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:

${displaystyle delta {ce {^{13}C}}=left({frac {left({frac {{ce {^{13}C}}}{{ce {^{12}C}}}}ight)_{mathrm {sample} }}{left({frac {{ce {^{13}C}}}{{ce {^{12}C}}}}ight)_{mathrm {standard} }}}-1ight) imes 1000}$ ‰

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 ${displaystyle 0.011078/0.988922=0.011202}$.^[6] Следовательно, можно было рассчитать ¹³C:¹²Соотношение C PDB, полученного из NBS-19, как ${displaystyle 0.011202/(1.95/1000+1)=0.011202/1.00195=0.01118}$. 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 ${displaystyle (0.010743div 0.01124-1) imes 1000}$. 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

• δ¹⁸О
• δ¹⁵N
• δ³⁴S
• Изотопная подпись
• Изотопный анализ
• Изотопная геохимия
• Изотопная маркировка

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.