Δ13C - Δ13C

Фораминиферы образцы

В геохимия, палеоклиматология, и палеоокеанография δ13C (произносится как "дельта с тринадцать") изотопная подпись, мера отношения стабильные изотопы 13C  : 12C, сообщается в частей 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 установлен справочный материал.

δ13C изменяется во времени в зависимости от производительности, сигнатуры неорганического источника, захоронение органического углерода, и тип растительности. Биологические процессы преимущественно занимают меньшую массу изотоп через кинетическое фракционирование. Однако некоторые абиотические процессы делают то же самое, метан из гидротермальных источников может истощаться до 50%.[3]

Эталонный стандарт

Стандартом, установленным для работы с углеродом-13, был белемнит Pee Dee (PDB), основанный на Меловой морское ископаемое Белемнителла американская, который был из Формирование Пиди в Южная Каролина. Этот материал имел аномально высокий 13C:12Коэффициент C (0,0112372[4]), и был установлен как δ13Значение C ноль. Поскольку оригинальный образец PDB больше не доступен, его 13C:12Коэффициент C может быть рассчитан на основе широко измеряемого стандарта карбоната NBS-19, который имеет δ13Значение C + 1,95 ‰.[5] В 13C:12Соотношение C NBS-19 было зарегистрировано как .[6] Следовательно, можно было рассчитать 13C:12Соотношение C PDB, полученного из NBS-19, как . Обратите внимание, что это значение отличается от широко используемого PDB. 13C:12Коэффициент C 0,0112372 используется в изотопной криминалистике[7] и ученые-экологи[8]; это несоответствие ранее было объяснено автором википедии ошибкой знака при взаимном преобразовании стандартов, но цитирования не было. Использование стандарта PDB отрицательно сказывается на натуральном материале. δ13С.[9] Материал с соотношением 0,010743, например, будет иметь δ13C значение –44 ‰ от . Стандарты используются для проверки точности масс-спектроскопия; 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]В 13C:12Коэффициент C для VPDB, который Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) определяет как δ13Нулевое значение C составляет 0,01123720.[11]

Причины δ13Варианты C

Метан очень легкий δ13Сигнатура C: биогенный метан −60 ‰, термогенный метан −40 ‰. Выпуск большого количества клатрат метана может повлиять на глобальные δ13Значения C, как у Палеоцен – эоцен термический максимум.[12]

Чаще на соотношение влияют вариации первичная продуктивность и органическое захоронение. Организмы предпочитают свет 12C и иметь δ13Сигнатура C около −25 ‰, в зависимости от их метаболический путь. Следовательно, увеличение δ13C в морских окаменелостях указывает на увеличение численности растительности.[нужна цитата ]

Увеличение первичной продуктивности вызывает соответствующий рост δ13Ценность C как больше 12C заперт в растениях. Этот сигнал также зависит от количества захороненного углерода; когда органический углерод захоронен, больше 12C заблокирован из системы в отложениях, чем фоновое отношение.

Геологическое значение δ13C экскурсии

C3 и C4 растения имеют разные сигнатуры, что позволяет обилию C4 травы, которые будут обнаружены во времени в δ13Запись C.[13] В то время как C4 растения имеют δ13C от −16 до −10 ‰, C3 растения имеют δ13C от -33 до -24 ‰.[14]

Массовые вымирания часто отмечаются отрицательным δ13Считается, что аномалия C представляет собой снижение первичной продуктивности и выброса углерода растительного происхождения.

В эволюция крупных наземных растений в конце девона привело к увеличению захоронения органического углерода и, как следствие, к увеличению δ13С.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Либес, Сьюзан М. (1992). Введение в морскую биогеохимию, 1-е издание. Нью-Йорк: Вили.
  2. ^ Schwarcz, Henry P .; Шенингер, Маргарет Дж. (1991). «Анализ стабильных изотопов в экологии питания человека». Американский журнал физической антропологии. 34 (S13): 283–321. Дои:10.1002 / ajpa.1330340613.
  3. ^ Макдермотт, Дж. М., Зевальд, Дж. С., Герман, К. Р., Сильва, С. П., 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. Дои:10.1016/0016-7037(57)90024-8. ISSN  0016-7037.
  5. ^ Brand, Willi A .; Коплен, Тайлер Б .; Фогль, Йохен; Рознер, Мартин; Прохазка, Томас (2014-03-20). «Оценка международных стандартных образцов для анализа соотношений изотопов (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 86 (3): 425–467. Дои:10.1515 / pac-2013-1023. HDL:11858 / 00-001M-0000-0023-C6D8-8. ISSN  1365-3075.
  6. ^ Мейя, Юрис; 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. Дои:10.1515 / pac-2015-0503. ISSN  1365-3075.
  7. ^ Майер-Огенштейн, Вольфрам. Криминалистика 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. Дои: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, п. 186.
  11. ^ www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_825_prn.pdf
  12. ^ Панчук, К .; Ridgwell, A .; Камп, Л. (2008). «Осадочная реакция на палеоцен-эоценовые термические максимальные выбросы углерода: сравнение данных модели». Геология. 36 (4): 315–318. Bibcode:2008Гео .... 36..315П. Дои:10.1130 / G24474A.1.
  13. ^ Retallack, G.J. (2001). «Кайнозойское расширение пастбищ и похолодание климата». Журнал геологии. 109 (4): 407–426. Bibcode:2001JG .... 109..407R. Дои:10.1086/320791.
  14. ^ О'Лири, М. Х. (1988). «Изотопы углерода в фотосинтезе». Бионаука. 38 (5): 328–336. Дои:10.2307/1310735. JSTOR  1310735.
  15. ^ http://www.lpi.usra.edu/meetings/impact2000/pdf/3072.pdf

дальнейшее чтение

  • 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, В. Г. И Тан Ф. С. (1991). Стабильные изотопы углерода в реках и эстуариях. Биогеохимия крупных рек мира, 42, 245–264.