碳-14

碳-14,核素符號14C,半衰期為5.70E+03a,可用於標記化合物示蹤,測定年代等。

基本介紹

  • 中文名:碳-14
  • 外文名:Carbon-14
  • 核素符號:14C
名稱及毒性分組,輻射特性,監測方法,主要來源,用途,

名稱及毒性分組

(1)中文名稱:碳-14
(2)英文名稱:Carbon-14
(3)核素符號:14C
(4)原子序數:6
(5)原子質量數:14.003
(6)毒性分組:氣態或蒸氣態的14C:中毒組氣態或蒸氣態的14CO214CO:低毒組

輻射特性

半衰期:5.70E+03a

監測方法

(1)空氣中14C的分析。空氣中14C以多種化學形態存在,其中最主要的是14CO2。CO2的採集主要有鹼液吸收法和吸附劑吸收法,最後被捕集吸收的CO2以CaCO3沉澱析出,用乳化閃爍液的固體懸浮物測量技術在閃液計數器上直接測量出CaCO3中的14C放射性。其分析步驟詳見《電離輻射環境監測與評價》《空氣中14C的取樣與測定方法》(EJ/T1008—1997)。核設施排出的14C除14CO2形式外,也有少量的14CO或14CH4,可通過旁路系統加催化劑將CO和/或CH4氣體轉變為CO2氣體收集後進行測量。
(2)水樣中14C(無機碳HCO3−)的分析。採樣時為回收1g碳,一般至少需要採集100L以上的水樣。為分析和保存,一個地表水樣至少需採集200~300L。同時注意樣品應密閉保存在不易混入空氣中CO2的容器中(如聚乙烯塑膠瓶)並儘可能減少樣品的蒸發,採樣時不可加酸。採集到的樣品用硫酸酸化,通入高純氮驅趕出水中的CO2收集於NaOH溶液中。再加CaCl2生成碳酸鈣沉澱,將沉澱過濾並烘乾稱重待測量。測量方法同空氣中14C的分析,用乳化閃爍液的固體懸浮物測量技術在液閃計數器上直接測量出CaCO3中的14C放射性。其分析步驟詳見《電離輻射環境監測與評價》。
(3)生物與土壤中14C的分析。為分析生物與土壤的14C活度濃度,首先需將樣品脫水乾燥,而後將樣品在氧氣流中加熱燃燒,使有機物分解成二氧化碳和水。分解產生的CO2氣體捕集於鹼溶液中,加CaCl2得到CaCO3沉澱。CaCO3粉末均勻懸浮於閃爍液中,測量計數率,計算得出樣品的14C活度濃度。其分析步驟詳見《電離輻射環境監測與評價》。用低本底液體閃爍計數儀測量生物樣品的14C活度濃度,CO2吸收法為滿足最低探測限的要求,每次分析至少需要有含1g碳的CaCO3量。因此每次至少需要處理5~10g生物乾樣,或50~100g鮮樣。

主要來源

(1)宇生放射性核素:14C是上層大氣與宇宙射線相互作用產生的中子被14N捕獲而形成的,整個地球表面的入射中子通量產生的14C原子。
(2)生產和使用(包括醫用)單位發生事故時,可造成14C對局部環境的污染。
(3)核燃料循環,核反應堆和核燃料後處理廠向環境中排放14C(14CO2為主)。重水堆的14C主要來源於燃料和重水中的17O以及環隙氣體中的13C、14N等成分的活化,其中以慢化劑系統和熱傳輸系統重水中的17O(n,α)14C反應為主。
(4)大氣層核試驗產物,其中核聚變反應產生的14C量是核裂變反應產生的14C量的13倍。

用途

(1)用於標記化合物示蹤。利用14C作為示蹤劑,在農業、化學、醫學、生物學等領域中套用十分廣泛。14C的標記化合物可用於研究農作物的光合作用、含碳農藥在土壤和農作物中的殘留情況等;可用於識別化學反應的中間產物、研究反應動力學和反應途徑、研究化學鍵的形成過程、確定化學鍵的斷裂位置、研究催化劑中毒的原因等;用於診斷疾病(如14C–黃嘌呤可用於檢查肝功能)和製成低能β放射源;觀察標記的蛋白質、脂肪、胺基酸等在體內的代謝過程;觀察標記的藥物在體內的代謝行徑及由體內的排除情況。
(2)利用14C測定年代。假定近十萬年來宇宙射線的成分沒有多大變化,那么處於交換狀態的碳中的14C含量便是一個恆定值。在試驗方法上,只要測出處於交換狀態中的現代碳里14C的比活度S0和標本中停止了交換的古老碳里14C的比活度SA,就可以計算出標本的絕對年代。該法在考古學研究中可推算出數百年至數萬年前的木科、骨骼、毛髮和纖維製品等古生物樣品的年代,還可廣泛用於地質學、地理學、海洋學和氣象學等領域中的年代研究。

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