Эффект Доула - Dole effect

В Эффект Доула, названный в честь Малькольм Доул, описывает неравенство в соотношении тяжелых изотоп 18О ("стандарт" кислород атом с двумя дополнительными нейтроны ) к зажигалке 16O, измеренное в атмосфера и морская вода. Это соотношение обычно обозначают δ18О.

Замечено в 1935 году.[1][2] этот воздух содержал больше 18О чем морская вода; в 1975 г. оно составляло 23,5,[3] но позже улучшен до 23,88 центов в 2005 году.[4] Дисбаланс возникает в основном в результате дыхание у растений и у животных. Из-за термодинамика изотопных реакций,[5] дыхание удаляет более легкий - следовательно, более реактивный - 16O предпочтительнее 18O, увеличивая относительное количество 18О в атмосфере.

Неравенство уравновешивается фотосинтез. Фотосинтез выделяет кислород с таким же изотопным составом (т. Е. соотношение между 18O и 16О ) как вода (H2O) используется в реакции,[6] которое не зависит от атмосферного отношения. Таким образом, когда атмосферный 18Уровень O достаточно высок, фотосинтез действует как фактор снижения. Однако, как усложняющий фактор, степень фракционирования (то есть изменение соотношения изотопов), происходящее из-за фотосинтеза, не полностью зависит от воды, забираемой установкой, поскольку фракционирование может происходить в результате преимущественного испарения ЧАС216О - вода, содержащая более легкие изотопы кислорода,[уточнить ] и другие небольшие, но важные процессы.

Использование эффекта Доула

Поскольку испарение приводит к тому, что океанические и наземные воды имеют разное соотношение 18О, чтобы 16О, эффект Доула будет отражать важное значение наземного и морского фотосинтеза. Полное устранение наземной продуктивности приведет к при сдвиге эффекта Доула на -2-3 от текущего значения 23,5 ‰[уточнить ].[7]

Устойчивость (с точностью до 0,5 ‰) атмосферного 18О, чтобы 16O по отношению к поверхностным водам моря, поскольку последнее межледниковье (последние 130 000 лет), полученные по ледяным кернам, предполагает, что продуктивность суши и моря в течение этого периода времени изменялась одновременно.

Было обнаружено, что тысячелетние вариации эффекта Доула связаны с резкое изменение климата события в Североатлантическом регионе за последние 60 тыс. лет (1 кыр = 1000 лет).[8] Высокая корреляция эффекта Доула с образование δ18О, индикатор для сезон дождей осадков, предполагают, что они подвержены изменениям продуктивности суши в низких широтах. Вариации орбитального масштаба эффекта Доула, характеризующиеся периодами от 20 до 100 тыс. Лет, сильно реагируют на изменение орбиты Земли. эксцентриситет и прецессия, но нет наклонность.[9]

Эффект Доула также можно применять как трассирующий в морской воде, с небольшими вариациями химического состава, используемого для отслеживания дискретного «участка» воды и определения его возраста.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Доул, Малькольм (1936). «Относительный атомный вес кислорода в воде и воздухе». Журнал химической физики. 4 (4): 268–275. Bibcode:1936ЖЧФ ... 4..268Д. Дои:10.1063/1.1749834.
  2. ^ Морита, Н. (1935). «Повышенная плотность кислорода воздуха по сравнению с кислородом воды». J. Chem. Soc. Япония. 56: 1291.
  3. ^ Kroopnick, P .; Крейг, Х. (1972). «Атмосферный кислород: изотопный состав и фракционирование растворимости». Наука. 175 (4017): 54–55. Bibcode:1972Научный ... 175 ... 54K. Дои:10.1126 / science.175.4017.54. PMID  17833979.
  4. ^ Barkan, E .; Луз, Б. (2005). «Высокоточные измерения 17O /16O и 18O /16Соотношение O в H2О ". Rapid Commun. Масс-спектрометрия. 19 (24): 3737–3742. Bibcode:2005RCMS ... 19.3737B. Дои:10.1002 / rcm.2250. PMID  16308852.
  5. ^ Юри, Х. (1947). «Термодинамические свойства изотопных веществ». J. Chem. Soc.: 562–581. Дои:10.1039 / JR9470000562. PMID  20249764.
  6. ^ Гай, Роберт Д .; и другие. (1989). «Дифференциальное фракционирование изотопов кислорода с помощью цианид-устойчивого и цианид-чувствительного дыхания у растений». Planta. 177 (4): 483–491. Дои:10.1007 / BF00392616. PMID  24212490.
  7. ^ Бендер, М .; Сеятель, Т .; Лабейри, Л. (1994). «Эффект Доула и его вариации за последние 130 000 лет, измеренные в ледяном керне Востока». Глобальные биогеохимические циклы. 8 (3): 363–376. Bibcode:1994GBioC ... 8..363B. Дои:10.1029 / 94GB00724.
  8. ^ Severinghaus, J.P .; Beaudette, R .; Headly, M.A .; Тейлор, К .; Брук, Э.Дж. (2009). «Кислород-18 О2 фиксирует влияние резкого изменения климата на земную биосферу ». Наука. 324 (5933): 1431–1434. Bibcode:2009Sci ... 324.1431S. Дои:10.1126 / science.1169473. PMID  19520957.
  9. ^ Landais, A .; Dreyfus, G .; Capron, E .; Masson-Delmotte, V .; Sanchez-Goñi, M.F .; Desprat, S .; Hoffmann, G .; Jouzel, J .; Leuenberger, M .; Йонсен, С. (2010). "Что движет тысячелетними и орбитальными вариациями δ18Обанкомат". Quaternary Sci. Rev. 29 (1–2): 235–246. Bibcode:2010QSRv ... 29..235L. Дои:10.1016 / j.quascirev.2009.07.005.

внешняя ссылка