안정 동위원소 비율

Stable isotope ratio

안정 동위원소라는 용어는 안정된 핵종과 유사한 의미를 가지지만, 특정 원소의 핵종을 말할 때 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 안정적인 복수형 동위원소는 대개 같은 원소의 동위원소를 가리킨다. 이러한 안정적 동위원소의 상대적 풍부함은 실험적으로 측정할 수 있으며(이소토프 분석) 연구 도구로 사용할 수 있는 동위원소 비율을 산출한다. 이론적으로 그러한 안정적인 동위원소는 방사성 붕괴의 방사선 발생 딸 생산물을 포함할 수 있으며, 방사성 물질 데이트에 사용될 수 있다. 단, 안정 이소토프 비율이라는 표현은 자연에서 동위원소 분율의 영향을 받는 상대적 교차가 있는 동위원소를 지칭하는 데 사용하는 것이 바람직하다. 이 분야는 안정적 동위원소 지질화학이라고 불린다.

안정 이등분율

자연발생 안정동위원소 비율 측정(이소토페 분석)은 동위원소 지질화학에 중요한 역할을 하지만 안정동위원소(대부분 수소, 탄소, 질소, 산소, 황)도 생태학 및 생물학 연구에 활용되고 있다. 다른 작업자들은 과거 대기 온도를 재구성하기 위해 산소 동위원소 비율을 사용해 고생물학에서 중요한 도구가 되었다.

각 원소에 대해 둘 이상의 원시 동위원소를 나타내는 가벼운 원소를 위한 이러한 동위원소 시스템은 자연 시스템에서 동위원소 분율화 과정을 연구하기 위해 수년 동안 조사되어 왔다. 이러한 원소들의 오랜 연구 역사는 부분적으로 이러한 빛과 휘발성 원소에 있는 안정적인 동위원소의 비율이 상대적으로 측정하기 쉽기 때문이다. 그러나 최근 동위원소 비율 질량 분석법(즉, 복수 집합체 유도 결합 플라즈마 질량 분석법)의 발전으로 , 구리, 아연, 몰리브덴 등과 같은 보다 안정된 원소에서 동위원소 비율 측정이 가능하게 되었다.

적용들

대부분의 샘플이 바다와 북극/북극 눈이라는 두 극단 사이에 있기 때문에 산소 및 수소 동위원소 비율의 변화는 수문학에 응용된다.[1] 대수층에서 채취한 물의 표본과 표본 내 수소의 동위원소 비율의 변동을 측정할 수 있는 충분히 민감한 도구를 제공하면, 해양수나 침수가 대수층으로 스며들거나, 심지어 각 선원의 비율을 추정할 수도 있다.[2] 안정적인 동위원소 물의 동위원소들은 또한 식물 전달과 지하수 재충전을 위한 수원을 분할하는데 사용된다.[3][4]

또 다른 응용 프로그램은 고생물학에서 고생물학 측정이다. 예를 들어, 한 가지 기술은 온도가 있는 생물학적 시스템에 의한 산소의 동위원소 분율 변화에 기초한다.[5] 포라미니페라의 종류는 산소를 껍질 안에 탄산칼슘으로 포함한다. 탄산칼슘에 통합된 산소 동위원소 산소-16산소-18의 비율은 온도와 물의 산소 동위원소 구성에 따라 다르다. 이 산소는 포미니페라가 죽어서 해저로 떨어지고 그 껍질이 침전물의 일부가 될 때 탄산칼슘에 "고정"으로 남아 있다. 침전물 기둥을 통해 구간에서 포미니페라의 표준 종을 선택할 수 있으며, 산소 동위원소 비율의 변동을 지도화함으로써 물의 산소 동위원소 구성의 변화가 제약될 수 있다면 포미니페라가 일생 동안 접하는 온도를 추론할 수 있다.[6] 또한 고생물과의 관계 덕분에 바나클 껍질 속의 탄산칼슘으로부터 나오는 동위원소 비율이 바다거북과 고래가 자라는 지역의 움직임과 서식지를 알아내는 데 이용될 수 있었다.[7]

생태학에서 탄소 및 질소 동위원소 비율은 많은 자유 범위 동물들의 광범위한 식단을 결정하는 데 널리 사용된다. 그들은 바닷새의 넓은 식단을 결정하고, 개인이 바닷새와[8] 행인에서 번식기와 비번식을 보내는 지리적 영역을 식별하는데 사용되어 왔다.[9] 수많은 생태학 연구들 또한 동위원소 분석을 사용하여 이동, 먹이-웹 구조, 식이요법 및 자원 사용을 이해했다.[10] 예를 들어, 하천변 나무에서 나오는 에너지가 수생 서식지에서 어류의 성장을 얼마나 지원하는지를 측정하기 위한 수소 동위원소 같은 것이다.[11] 직접적인 관찰이 어렵기 때문에 안정적인 동위원소를 이용하여 수생동물의 식단을 결정하는 것은 특히 일반적이었다.[12] 그들은 또한 연구자들이 낚시와 같은 야생동물과의 인간 상호작용이 어떻게 자연적인 식단을 변화시킬 수 있는지를 측정할 수 있게 해준다.[13]

법의학에서, 연구는 식물 출처로부터 파생된 약물의 특정 동위원소 비율의 변화를 그 약의 원산지 대륙을 결정하는 데 사용할 수 있다고 제안한다.[14]

식품과학에서는 맥주,[15] 쇼유 소스[16], 개 사료의 성분을 결정하기 위해 안정적인 동위원소 비율 분석을 사용해 왔다.[17]

안정적 동위원소 비율 분석은 호르몬내생성 외생성(합성) 선원을 구별하기 위해 도핑 제어에 응용된다.[18][19]

안정적 동위원소 비율의 정확한 측정은 적절한 분석, 표본 준비 및 보관 절차에 의존한다.[20]

콘드라이트 운석은 산소 동위원소 비율을 사용하여 분류된다. 또한, 탄소-13의 특이한 서명은 머치슨 운석처럼, 카본질 혼드라이트에서 발견되는 유기 화합물의 비지상적 기원을 확인시켜 준다.

위에서 설명한 안정적 동위원소 비율의 사용은 자연발생 비율의 측정과 관련이 있다. 과학적 연구도 연구 대상 물질, 공정 또는 시스템에 동위원소 농축 물질을 도입함으로써 인위적으로 동요된 안정적 동위원소 비율의 측정에 의존한다. 동위원소 희석에는 결과 동위원소 비율을 측정하여 해당 물질의 양을 정량화하기 위해 물질에 농축된 안정 동위원소를 첨가하는 것이 포함된다. 동위원소 라벨링은 예를 들어 화학 반응, 대사 경로 또는 생물학적 시스템을 통해 물질의 진행률을 추적하기 위해 농축된 동위원소를 사용하여 물질에 라벨을 부착한다. 일부 동위원소 라벨링 적용은 이를 위해 안정적인 동위원소 비율 측정에 의존한다.

참고 항목

참고 문헌 목록

참조

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