聚边界(俯冲消亡带)上; ②大洋壳中各层均富含金属,如第一层(远海页岩)中的金属含量一般都高于沉积岩中的金属含量(在太平洋的某些页岩中含铜为323×10-6,含钼为18×10-6,海底锰结核中含铜最高可达2 5%);③斑岩铜矿常与钙碱系列的火山岩伴生,而钙碱系列火山岩被看作是幔源的。 但是该成矿假说目前尚有不少问题有待解决,如洋壳俯冲、熔化、上侵等机制至今还缺乏事实依据。正如R.H. Silltoe自己所说的,该成矿假说目前还是一种抽象的理论。另外还有很多产于陆内的斑岩铜矿并非产于板块俯冲带的上盘,而是远离俯冲带。如中国的玉龙斑岩成矿带距喜马拉雅期的雅鲁藏布江的“板块俯冲带”500余公里,中国的德兴、金堆城、八宝山以及城门山、铜山口、封山洞等长江中下游的斑岩铜矿带也都远离燕山期最近的板块俯冲带上千公里等。它们用含铜洋壳的俯冲、熔化、上侵、富集的机制难以解释。同样岩体的侵位空间问题仍是该学说的疑难点。 三、“活动转移说” 在国外“活动转移说”以D.H怀特为代表,他在1968年提出了“多层对流循环模式”。中国学者季克俭（1989）年提出“三源”成矿说, 该学说认为高侵位的中酸性斑岩体含水量甚小,在温度下降、岩浆结晶过程中不会析出流体,矿质与成矿热液主要来自围岩,岩浆岩主要起热动力源的作用。即由于岩浆的活动,使原赋存于地层中的地下水或层间隙裂隙水活化(怀特认为是卤水)，并携取围岩中的有用组分成为含矿热液,在岩浆热动力源的带动下,沿着一定的构造系统循环,并在有利部位富集成矿。提出该成矿假说的主要地质事实(依据)有:①斑岩铜矿具层控特点,即矿床的产出受一定层位的控制;②很多斑岩铜矿中的矿体呈似层状产于围岩中,产状与地层的基本一致;③某些斑岩铜矿中的氧、氢同位素资料表明成矿热液具地表水的特点;在斑岩铜矿赋存的地层,有铜等元素的异常值(有的有沉积型铜矿床的产出)或有膏盐层的存在;地壳中有地下水环流热液及变质、超变质的热液存在;④在斑岩铜矿与同一矿田中Cu含量的降低场与增高场相伴出现,降低场常出现在增高场与正常场之间,同一层位同种岩石的铜含量由岩体向外不是逐渐降低而是从高降至最低,然后又回至中等。 这一成矿学说较前二种模式拥有较多的地质事实,但仍有些地质事实难于解释,如怎样解释岩体内部的矿体,特别是那些呈细脉浸染状均匀分布的全岩矿化斑岩体,因围岩中的水(成矿流体)无法进入已经处于饱和状态的岩浆熔融体。同时由于该“成矿模式”认为中酸性斑岩体是岩浆侵位的,因此仍存在岩体的空间问题。 四、“变质岩浆成矿说”：该成矿说应追溯到19世纪60年代美国的享特(Huut)提出的“花岗岩的变质成因说”,他认为金属富集成矿是含金属的沉积物转变为花岗岩的伴生现象。1963年史奈德提出内生矿床的“再生说”,他指出所有内生矿床(包括斑岩铜矿)都是再生矿床。1957年谢家荣与孟宪民认为中条山铜矿中的变质花岗闪长(斑)岩是区域变质和原火山—沉积岩石中的长石砂岩或硬砂岩花岗岩化而成,岩体中的铜矿则是沉积变质铜矿在花岗岩化过程中活化和富集的产物。黎诺在1978年提出了高温气态变岩浆与地液成矿论。陈文明于1980年、1984年通过对中国斑岩铜矿的研究得出,斑岩铜矿也具“层控”的特点,它保留了原“层状铜矿”的很多特征,如矿床在一定区域内产于一定时代地层一定的含Cu岩石建造中,矿体主要产于含Cu建造中二种岩相的过渡部位。矿床的产出还受岩相古地理(指含矿斑岩体赋存的最老围岩时代的古地理)的控制,即矿床产于含Cu古陆周围沉积盆地的边缘,如玉龙斑岩铜矿带中的矿床、矿点均产于藏北滇西古陆东部昌都察隅古隆起与金沙江古隆起之间的昌都海湾西缘。很多斑岩铜矿中的含矿斑岩体及矿体均呈似层状产出,产状与围岩一致,有的含矿斑岩体与围岩斜交,但赋存其中的矿体及围岩残留体的产状与围岩一致(城门山、德兴、八宝山、沙溪及封山洞等)。含矿斑岩体的各种斑晶具明显的变晶结构;矿石中的成矿元素、微量元素与围岩的一致性及某些矿床中的同位素、稀土元素组成均具壳源等特征,明确提出斑岩铜矿(至少一部分)的前身是外生砂页岩层状铜矿或含Cu砂页岩,即斑岩铜矿是由砂页岩层状铜矿或含Ｃｕ的砂页岩经“变岩浆”作用而成。该“成矿模式”显然比前几种成矿模式具有更多的地质事实(前几种成矿模式所列举的地质事实用该模式均能解释),同时解决了岩体的侵位空间及矿质来源问题。但仍存在某些疑点,如变岩浆岩的形成机理,热及K、Na的来源,特别是Na的来源。对含矿的中酸性斑岩体来说,多数是浅成的小岩体,其围岩的变质程度也较低,有的仅发生角岩化,赋存岩体的地层中K、Na的含量,特别是Na的含量明显的低于中酸性岩体中的Na含量。同时大量的同位素资料表明,大部分矿床中的各种同位素组成(O、S、H、C、Sr等)具壳幔混合的特征,不具单一的“壳源”特征。因此,假如没有外来的物质及热的加入,单靠区域变质作用要形成“中酸性变岩浆”几乎是不可理解的。 五、还有一种学说，就是中国地质科学院矿产资源研究所的陈文明先生通过含矿斑岩体斑晶的流体包裹体及斑晶结构的进一步研究得出的,他依据：1，斑岩中得了流体包裹体具有沸腾特征，其均一温度为150～550℃，证明斑岩体形成的温度区间主要为150～550℃,结晶的温度区间宽,明显低于中酸性岩浆结晶的固相线,2，岩体中的斑晶为具明显热液交代作用特点的变晶结构。因此他认为含矿斑岩体的形成不一定要经过岩浆阶段,含矿斑岩体可以是热液交代作用的产物。在他看来，熔融与热液交代作用并非截然分开,它是一种地质热事件的两种表现,决定于热事件的强度与规模(能量的大小),同时一个热事件的不同阶段可以有不同的表现形式,如深源热流体的早期温度较高(大于中酸性岩浆岩的固相线),可以使地壳岩石局部少量熔融,随后(如与地壳中的水混合)温度很快降至固相线以下而进入热液交代作用阶段。当然热流体也可以有多期性,因此交代和熔融在不同含矿岩体中存在不同的比例,且可能在以交代为主的某些斑岩体中出现一些(少量)熔融包裹体。综上所述,陈文明(2002)提出斑岩铜矿主要是由深源(地壳或下地壳)富碱(Ｋ、Ｎａ)、硅的热流体(或与地壳岩石中的裂隙水、地下水混合)交代或局部熔融上部地壳含Cu岩石而成。

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[转载]大连化物所杨学明小组在水分子光化学研究方面发表Accounts综述

jiuxichen 2011-6-25 23:17

水分子是自然界最重要的分子之一。水分子光化学过程在大气化学、燃烧化学和星际化学中扮演着重要的角色，而且是理论和实验研究的前沿领域。在国家自然科学基金等资助下，杨学明研究小组利用自行研制发展的里德堡态氢原子飞行时间谱与可调真空紫外光源相结合的技术，开展了水分子及其同位素分子量子态分辨的光解动力学实验研究，并与英国Bristol大学Dixon教授开展了理论合作研究，取得了一系列突出成果。受美国化学会《化学研究报告》（Accounts of Chemical Research）邀请，最近，杨学明、袁开军和Dixon为该期刊撰写了关于水分子光化学研究的综述，并以封面文章的形式发表 (Acc. Chem. Res. 44, 369(2011)。 　　十多年来，杨学明研究组对水分子及其同位素分子光化学研究共发表包括Science期刊等论文19篇。这些研究成果使得人们对水分子的电子激发态特性、光化学过程的细致机制等有了深入清晰的认识，为进一步了解和模拟水分子在大气化学、燃烧化学、星际化学中的作用提供了重要实验研究依据。

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中国天然产物生物合成研究历史初探

热度 1 yylscu 2011-6-11 00:46

天然产物生物合成或者叫次生代谢产物生物合成的研究现在已经是一个比较成熟热门的方向了，但是其在国内的研究历史较短，一直以来想了解一下国内的研究历史但是都没有找到相关的资料，今天在看一篇八十年代的博士论文的时候看到一段文字，就贴出来跟大家分享一下，希望有兴趣的人共同讨论一下天然产物生物合成研究在国内的历史。 国际上对天然产物生物合成的研究大致可分为三个阶段：1.第一阶段主要是在20世纪初到50年代之间，主要是根据结构特点结合化学性质提出生源假说如：醋酸假说，异戊二烯规则等。2.第二个阶段大概是在1950-1980年代间，主要是通过同位素标记前体饲喂实验来确定生物合成途径，这一阶段的研究使得生物合成的研究从假说变成有实验验证的科学，此后又发展出了刺激实验法，洗涤菌丝发，无细胞提取液转化，遗传诱变等方法来确定生物合成途径。3.第三个阶段主要是1980-至今，主要是结合分子遗传学方法跟生物化学的方法来具体的研究天然产物的生物合成，将天然产物跟对应的生物合成基因联系了起来，这方面尤其以PKS和NPPS类化合物的生物合成机制最为突出，近年来已经取得了重大的突破，伴随着其研究过程还发展出了组合生物合成，全生物合成等新的研究方向。 我国天然产物生物合成的研究起步较晚，实力较弱，早期相应的文献资料也比较少。目前主要是在一些常见的教材中对其做一个简单介绍，对其进行深入的介绍的书较少，主要有 微生物次代谢产物的生物合成（1986 诸志义主编 ）， 以及 药用天然产物的生物合成 （2008年，娄红祥 主译）。国内自己进行的研究主要集中在第三个阶段，主要是近20年来才开展的。前两个阶段的研究很少，今天看到上海有机所 夏志强 博士在 汪猷 导师的指导下做的青蒿素的生物合成研究的博士论文，觉得这个工作能够代表国内早期的生物合成研究，并且在其博士论文里面写到“ 国内目前尚无人开展生物合成的研究，这件工作的完成可以填补国内生物合成的空白” （ 1988年博士论文）。基于此我对国内生物合成研究的历史进行了一些思考，并且把这个资料贴出来跟大家共同讨论一下，看国内早期做了哪些这方面的工作，这个是不是最早的工作？？ 尽管天然产物生物合成在国内的研究历史不长，但近年来国内这方面的研究取得了很大的进展，出现了很多实力较强的课题组做了一些重要的工作，如 邓子新院士课题组做的井冈霉素，南昌霉素等的生物合成，沈月毛老师课题组做的美登木素及安斯菌丝的生物合成，谭华荣研究员课题组做的尼克霉素的生物合成，此外还有上海有机所的刘文和唐功利以及南海洋所的鞠建华，张长生等都做了很多重要的工作。总体而言这个方向的前景比较光明，相信在以后国内的研究也一定会做重要的贡献。 希望大家有兴趣的或者知道相关资料的人能够积极讨论，介绍一些国内在早期生物合成研究方向所做的工作。

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[转载]元素周期表再添两“新丁” 原子量分别为289和292

readnet 2011-6-8 19:15

元素周期表再添两“新丁” 原子量分别为289和292 据美国《连线》杂志网站6月6日报道，元素周期表家族再添两名“新丁”：超重元素114和116，原子量分别为289和292。它们现在是元素周期表中最重的元素，取代了以前的“霸主”——原子量为285的第112号元素“鎶”和原子量为272的第111号元素“錀”。 这两种新元素的放射性极强，会在不到一秒的时间内衰减成更轻的原子，116号元素会快速衰减为114号元素，紧接着又会转变为更轻的元素鎶。 几年前，科学家就宣称发现了这两种元素，例如，1999年，俄罗斯物理学家用高能粒子钙-48冲击钚-244，产生了一个很快衰变的第114号元素的原子。 第116号元素于2000年被科学家发现。经过长达10年的进一步研究以及长达3年的审查，国际纯粹化学和应用化学联合会（IUPAC）于6月1日正式将这两种新元素添加到元素周期表中。 目前这两种元素还没有正式的名称，此前有科学家建议将第114号元素命名为flerovium，以纪念苏联原子物理学家乔治·弗洛伊洛夫；将第116号元素命名为moscovium，以莫斯科为名。 更多阅读 美国《连线》杂志网站相关报道（英文） 第114号化学元素再次被实验确认 科学家首次合成第117号元素 第112号化学元素获正式名称

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[转载]核糖体

sungd 2011-5-26 13:33

蛋白质合成是细胞代谢最复杂也是最核心的过 程，其中涉及到200 多种生物大分子参与作用。早在 1950 年，人们利用放射性同位素标记法证明了核糖体 是蛋白质合成的部位，其结构和功能一直倍受关注。 任何生物的核糖体都是由大小两个亚基组成，真核细 胞80S 核糖体包括60S 大亚基和40S 小亚基，原核细 胞70S 核糖体包括50S 大亚基和30S 小亚基。30S 小 亚基包含1 个16S rRNA 和21 种蛋白质，50S 大亚基包 含了1 个23S rRNA、1 个5S rRNA 和34 种蛋白质，蛋 白质含量约占三分之一，而rRNA 的含量占三分之二。 在蛋白质生物合成中，rRNA 与蛋白质两者究竟谁起主 导作用，一直是人们感兴趣的问题，并提出不少假说。 1 rRNA 功能的假说 关于rRNA 功能的假说主要有三种：①rRNA 主要作 为核糖体蛋白质装配的结构骨架，在蛋白质合成中，核 糖体蛋白质起催化作用；②rRNA 是一种决定蛋白质序 列的物质；③rRNA 具有催化活性，它直接催化蛋白质的 合成。自从1926 年美国化学家Sumner 首次从刀豆中提 取了脲酶结晶并证明是蛋白质以来，有很多种酶被分离 并经研究证明是蛋白质，因此长期以来人们一直认为酶 的化学本质就是蛋白质，人们也理所当然地接受了第一 个假说，认为核糖体中的蛋白质是作为酶催化蛋白质的 合成。1960 年前后，mRNA 的发现否定了第二种假说。 对于第三种假说，人们始终处于怀疑状态，因为它是对 酶是蛋白质学说的极大挑战。 1982 年Cech 发现原生动物四膜虫rRNA 前体（ 约 6400 个nt）在鸟苷（G）或其衍生物以及Mg2 + 存在下能 切除自身413 个核苷酸的内含子，并将两个外显子拼 接起来变成成熟的rRNA，证明RNA 具有催化功能，并 称之为核酶（ribozyme）。1983 年Altman 等确认大肠杆 菌RNaseP（一种核糖核蛋白复合体）中的RNA 组分在 较高Mg2 + 浓度下具有类似全酶的催化活性。自此以 后，自然界中的RNA 催化功能不断被发现，T. Cech 和 S. Altman 也因为核酶的发现而荣获1989 年诺贝尔化 学奖。核酶的发现具有重要的意义，在酶学领域，打破 了多年来“酶的化学本质就是蛋白质”的传统观念；在 RNA 领域，这一发现对传统观念的冲击更大，它使人 们认识到，RNA 的生物功能远非“传递遗传信息”那么 简单，人们开始重新审视RNA 的生物学功能。直到最 近，通过X 射线衍射分析核糖体大、小亚基的结晶，才 证实了肽键的形成是由r RNA 催化，核糖体就是一种 核酶，人们逐渐开始接受第三种假说。特别是近年来， 30S 亚基、50S 亚基和70S 亚基核糖体高分辨率结构的 解析，能使人们从结构上较全面地评价RNA 在核糖体 中的作用。已经可以得出结论，在核糖体内蛋白质主 要起维持rRNA 的构象，起辅助作用；在蛋白质合成过 程中rRNA 起到非常重要的作用。 2 核糖体是一种核酶 2. 1 肽酰转移酶中心 生物体内绝大多数生化反应 由酶（蛋白质）催化控制。多少年来，人们努力寻找催 化蛋白质生物合成的关键酶———肽酰转移酶。核糖体 大亚基的精细结构表明，核糖体大亚基空腔的底部，是 P 位点上肽酰tRNA 与A 位点上氨酰tRNA 相互作用 形成肽键的部位，称为肽酰转移酶中心。在肽键形成 处2nm 的范围中，完全没有蛋白质的电子云存在，肽酰 转移酶中心完全由23SrRNA 的结构域V 组成。肽酰 tRNA 和氨酰tRNA 是通过与23SrRNA 的碱基配对进 行精确定位的，这对于核糖体催化活性的发挥非常重 要。P 位点上肽酰tRNA 的第74、75 位2 个胞嘧啶（C） 与23SrRNA 上P 环（helix80）的2 个鸟嘌呤（G）配对； 对；A 位点上氨酰tRNA 的第75 位C 与23SrRNA 上A 环（helix92）的配对。这些相互作用决定了A 位点上 氨酰tRNA 上9 氨基的位置，从而便于9 氨基攻击P 位点tRNA 相连的多肽链上的羰基碳原子。 2. 2 mRNA 通道 Fnank 认为，穿过30S 亚基颈部，从 细胞质一侧延伸进入亚基间的缝隙有一个通道，该通 道即为mRNA 进入核糖体的通道。在通道的附近 16SrRNA 的3’端1400 ～ 1500 核苷酸序列高度保守，能 与mRNA 相互作用。由于小亚基颈部的空间局限使得 mRNA 的解码区呈现U 转角构象。 2. 3 肽通道及核糖体上其他活性位点 人们发现在 大亚基表面的峡谷中部有一开口，在开口的下方连有 一狭窄的通道，长约8. 5nm，孔径大小不等（ 孔径最大 2nm，最小1nm），该通道即为肽通道，主要由23SrRNA 结构域I—V 组成，同时一些蛋白质如L4、L22、L39 等 也发挥了重要作用。在其余的一些核糖体活性位点如 E 位点，tRNA 与16S、23SrRNA 接触的同时，tRNA 的反 密码臂与S7 蛋白接触面很大，T:C 环、T:C 臂与L1 蛋 白接触。核糖体大亚基与小亚基之间存在接触面，这 些接触面称为桥，总共有12 对桥将大、小亚基连接起 来，它们还起到大、小亚基间传递信息的作用。在这些 桥中，除了3 对桥中包含了蛋白质，其余的桥都由 rRNA 组成。RNA 桥主要由16SrRNA 小沟与23SrRNA 小沟之间的相互作用来建立。RNA 一蛋白质桥则通 过蛋白质识别RNA 结构而实现。 核糖体结晶结构表明，催化肽键形成的肽酰转移 酶中心完全由rRNA 组成，大量蛋白质都远离核糖体 的功能中心，位于核糖体的表面，它们更多的是起到稳 定rRNA 构象的作用，作为核糖体的结构支架。体外 试验已证明在没有蛋白质存在的情况下，核糖体仍然 能够解读mRNA，促进肽键形成并合成多肽链。因此 推测，在核糖体的进化过程中，最先出现的核糖体可能 完全是由rRNA 组成的，并且具有肽酰转移酶中心，但 其体型可能更小，结构更简单，功能也更加有限。在进 化过程中，蛋白质才加入核糖体，从而起到稳定rRNA 的作用，并增加其功能。 由于核糖体的结构非常复杂，对核糖体结构研究 还在继续，研究的最终目的是在原子水平上的分辨，以 揭示核糖体组分间的确切的相互作用。"

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因语言歧义带来迷惑。还是拿中学生的论文说事儿。

liwei999 2011-5-3 08:03

因语言歧义带来迷惑。还是拿中学生的论文说事儿。 作者: mirror (*) 日期: 05/02/2011 17:41:08 同位素浓缩的问题吴嫂也有“提问”，溯源遇到了这样的话题。 峡谷深处 是Z座标的高低呢？还是 指从海口处的纵深呢？比如说盐份，这两个都有影响。 说到同位素的浓缩问题，“扫描”原句时，感觉到哪里不大顺。原来“由于降水过程中重的同位素成份优先降落形成降水”的说法也可以有两种理解：从高空到地面Z座标的，和从赤道到北极时间轴上的。 优先降落形成降水 中的 优先 究竟是指哪一种，很不好理解。 这句话应该这样说：由于重的同位素难蒸发、易凝聚的特性，在大气北移的过程中，通过降雨，水蒸气里氢氧的重同位素的含量会逐渐变低。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

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科学家发现Cr向地核中分异的同位素证据

热度 3 chunyinzhou 2011-3-20 15:43

科学家发现Cr向地核中分异的同位素证据 最近，科学家通过对球粒陨石的地球化学同位素成分分析，发现了在地球早期形成过程中Cr向地核分异的同位素证据，这对于认识地核中的成分和地球早期演化具有一定的意义。这一结果发表在2011年3月19日出版的《Science》杂志上，著名地球化学家William F. McDonough（Homepage: http://www.geol.umd.edu/~mcdonoug/ ）并专门撰写了一篇短文介绍该成果。 Science 全文链接： http://www.sciencemag.org/content/331/6023/1417.full William F. McDonough 短文介绍： http://www.sciencemag.org/content/331/6023/1397.full （说明：原文中角标较多，但科学网编辑器无法使用角标功能，可能会影响阅读，所以相关符号请参考原文；图例中由于同样原因未能完整显示图释，请参考原文） 作为类地行星的构成物质，原始陨石（球粒陨石）中化学元素的分配，将有助于认识地球的形成和早期分异过程。这些过程导致硅酸盐地球（bulk silicate Earth）相对于球粒陨石会亏损某些元素（如Cr），但是这些主要的成因之间还有争议：挥发分-地核分异。通过对大范围的陨石样品中的Cr同位素进行高精确测量，与硅酸盐地球值偏离相差小于0.4‰，结果显示Cr的亏损是由于其向地核中的分配作用形成的，并在轻同位素中富集。ab initio计算表明这一同位素特征是在地球增生行星胚胎时期和逐渐氧化过程中地幔中的岩浆海所形成的。 （McDonough, W.F., Meteoritic Clues Point Chromium Toward Earth's Core. Science, 331(6023): 1397-1398.） 地核的化学成分可以约束行星形成时期的物理化学条件。现通常认为原始陨石（primitive meteorite）与地球增生物质具有相似的成分（1-4），所以它们为研究未分异的地球成分提供了一个良好的媒介。这些未分异的地球物质成分最终产生分异形成了金属地核和硅酸盐地幔。这些估计值对于难容元素（如Ca和Al）来说是最准确的，这些元素在地球增生作用中或之前并未由蒸发作用而分离出来。对中等挥发性元素在地核中的丰度我们并不清楚，因为选取代表总体地球成分的合适陨石样品非常困难（1-4）。 实验研究表明，在下地幔或者岩浆海底部条件下Cr可以分异进入到地核中（2, 5-8）。相对于压力的影响，Cr的分异对温度（6，7）和氧逸度(fO2)（2，5，8）更加敏感。硅酸盐地球比球粒陨石更加亏损Cr说明Cr可能分异进入到地核中（1-8）。但是，Cr也是一个中等挥发性元素（1，4，9），硅酸盐地球比球粒陨石更加亏损Cr或许反应了它的挥发性（10，11）。 本文我们报道了陨石中Cr的高精确稳定同位素成分，来认识硅酸盐地球中Cr亏损的原因。现在对Cr的稳定同位素成分的变化进行高精确高准确的测量已经成为可能（12-14）。我们对来自不同样品组的样品进行了Cr同位素成分分析，7个碳质球粒陨石：Orgueil (CI1), Daral Gani 749 (CO3.1), Ningqiang (CK3), Vigarano (CV3), Lance (CO3.4), Cold Bokkeveld (CM2), and Murchison (CM2)；5个普通陨石：Nadiabondi (H4), Forest City (H5), Ausson (L5), Tuxtuac (LL5), and Dimmit (H3.7)；一个顽火辉石球粒陨石：Sahara 97103 (EH3)；以及来自Chainpur的6个 陨石球粒 (LL3.4) (15) (table S3)。陨石（全岩和单独的陨石球粒）中每原子质量单位(δCr/amu)（16）Cr同位素的总体含量为~0.40‰/amu (Fig.1)。 Fig.1 δ53/52Cr versus δ50/52Cr/(–2) in chondrites. 早期太阳系中冷凝和蒸发过程可能导致Cr的同位素分异以及请同位素的亏损。Chainpur陨石球粒中重同位素的富集显示了这样的效应（Fig.1）。如果这是事实的话，那么这样的过程应该同样影响着其他的元素，尤其是那些比Cr挥发性更强的元素。Zn和Cu都比Cr挥发性强 。另外，研究表明Zn同位素在蒸发过程中会分异（17-19）。但是与Cr（13）不同的是，Cu（20）和Zn（21）均显示相反的挥发性趋势。这一现象在碳质球粒陨石中最为明显。Fig 2A和B显示δCr与δCu和δZn呈反相关性（anticorrelated）关系。而且，δCu和δZn与难容/挥发性元素比 呈负相关性特征(Fig.2DE)，但是δCr与Mg/Cr呈正相关性（Fig.2F）。最重要的是，δCr，δZn和δCu都和与质量无关的分异示踪剂△17O呈正相关性 (Fig. 2C) (13, 20-21)，这表明在早期太阳星云中存在大规模的两个储库的混合作用，其中一个储库富集Cr的轻同位素、Zn和Cu的重同位素以及高△17O，另一个则富集Cr的重同位素、Zn和Cu的轻同位素以及低△17O。Cr与Cu、Zn的行为差异以及他们与△17O的关系，都反驳了蒸发作用引起同位素分异的观点，而与Luck et al.(22)的观点是一致的。 Fig.2 Reverse volatility trend shown by anticorrelations between δCr/amu and δCu/amu (A) and δCr/amu and δZn/amu (B), as well as by anticorrelations of δCu/amu and δZn/amu with refractory/volatile elemental ratios (Mg/Cu and Mg/Zn) (D and E), in contrast to positive correlation between δCr/amu and Mg/Cr (F). 最近，Schoenberg et al.(14) 研究表明陆源或火成硅酸盐中，包括地幔包体、超基性堆晶岩、大洋玄武岩和大陆玄武岩，Cr同位素组成非常均一，并给出了一个相对于SRM 979 Cr标准值的硅酸盐地球的δCr/amu =–0.12±0.10‰ (2 SD) (±0.02‰, 2 SE)。所以，硅酸盐地球比球粒陨石富集Cr的重同位素(Fig.1)。基于硅酸盐地球和球粒陨石之间的质量平衡考虑，地核可能控制着地球中总体Cr的主要分异作用（60-65%）(1,3)。相应地，由于地核分异造成的Cr同位素作用，比硅酸盐地球(BSE)与碳质球粒陨石(CHUR)之间的Si同位素差异 更加明显，硅酸盐地球与碳质球粒陨石之间的Si同位素差异将导致地核中的Si相对低1.67%（24）。 Fig.3 Cr isotopic composition in the BSE, the bulk Earth, and Earth’s core as a function of the percentage of Cr represented by the reservoir (38% of the Earth Cr is in the BSE and 62% in Earth’s core). 地核中Cr同位素成分可以用以下简单的质量平衡公式来估算：δCrC= /fC 其中下标C、E和M分别代表地核（core）、总体地球（bulk Earth）和硅酸盐地幔（silicate mantle），fC是地核中Cr的含量 。地核中Cr同位素成分会随着总体地球成分假设的不同而变化（Fig.3）。但是在所有讨论的模型中，地核中Cr同位素成分与BSE明显不同，轻同位素富集达1.51‰每质量单位。 由于Cr向金属地核中的流失所引起的硅酸盐地球中Cr同位素分异的方向和程度，可以利用代表性的含Cr相对电子结构模型来粗略估计。在行星分异过程中，Cr(0)(metal→core)，Cr(II)(silicate→BSE)，和Cr(III)(silicate/oxides→BSE/core)主导着其中的化学作用。为获取该范围的晶体和熔体化学成分，我们建立了部分晶体的电子结构模型，包括Cr金属、富Fe的金属化合物(Fe15Cr)、每晶格有一个Cr2+原子替代的镁橄榄石(Cr0.25Mg1.75SiO4)、含Cr3+的镁铬铁矿(MgCr2O4)以及绿铬矿(eskolaite, Cr2O3) (25)。对硫化物晶体，包括CrS和陨硫铬铁矿(FeCr2S4)，也同样建立了模型来研究硫化物和金属熔体中Cr-S作用（15）。我们假设流体相与晶体（固相）中的Cr具有相同的氧化态，因为在同位素平衡中这是一个众所周知的基本决定因素(25)。 Fig.4 Calculated equilibrium Cr isotope fractionation (103lnα ≈ ΔδCr/amu between two phases) of eskolaite (Cr2O3), magnesiochromite (MgCr2O4), olivines, pure Cr metal, daubreelite (FeCr2S4), and CrS relative to Fe15Cr as a function of temperature relevant to core formation. 不同的Cr样品和富Fe金属化合物(Fe15Cr)随温度变化，模拟出的Cr同位素分异结果(103lnα)具有较大的差异（Fig.4）这些模型表明，Cr在一个低氧逸度、由Cr2+支配的硅酸盐流体、硫化物（CrS和FeCr2S4）和金属(Fe15Cr)之间的平衡分异作用，不会传递一个很强的同位素特征给硅酸盐储库，除非总体Cr的主导分异作用是向金属中的分馏。在核幔边界温度条件下，Cr同位素在所有各相中的分异低于0.02。相对低温下(~1500K)的批次迁移（batch removal）所产生的硅酸盐残余体中δCr/amu在总体地球成分的0.1‰范围内。Cr2+的选位(M1和M2)对于同位素分异仅有非常微弱的作用影响。对于硅酸盐和地核间一个给定的Cr的分配，如果硅酸盐含有大量的Cr3+，就可能会有更明显的特征，尤其是Cr3+存在于氧化物(Cr2O3或FeCr2S4)或硅酸盐相中时，但是这最可能出现在相对高氧逸度环境中，可能会减少向地核中的Cr流失，以及残余硅酸盐地幔中的同位素和成分特征。如果金属/硅酸盐分异发生在行星胚胎期(大约月球到火星这样的体积)，并且他们在成长中的地球里不断增生形成逐渐更深的岩浆海，相对低温和更加氧化条件则可能存在（Fig.4）（26，27）。最近的动力学模拟研究表明，家属/硅酸盐分异作用必须发生在地球增生之前具较低温(1500K)的较小行星内（月球到火星这样的体积）（28，29）。我们的结论，与在相应压力和温度以及氧逸度条件下的Cr和其他元素的实验结果(5,8,26,27)，以及地核形成过程中182Hf-182W同位素体系的模拟结果(30,31)，具有较好的一致性. 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日本核电危机中向外泄漏的污染物会是什么？

热度 10 weijia2009 2011-3-17 10:38

这次日本地震引发的核电站危机让人始料未及，刚从网上看到报道，为防止反应堆熔化产生核泄漏，日本工作人员在向福岛核电站的过热反应堆注水。地震使反应堆的冷却系统失灵，福岛核电站的多个反应堆已先后发生氢气引发的爆炸。 90 年代在密苏里大学的核反应堆学习和工作了 7 年，负责过研究所的放射同位素制备和辐照工作，所有非燃料物质的入堆和出堆均须通过我的办公室，因此对于核反应堆的结构和运行还算知道一些。在没有做深入调查研究之前，凭“经验主义”我在此做点推测。反应堆的硬件结构并不复杂，就是由燃料棒（堆芯）、控制棒（中子吸收装置）、中子反射层、冷却系统（轻水或重水）组成。事故发生时冷却系统停止工作，引起 反应堆燃料棒（主要含铀－ 235 ）以及乏燃料（用过的燃料棒）处于持续高温或空烧熔毁状态。如果是这样的话，那么 核泄漏也就可以预见了。核裂变产物有很多种，但在高温下能向往泄漏的多半是气体状态的碘 -129 、碘 -131 、碘 -133 、溴 -87 、氪 -87 、氪 -88 、氙 -133 、氙 -135 和氙 -138 等以及化学性质比较活泼的铯（ 铯 -137 ）等物质。这些物质通过气体、水汽、烟雾等方式向外界扩散，按我的估计“走”得比较远的应该是像 碘 -131 （半衰期为 8 天作用）、 铯 -137 （～ 30 年）等少数同位素，绝大部分高放射剂量的同位素由于理化性质的限制不会穿越核电站防护设施向自然界扩散，而漂洋过海到中国来的话可能性就更低了。在堆芯处于高温条件下如何冷却 是控制整个局面的首要条件，估计（也但愿）这方面日方能有办法做得到。

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书写心情

热度 1 wangyl2117 2011-3-9 10:21

好久没有来这里，书写自己的心情，书写自己的快乐与忧伤了 今天偶然想起这里，想起这里曾经留下我的心情，留下我的酸楚 所以，想再次在这里写点什么 来澳洲快两周了，还是没有太适应，状态不是很好 觉得有点疲惫，总想睡觉 每天的工作效率很低 今天的状态还算好些 至少看了一篇文献 了解了一点关于同位素的知识与研究进展 换了研究方向，好久没有读文献，英文不是很好 开始觉得有些难 听不懂不会说 都是迫于工作压力 要不然，怎么舍得离开儿子离开家呢 每天在思念中煎熬着 不过出来开开眼也是好事 来这的第一印象 就是学校没有大门 是一所完全OPEN的学校 楼道里铺的都是地毯 校园很洁静 有的学生可以光着脚走来走去 厕所里都有手纸、洗手液和干手器 所以不用担心内急时忘了带纸 学生有STUDENT COMMON ROOM 老师有TEACHER COMMON RO0M 每个ROOM都有几台微波炉 有冷热水 有许多桌子与沙发 很舒服也很温馨 想想我们学校 学生本来是喝开水免费的 结果，由于某个部门误解的校长的意思 弄得学生们喝一杯开水要花上1毛钱了 多没人情味呀 让学生们也有些伤心 我来澳洲之前 学校本来说好资助1000美元/月的 当我一切手续办好后 去学校拿钱的时候 他们变了褂 说看我的邀请信上说澳方给500美元/月的资助 就要减少学校的资助，也就是说学校只能出500美元/月 真是崩溃了 这是哪有的道理呀 学校原本的文件上明明写着每个人资助1000美元/月的 也没写着别人再给资助就要减半的呀 真是无语 所以，开始与学校交涉 人事部门的人，“语重心肠”地对我说 “王老师，你要考虑到学校的处境，学校资金紧张，资源有限，要多利用外面的资源” “我没有那么高的觉悟，我自己能考虑到我自己能不能解决温饱”我冷冷地回答到 太欺负人了 太无情了 我说，如果学校要减少资助的话，我就不要对方的资助了，怎么都是1000美元/月，学校如此无情，我又何必去欠人家的人情呢，让人家再资助我一些呢 想想就是生气 人家，又说了：你原先要了对方的资助，现在又不要了，这样也不行，这不是欺骗学校吗？如果这样，我们就不让你出去了 无语，签证都办法了 一直与他们打交道，直到最后一刻才告诉我不能资助这么多了 这是什么人呀！ 一个寒假就在与校方交涉 我坚持要找校长理论 学校没有文件做出这样的规定 明明是人事部门有错误 他们也不承认，也不主动去与校长沟通 我天天打电话 说的也很凶 坚持要有个明确的说法，即使不出国也要弄明白 新来的人事处长做事也很小心 经历了三翻五次电话交涉 最后终于同意，恢复原有的资助了 但是，要我学习三门课还要发表1篇SCI 真是无理呀 对方给我资助是想让我在这边的生活能相对好些 不至于过的拮据 可学校呢，那管老师的死活，就知道不断的去盘剥年青教师的血汗 一点人情味都没有 最后我是勉强签的合约 很难完成他们的任务 简直是没有天理 真想校长能了解民情 这些中层干部太可恨了 他们懂得几个问题呀 懂得年青教师的不容易吗 懂得年青教师的压力多大吗 就知道夹着尾巴，附和着 可悲 中国式的可悲 大学教师也很可怜 想想博士毕业 拿着微薄的工资 承受着巨大的压力 太可怜了 工资还不及小学老师、中学和高中老师 时常觉得似乎有些读书无用了 也许，有人会说读书多少不能与收入挂钩 可是，收入太少生活就会拮据 房子那么贵，何时能拥有理想的家呢 有当中学老师的同学 一年10多万的收入 而我们博士毕业当了大学老师 还不及人家的一半 这么多年的努力与付出 就是这样的结果 工作上压力很大 要做好教学工作 又要搞好科研工作 一个人要分担诸多角色 时常感叹 太诸多的角色当中 哪个也没做好 作为一名母亲 我没有太多的时间陪伴在儿子身边 作为一名妻子 我没有太多的时间做家务，与老公悠然度假 作为一名女儿 我不能在父母身前尽孝 作为一名老师 我未能全情投入 作为一名科研工作者 我无法取得突破性成绩 所以， 觉得很可怜 可怜是自己没有一个角色能全情投入 做到自己的最好 精力有限，压力无限 这是一种怎么样的发展世态 如果一心教学，科研就会耽误 如果一心科研，教学就会受到影 真不知有几人能双肩或多肩挑 而且哪方面有做的很好 相信有很多人 但是不相信我会做的到 至少现在做不到 太辛苦了，实在是辛苦！ 时常在想 如果当初自己也当个中学老师 过着舒服的生活 不也挺好的 非得考什么博士呀 博士毕了业 也不过如此 幸福感严重缺失 在幸福感严重失的情况下 又何谈有所作为呢 每天都忙忙碌碌的 最后，身体机能出了问题 赚点钱不够去医院的 体能的提前透支 让许多人提前衰老 看来我有点悲观 加油吧！小玲子 做到自己的最好吧！

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地下水流动和补给更新模式的水文地球化学示踪

kejidaobao 2011-2-28 15:47

地下水是地球上水的重要组成部分和构成全球水循环过程的重要环节，它分布广泛、水量和水位动态相对稳定、水质较好、便于开发利用和不易受污染，是农业灌溉、工矿企业和城市用水的重要水源。 地下水中的化学组分（包括水化学离子和同位素等）蕴含了地质历史发展演化的一些证据，将其作为地下水流动和补给更新过程的示踪剂时，其时空分布特征和演化规律能够很好地反映和刻画区域与局部地下水流动系统的特征。因此，地下水中的化学成分组成不仅能反映水质问题，而且在地下水量和地下水文过程研究中也有重要作用。基于此，用水文地球化学技术和同位素示踪技术对地下水的相关水文过程进行研究，是目前国内外地下水科学与工程领域的一个研究热点。 冲洪积平原和盆地地下水中的各种水化学成分通过输入源（主要为大气降水）获取，并通过水—岩作用或与岩层中的水混合而发生变化，其中的钙（Ca）和锶（Sr）及其同位素在揭示水—岩作用和水文地球化学演化方面有着重要的应用。通过研究北京平原区300m以内的第四系地下水中的Ca和Sr及其同位素的空间分布，以及各参数间的相互关系，探索了它们的来源和浓度受控因素，进而为地下水流场、年龄和滞留时间的定量研究及率定提供了参考依据，并为刻画地下水的流动和补给更新模式提供了佐证。 《科技导报》2011年第6期17~20页刊登了翟远征、王金生等的论文“北京平原区第四系含水层中水—岩作用的锶同位素示踪”。本期封面中，底图反映了自然界地下水补给、径流、储存和排泄的一般规律，模型底图勾勒出的线条和标出的数字反映了用水文地球化学方法和同位素示踪技术对地下水流动和补给更新模式进行示踪的基本原理，以及几个重要相关参数间的相对数量关系。图中数字指深层地下水，浅层地下水的数据一般要小2个数量级。图形由翟远征绘制，数据由“北京市平原区地下水循环再生能力研究”课题组提供。本期封面由严佳君设计。（责任编辑 吴晓丽）

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[原文翻译]大陆的形成（Science观点：When Continents Formed）

热度 1 chunyinzhou 2011-1-14 15:05

原文citation：Dhuime, B., Hawkesworth, C. and Cawood, P., When Continents Formed. Science, 331(6014): 154-155. （译文） 大陆地壳的形成时间和过程仍然是地球科学中的基本问题之一。目前已广泛认识到富集微量元素的大陆地壳和亏损上地幔是两个互补的储库，并且大陆地壳是从亏损上地幔生长而来(1,2)。当有新的大陆地壳产生时Nd和Hf同位素模式年龄会有所反映(2)，通常会计算由亏损地幔形成的地壳的年龄（如图左）。这意味着亏损地幔与起源于地幔的新形成的大陆地壳物质具有相似的同位素组成。然而，岛弧岩石以及新形成的大陆地壳与亏损地幔的同位素组成却是不相同的(3,4)。我们认为模式年龄应该用新形成的大陆地壳的成分来计算，新大陆地壳通常比亏损地幔在同位素组成上更加富集。 质量平衡计算显示，至少80%的大陆地壳是沿着破坏板块边缘形成的(5)。这意味着应该使用沿破坏板块边缘形成的岩浆去约束新形成的地壳的同位素组成。来自现今岛弧地区的Hf同位素记录，相对于沿活动大陆边缘形成的岩浆，更代表了来自地幔的新地壳的同位素比值，活动大陆边缘的岩浆则倾向于地壳混染作用。岛弧地区Hf（和Nd）同位素比的平均值比现在的亏损地幔的值要低（如图右）(3,4,6,7)，主要是由于俯冲下去的沉积物的作用(3,4,8)。 锆石是目前仅有的可适用于地球早期5亿年历史的记录，锆石U-Pb和Hf同位素原位分析技术的发展对于大陆地壳的演化研究具有重要意义(1)。Hf同位素比表示为 Hf ，表示样品中 176 Hf/ 177 Hf比与球粒陨石均一储库（chondritic uniform reservoir, CHUR）的偏差比乘以10 4 。目前已有数以千计的分析，而且沉积物和沉积岩中的锆石比火成岩中的锆石提供了更加代表性的记录(1)。对世界范围内众多锆石的Hf同位素组成和结晶年龄的分析显示，只有非常少的锆石数据接近亏损地幔(1)，并且具有与结晶年龄相似的模式年龄。例如，目前已达成广泛共识，新地壳形成于27亿年以前的晚太古代(9)，但是晚太古代样品数据均在亏损地幔线以下(1)。这再次说明不能使用亏损地幔组成来计算大陆地壳形成的模式年龄，而应该使用从地幔形成的代表新大陆地壳物质的同位素组成来计算（如图左）。 （译者注： Hf =( 176 Hf/ 177 Hf sample - 176 Hf/ 177 Hf CHUR )/ 176 Hf/ 177 Hf CHUR 10 4 见White,Isotope.Geochemistry,2003） 现今平均新地壳组成的最佳估计值为 Hf =13.21.1，是世界范围内13个现代岛弧的加权平均值（如图右）。新大陆地壳的长期演化如图中左区红线所示。其线性演化趋势与大陆生长模型是一致的，即新大陆地壳是沿着破坏大陆边缘不断连续产生的(1,10)。只有相对少数锆石数据（2%）分布于亏损地幔和新大陆曲线之间(1)，表明先前存在的地壳物质与幔源原始大陆地壳的作用是一个长期存在的特征，至少从30亿年前板块运动和超大陆运动开始(11)。 由新地壳组成计算出的模式年龄比传统由亏损地幔计算出的模式年龄更年轻达3亿年。因此，新地壳年龄与地质记录更吻合，这也开启了以放射性同位素为基础的地壳演化研究的新思路。 References 1. C. J. Hawkesworth et al., J. Geol. Soc. London 167, 229(2010). 2. D. J. DePaolo, Nature 291, 193 (1981). 3. W. M. White, P. J. Patchett, Earth Planet. Sci. Lett. 67,167 (1984). 4. C. Chauvel, E. Lewin, M. Carpentier, N. T. Arndt, J.-C.Marini, Nat. Geosci. 1, 64 (2008). 5. R. L. Rudnick, Nature 378, 573 (1995). 6. V. J. M. Salters, A. Stracke, Geochem. Geophys. Geosyst.5, Q05B07 (2004). 7. R. K. Workman, S. R. Hart, Earth Planet. Sci. Lett. 231,53 (2005). 8. T. Plank, J. Petrol. 46, 921 (2005). 9. K. C. Condie, Geophys. Res. Lett. 22, 2215 (1995). 10. S. R. Taylor, S. M. McLennan, The Continental Crust: Its Composition and Evolution (Blackwell, Oxford, 1985). 11. P. A. Cawood, A. Krner, S. Pisarevsky, Geol. Soc. Am.Today 16, 4 (2006). （原文见Science网站： http://www.sciencemag.org/content/331/6014/154.full ） 或在此下载附件： When Continents Formed

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Isoplot小缺陷

热度 1 huaning 2010-6-7 12:47

Isoplot是同位素年代学家熟知的软件，为同位素年代学的发展立下汗马功劳。 自学会使用ArArCALC后，我们的Ar-Ar数据计算和作图都采用ArArCALC进行。 由于评审专家要求进行对比，我们把一个样品的数据分别用IsoPlot 3.4 （for MS Excel版本）和ArArCALC 2.4进行计算和作图，结果发现： 1. 两个软件计算结果一致（包括年龄值、误差和MSWD）。 2. 不管输入误差是1 sigma还是2 sigma, IsoPlot总是给出2 sigma的误差。 3. IsoPlot 3.4的误差椭圆大于1 sigma 而小于2 sigma (约为1.5 sigma), 且以图形的形式悬在Excel图上，当Excel图坐标轴变化时，误差椭圆不随之变化，换句话说，坐标轴的范围的改变将导致错误的等时线图。而ArArCALC表达准确，误差椭圆会随坐标轴改变而相应地发生改变。见下图。 02SH 03G J = 0.004634, error 0.15% 39 Ar/ 40 Ar 1 sigma 36 Ar/ 40 Ar 1 sigma 0.006625 0.000118 0.001991 0.000047 0.005911 0.000357 0.002115 0.000043 0.003928 0.000122 0.002501 0.000037 0.005843 0.000154 0.002107 0.000049 0.005464 0.000160 0.002280 0.000038 0.004227 0.000106 0.002508 0.000034 0.004107 0.000177 0.002500 0.000077 0.004343 0.000208 0.002432 0.000053 0.004587 0.000197 0.002431 0.000034 0.004969 0.000206 0.002340 0.000042 0.005178 0.000126 0.002332 0.000034 0.005470 0.000212 0.002180 0.000043 Ar-Ar反等时线图（ArArCALC图覆盖在IsoPlot图上） 图注：红色误差椭圆（黑线）是Isoplot给出的，蓝线误差椭圆是ArArCALC给出的，前者明显大于后者。

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晒十七年前的痴趣 “生物核反应假说与验证”

热度 1 zpf220 2010-5-4 22:02

文题生物核反应假说与验证 ,我是在93年提出。当时和高血压所合作《氨基酸在不同的人体中的代谢》实验研究 ，发现血样中同位素丰度远高于理论值。于是，展开了一系列的排除干扰（GC/MS衍生化测试）的实验研究。目的是想弄清楚事实，如果实验可靠，表明存在二种可能性：1在人体内同位素会聚集2人体内可能存在生物核反应。几十例实验结果的指向完全不符合人类现有的认识和理论。但是文题遭到大部分同仁的异议，如痴人说梦。 相关的血液同位素实验，我关注到电视上曾介绍一位美国博士也一直在研究，他选择的是钠同位素，抽自己的血测定，结果没有出现他期望的同位素变化。我选用的是钾同位素FDMS 方法，结果确实不同理论值，但稳定性差，得不到有说服力的一批数据。 90 年代的上海也没有可供实验的更好的方法。后来有了 ICP-MS 的方法，打算进一步进行实验，由我牵头组织多学科的教授和博士申请了国家自然科学基金。申请书摘要： 为了揭示人体核反应及对人体潜能进行探索，本项目研究：人体血液中的氨基酸分子和钾元素在血液循环中的同位素变化。 虽有核研所的科学家来信邀请讨论，但是 我的申请未果 。在和Y博导的讨论和建议下，我改选鸡蛋孵化前后，作为一个封闭系统，测定其非挥发性元素变化。前期实验表明孵化后钙元素增加了，铝元素减少了。那是一个很令人兴奋的结果，不过需要大量实验进一步来证明。实验也碰到不少困难：鸡蛋灰化难，灰分易损失；没有专用实验室，预处理灰化过程，气味很臭，影响同实验室的老师。 用工资支撑了一段时间的实验后，加上实验教学工作很忙，还要照顾到家人和孩子，研究工作也就慢慢停了下来。作为工作小结，我在国际会议发表了一篇相关工作的论文 。 后面的篇幅还会提到这项研究，那是和一位美籍交大学者的合作，特别是实验用生物样品的选择有了突破，即满足了对非挥发元素而言是一个封闭系统，又满足了个体小容易重复的特点，因此实验也有了突破性进展。 不过 那是15年以后的事情了。 参考文献 诸培奋等血清中的氨基酸及蛋白质降解产物的FDMS分析，质谱学报，1993，Vol.14No.1,p54-57 PeifenZhuEct.GASCHROMATOGRAPHIC/MASSSPECTROMETRICMEASUREMENTOFDEUTERIUM-LABELLEDVALINE,LEUCINE,ISOLEUCINEANDPHENYLALAMINEINTHEHUMANBODY,ORGANICMASSSPECTROMETRY,1991,P163-618 PeifenZhuEct.INTHEPROCESSOFEGGHATCHED,THEQUANTITATIVECHANGEOFELEMENTSBEINGCONFIRMED,PROCEEDINGSOF34THIUPACCONGRESS1993,BEIJING,CHINA,P194 说明 ： 生物核反应假说模型： -E(u) P+e==================n +E(ū) 其中，p质子；e电子；n---中子；E---能（+E推斥能，-E吸收能）；u中微子；ū反中微子 生命过程中进行着物质、能量、信息的交换，完成生物学功能，本人工作研究氧外层电子2 到2 ，细胞内外K41/39（）到K41/39（）在呼吸和血液循环中存在生物核反应的证明。 对此也适用爱因斯坦质能转换E=mc2公式。已有实验结果表示了在细胞增殖裂分的过程中可能存在生物核反应。有利人类进一步认识生命：诞生、成长、疾病、衰老和健康长寿。

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Isotopic distribution pattern

yuzhan 2010-2-7 13:34

计算Isotopic distribution pattern的方法有很多，最基本是算二项式系数，简单的还可以，元素种类多一些，每种元素所含的同位素数目多于两种，这个就很麻烦了。而且即使计算出来了，得到的成千上万个数据中，有用只有那几个而已。所以，在这方面，简化的算法最好。 目前比较流行的是利用FFT的方法，最初的方法由Rockwood 等人提出的，发表在AC，1995，27， 2699与AC，1996，68，2027等. Decon2LS（ http://omics.pnl.gov/software/Decon2LS.php）中的mercury使用的就是这个方法，感兴趣的可以下载它的源代码研究研究。 另一个简化的方式是由Kubinyi提出的，发表在Analytica Chimica Acta , 247 (1991) 107-119。最初是使用basci写的。The University of Washington的Michael J. MacCoss教授用VB写的IDCalc即使采用了这个算法。这个算法很简单，计算起来速度很快。日本电子（JEOL）的masscenter中的 isotope simulator 似乎也是采用这个算法做的。 另一个比较另类的是thermal的xcalibur，2.0之后的xcalibur提供了，根据分子式模拟同位素分布的功能，但是我感觉似乎是采用计算二项式系数的方法。如果输入比较大的分子式例如C3900H4902N1500 O2401P400，将会导致xcalibur的崩溃。建议thermal在下一个版本中修改这方面的算法，使之适应面更广些。

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这里雪轻

liym 2008-11-27 22:06

2008 年 11 月 26 日，清晨推开窗口，发现外面的世界已是银妆素裹，白茫茫一片。清爽的空气扑面而来，沁人心脾，整个人都觉的精神抖擞，有一种想冲到雪里去的欲望，按崔建的话说就是快让我在雪地上撒点野。 兰州分院雪景 对于雪，相信大家都很熟悉了，大家也都见过，当然个别南方人可能没见过。但是有一点大家可能不太了解，每个地方的雪其质量都是不同的，无论从东到西、从南到北、从低到高、还是从沿海到内陆。 水循环示意图 水的分子式是 H 2 O ，氢有两种同位素 H 和 D ，而氧的两个主要稳定同位素是 16 O 和 18 O ，所以大自然中的水组成有： 1 H 2 16 O 、 1 H 2 18 O 、 2 D 2 16 O 、 2 D 2 18 O 等，原子量的差异造成了他们的质量不同。 一般来讲，在空中水蒸气凝聚成雨滴过程是平衡同位素分馏过程，因为水蒸气是在饱和（相对湿度 100 ％）的状态下凝聚为水。生成的雨水相对水蒸气富集重同位素，而在降水过程中首先是富集重同位素水先降落。其变化主要有以下规律： 1 、纬度效应 纬度增加大气降水的 D 和 18 O 值都减少。 随着从海面蒸发的水汽根据纬度增加不断降雨的过程中，剩余的水汽中越来越亏损 D 和 18 O ，其雨水和雪水中的 D 和 18 O 值也越低。 2 、 大陆效应 从海洋开始，越向内陆，大气降水的 D 和 18 O 值越降低。 例如，广州，昆明和拉萨的年平均降雨的 D 值分别为－ 29 ，－ 76 和－ 131 。 3 、海拔高度效应 从海平面到最高的青藏高原，随着海拔高度的增加，大气降水 D 和 18 O 值也在一直降低。 一般每升高 100m ，对于 D 值降低 1.2 ～ 4 ；对于 18O 值降低 0.15 ～ 0.5 。 4 、季节效应 季节不同，大气降水中同位素也不是同一样的。冬季相对夏季，大气降水就要亏损重同位素。这 主要是温度效应引起。夏季温度高，海水蒸发及云团形成（凝聚）过程同位素分馏小，因而造成夏季比冬季相对富集重同位素。 由于富集重同位素的水汽从沿海到内陆不断凝结降落，到了兰州这个海拔两千多米的地方， 大气降水 D 和 18 O 值已经相当亏损了，所以这里的雪要比沿海的雪轻！ 本文数据图片来自 储雪蕾 《现代地球化学》讲义 感谢您的关注 请点此投票 谢谢

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