海洋同位素化學

海洋同位素化學，是 以海洋中的同位素為研究對象的學科。主要內容是同位素量的測定，同位素在海洋中的分佈、性質和對其分析、分離及應用。其中尤以同位素的應用更為重要。海洋同位素化學包括海洋中穩定同位素，如16O、18O；放射性同位素，如地殼本來存在的鈾系、釷系放射性同位素、40K，還有宇宙射線作用產生的和核爆炸產生的一系列放射性同位素。18O/16O比值可用來研究古氣候和分辨海中陸源礦物、自生礦物；有些放射性同位素還可用來測定沉積年齡和沉積速率；有的同位素可用來鑑別水團、研究元素的地球化學循環、研究地震、研究生物過程(如測定初級生產力)等。 ^[1] 

海洋同位素化學的主要應用是海洋同位素示蹤。海洋同位素示蹤是指利用海洋中固有的或外加的各種同位素作為示蹤劑，揭示各種海洋學過程的機制與速率。

在海洋環境科學研究中，追溯水團的起源，劃分水團的性質，探討水團的運動與混合規律，是環境海洋學的重要課題。在大洋環流研究中，示蹤物的應用越來越受到重視。

海洋中鈣質生物中的CaCO3與海水處於平衡狀態， CaCO3生成時與海水中的氧同位素發生交換反應，其平衡常數K與平衡時的温度有確定關係。當温度升高時，相對較輕的16O由於有較高的活性，易於遷移，在同位素交換反應中將優先被吸收進入生物殼體中，致使18O含量相對減少，δ18O值隨温度的上升而下降。

已知淡水和海水中HCO3－中碳的同位素比值因大氣－海洋間的分餾而有差別，故在沉澱形成的石灰岩中，碳穩定同位素比值也不一樣。在陸生生物和海生生物之間，有機碳的同位素比值也不同。根據沉積物的碳酸鹽或生物有機碳中碳同位素組成的變化，可幫助確定古海岸線和古三角洲的位置，古盆地的形狀，海進或海退的變遷和沉積物的來源等有關問題。

1、利用³He作為水團的示蹤劑；

2、根據海水中硫酸鹽δ34S變化的趨勢，判斷蒸發巖的沉積年代；

3、利用δ13C和δ18O測定古海水的鹽度等。

由於放射性核素不斷髮出輻射，無論它運動到哪裏，都很容易用探測器探知它的下落，因此可以用作示蹤物來辨別其他物質的運動情況和變化規律。這種放射性示蹤物稱為示蹤原子或標記原子。

1、靈敏度高，可測到10^-14－10^-18克水平，即可以從1015個非放射性原子中檢出一個放射性原子。

2、方法簡便，放射性測定不受其它非放射性物質的干擾，可以省略許多複雜的物質分離步驟。

3、定位定量準確，放射性同位素示蹤法能準確定量地測定代謝物質的轉移和轉變。

4、符合生理條件，在放射性同位素試驗中，所引用的放射性標記化合物的化學量是極微量的，它對體內原有的相應物質和狀態的改變是微不足道的，獲得結果符合生理條件，更能客觀地反映事物的本質。

1、海洋水體運動；

2、顆粒動力學；

3、海洋生物生產力；

4、海洋沉積學；

5、古海洋學。

海洋在很大程度上控制着地球環境演變的趨勢，用各種手段和方法研究海洋變化顯然已成為海洋科學界關注的焦點。海洋中固有的各種同位素在示蹤海洋物質來源及其時空分佈規律和轉移過程，追索海洋環境演變等海洋環境研究中具有重要意義。海洋同位素示蹤體系已成為海洋地球化學研究的有效方法，並廣泛應用到了海洋科學研究的諸多領域，在許多大型的國際合作研究計劃，如GEOSECS（海洋斷面地球化學研究）、TTO（海洋瞬間示蹤劑）、WOCE（世界大洋環流實驗）、JGOFS（全球海洋通量聯合研究計劃）、GLOBEC（全球海洋生態系統動力學研究計劃）等相關問題研究中，發揮了獨特而重要的作用。