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    氧气同位素在海洋研究中的应用

    2018-5-7 11:16:36

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    氧的同位素已知的有十二种,包括氧13至氧24,其中氧16、氧17和氧18三种属于稳定型,其他已知的同位素都带有放射性,其半衰期全部均少于三分钟。 用途在于:生物呼吸、冶金和化工。但是同样氧气的同位素在海洋科学研究中也起到不少作用,科学家可以通过氧同位素数值计算海水环境温度。今天谱源气体小编就大家来了解一下。
    1953Epstein等人根据实验结果,首次发表方解石的碳酸钙温度转换方程式,经过多位科学家研究并修正,于1991Hays and Grossman综合前人研究,并重新整理方解石同位素温度方程式。碳酸钙组成的另一种矿物-霰石的温度转换方程式,则是由Hudson and Anderson1989年修订完成。使用氧同位素数值计算环境温度时,除使用质谱仪测量碳酸钙物质的氧同位素数值外,也需估计碳酸钙物质形成时的周围海水氧同位素数值,估计的方法则是利用已知的地质证据,并考量可能影响海水氧同位素的各项因子推算而得。
    目前已知影响海水氧同位素的因素,包括下列三者:一、冰川效应:当氧同位素较轻的水汽进入高纬度地区形成降雪落下,此时轻的水分子就被封存在冰川中,直到融解,才能回到海洋。也因此有著较大冰川发育的冰期,海水氧同位素平均将比间冰期海水重约1.01,7‰左右。相反的,若今日冰川完全融化,全球平均海水氧同位素则会呈现-1.0‰的变化;二、盐度和蒸发效应:当区域性的海水受到天水或河川淡水注入影响时,由于混入了氧同位素 较轻的水体,因此使得海水氧同位素较轻,且越往高纬度地区由于来源的水体氧同位素越轻,将使得盐度效应更为明显。现今南极冰川氧同位素数值约-50-55‰,格陵兰的冰芯氧同位素则约-32-37‰,都较现今全球平均海水氧同位素0‰低许多;与降水事件相反的蒸发事件,也会影响区域海水氧同位素数值,当旺盛的蒸发作用进行时,同位素数值较轻的水分子持续脱离海水进入大气圈,会使得区域海水氧同位素相对其他地区海水来得重;三、岩石圈、水圈交换作用:属于一种时间尺度长达千万年的交换过程,如中洋脊附近的热液作用和风化作用等,由岩石圈释放出来的O会改变区域的海水氧同位素数值。
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