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氧氣同位素在海洋研究中的應用

2019-7-18 14:51:23

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

1953年Epstein等人根據實驗結果，首次發表方解石的碳酸鈣溫度轉換方程式，經過多位科學家研究并修正，于1991年Hays and Grossman綜合前人研究，并重新整理方解石同位素溫度方程式。碳酸鈣組成的另一種礦物－霰石的溫度轉換方程式，則是由Hudson and Anderson于1989年修訂完成。使用氧同位素數值計算環境溫度時，除使用質譜儀測量碳酸鈣物質的氧同位素數值外，也需估計碳酸鈣物質形成時的周圍海水氧同位素數值，估計的方法則是利用已知的地質證據，并考量可能影響海水氧同位素的各項因子推算而得。

目前已知影響海水氧同位素的因素，包括下列三者：一、冰川效應：當氧同位素較輕的水汽進入高緯度地區形成降雪落下，此時輕的水分子就被封存在冰川中，直到融解，才能回到海洋。也因此有著較大冰川發育的冰期，海水氧同位素平均將比間冰期海水重約1.0～1,7‰左右。相反的，若今日冰川完全融化，全球平均海水氧同位素則會呈現-1.0‰的變化；二、鹽度和蒸發效應：當區域性的海水受到天水或河川淡水注入影響時，由于混入了氧同位素較輕的水體，因此使得海水氧同位素較輕，且越往高緯度地區由于來源的水體氧同位素越輕，將使得鹽度效應更為明顯。現今南極冰川氧同位素數值約-50～-55‰，格陵蘭的冰芯氧同位素則約-32～-37‰，都較現今全球平均海水氧同位素0‰低許多；與降水事件相反的蒸發事件，也會影響區域海水氧同位素數值，當旺盛的蒸發作用進行時，同位素數值較輕的水分子持續脫離海水進入大氣圈，會使得區域海水氧同位素相對其他地區海水來得重；三、巖石圈、水圈交換作用：屬于一種時間尺度長達千萬年的交換過程，如中洋脊附近的熱液作用和風化作用等，由巖石圈釋放出來的O會改變區域的海水氧同位素數值。

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