Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Delta 13C )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Образцы фораминифер

В геохимии , палеоклиматологии и палеоокеанографии δ 13 C (произносится как «дельта c тринадцать») - это изотопная сигнатура , мера отношения стабильных изотопов 13 C  : 12 C , выраженная в частях на тысячу (промилле, ‰). [1] Эта мера также широко используется в археологии для реконструкции прошлых диет, в частности, чтобы увидеть, употреблялись ли морские продукты или определенные виды растений [2]

Определение в промилле:

‰

где стандарт - это установленный стандартный образец .

δ 13 C изменяется во времени в зависимости от продуктивности, характеристики неорганического источника, захоронения органического углерода и типа растительности. Биологические процессы преимущественно поглощают изотоп с более низкой массой посредством кинетического фракционирования . Однако некоторые абиотические процессы делают то же самое, метан из гидротермальных источников может быть истощен до 50%. [3]

Справочный стандарт [ править ]

Стандарт, установленный для работы с углеродом-13, - это белемнит Пи-Ди (PDB), основанный на морской окаменелости мелового периода , Belemnitella americana , которая была обнаружена в формации Пиди в Южной Каролине . Этот материал имел аномально высокое соотношение 13 C: 12 C (0,0112372 [4] ), и было установлено, что значение δ 13 C равно нулю. Поскольку исходный образец PDB больше не доступен, его соотношение 13 C: 12 C можно рассчитать на основе широко измеренного стандарта карбоната NBS-19, который имеет значение δ 13 C, равное + 1,95 ‰. [5]Соотношение 13 C: 12 C NBS-19 было указано как . [6] Таким образом, можно рассчитать соотношение 13 C: 12 C для PDB, полученного из NBS-19, как . Обратите внимание, что это значение отличается от широко используемого соотношения PDB 13 C: 12 C 0,0112372, используемого в криминалистике изотопов [7] и учеными-экологами; [8] это несоответствие ранее приписывалось автором википедии ошибкой в ​​знаке при взаимном преобразовании стандартов, но цитирования не было. Использование стандарта PDB дает большинству натуральных материалов отрицательное значение δ 13 C. [9]Материал с соотношением 0,010743, например, будет иметь значение δ 13 C, равное –44 ‰ от . Стандарты используются для проверки точности масс-спектроскопии ; по мере того как изотопные исследования стали более распространенными, спрос на эталон исчерпал предложение. Другие стандарты, откалиброванные с таким же соотношением, в том числе один, известный как VPDB (от «Vienna PDB»), заменили оригинал. [10] Соотношение 13 C: 12 C для VPDB, которое Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) определяет как нулевое значение δ 13 C, составляет 0,01123720. [11]

Причины вариаций δ 13 C [ править ]

Метан имеет очень легкую сигнатуру δ 13 C: биогенный метан -60 ‰, термогенный метан -40 ‰. Выделение большого количества клатрата метана может повлиять на глобальные значения δ 13 C, как в палеоцен-эоценовом термическом максимуме . [12]

Чаще всего на это соотношение влияют различия в первичной продуктивности и органическом захоронении. Организмы предпочтительно поглощают свет 12 C и имеют сигнатуру δ 13 C около -25 ‰, в зависимости от их метаболического пути . Следовательно, увеличение δ 13 C в морских окаменелостях указывает на увеличение численности растительности. [ необходима цитата ]

Увеличение первичной продуктивности вызывает соответствующее повышение значений δ 13 C, поскольку в растениях задерживается больше 12 C. Этот сигнал также зависит от количества захороненного углерода; когда органический углерод захоронен, в отложениях из системы выводится больше 12 C, чем фоновое соотношение.

Геологическое значение экскурсий δ 13 C [ править ]

Растения C 3 и C 4 имеют разные сигнатуры, что позволяет определять численность трав C 4 во времени в записи δ 13 C. [13] В то время как растения C 4 имеют δ 13 C от -16 до -10, растения C 3 имеют δ 13 C от -33 до -24. [14]

Массовые вымирания часто сопровождаются отрицательной аномалией δ 13 C, которая, как считается, означает снижение первичной продуктивности и высвобождение углерода растительного происхождения.

Эволюция крупных наземных растений в конце девона привело к увеличению захоронения органического углерода и , следовательно , повышение б 13 ° С [15]

См. Также [ править ]

  • δ 18 O
  • δ 15 Н
  • δ 34 S
  • Изотопная подпись
  • Изотопный анализ
  • Изотопная геохимия
  • Изотопная маркировка

Ссылки [ править ]

  1. ^ LIBES, Susan M. (1992). Введение в морскую биогеохимию, 1-е издание . Нью-Йорк: Вили.
  2. ^ Шварц, Генри П .; Шенингер, Маргарет Дж. (1991). «Анализ стабильных изотопов в экологии питания человека» . Американский журнал физической антропологии . 34 (S13): 283–321. DOI : 10.1002 / ajpa.1330340613 .
  3. ↑ McDermott, JM, Seewald, JS, German, CR и Sylva, SP, 2015. Пути абиотического органического синтеза на подводных гидротермальных полях . Proceedings of the National Academy of Sciences, 112 (25), pp.7668–7672.
  4. ^ Крейг, Хармон (1957-01-01). «Изотопные стандарты углерода и кислорода и поправочные коэффициенты для масс-спектрометрического анализа диоксида углерода» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 12 (1): 133–149. DOI : 10.1016 / 0016-7037 (57) 90024-8 . ISSN 0016-7037 . 
  5. ^ Бренд, Вилли А .; Коплен, Тайлер Б .; Фогль, Йохен; Рознер, Мартин; Прохаска, Томас (2014-03-20). «Оценка международных стандартных образцов для анализа соотношений изотопов (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия . 86 (3): 425–467. DOI : 10,1515 / пак-2013-1023 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0023-C6D8-8 . ISSN 1365-3075 . 
  6. ^ Meija, Juris; Коплен, Тайлер Б .; Берглунд, Майкл; Brand, Willi A .; Де Бьевр, Поль; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э .; Ирргехер, Йоханна; Потеря, Роберт Д. (01.01.2016). «Изотопный состав элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 293–306. DOI : 10,1515 / пак-2015-0503 . ISSN 1365-3075 . 
  7. ^ Meier-Augenstein, Вольфрам. Судебная экспертиза стабильных изотопов: методы и судебно-медицинские применения анализа стабильных изотопов (Второе изд.). Хобокен, штат Нью-Джерси. ISBN 978-1-119-08022-0. OCLC  975998493 .
  8. ^ Миченер, Роберт; Лайта, Кейт, ред. (2007-07-14). Стабильные изотопы в экологии и науке об окружающей среде . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd. DOI : 10.1002 / 9780470691854 . ISBN 978-0-470-69185-4.
  9. ^ http://www.uga.edu/sisbl/stable.html#calib Обзор исследований стабильных изотопов - Лаборатория стабильных изотопов / почвенной биологии Института экологии Университета Джорджии
  10. ^ Миллер и Уиллер, Биологическая океанография , стр. 186.
  11. ^ www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_825_prn.pdf
  12. ^ Панчук, К .; Ridgwell, A .; Камп, Л.Р. (2008). «Осадочная реакция на палеоцен-эоценовые термические максимальные выбросы углерода: сравнение данных модели». Геология . 36 (4): 315–318. Bibcode : 2008Geo .... 36..315P . DOI : 10.1130 / G24474A.1 .
  13. ^ Реталлак, GJ (2001). «Кайнозойское расширение пастбищ и похолодание климата». Журнал геологии . 109 (4): 407–426. Bibcode : 2001JG .... 109..407R . DOI : 10.1086 / 320791 .
  14. Перейти ↑ O'Leary, MH (1988). «Изотопы углерода в фотосинтезе». Биология . 38 (5): 328–336. DOI : 10.2307 / 1310735 . JSTOR 1310735 . 
  15. ^ http://www.lpi.usra.edu/meetings/impact2000/pdf/3072.pdf

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Миллер, Чарльз Б .; Патрисия А. Миллер (2012) [2003]. Биологическая океанография (2-е изд.). Оксфорд: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1-4443-3301-5.
  • Мук, WG , и Тан, ФК (1991). Стабильные изотопы углерода в реках и устьях. Биогеохимия крупных рек мира, 42, 245–264.