进行同位素分馏处理的意义

同位素分馏的产生和测量

碳在地球化学过程发生了迁移，因此碳元素(12C, 13C 和14C)的均衡分布发生了变化。Craig (1953)首次指出在一些生物化学过程中会造成碳元素平衡的改变。 例如，植物在光合作用倾向于吸收含有轻碳同位素（12C）的CO2 ，所以经过光合作用后，同位素C13与大气中的自然比例相对亏损了1.8%(Harkness, 1979)。相反地，溶解于海洋中的无机碳与大气中的CO2相比,13C相对富集0.7%。

14C/12C比例（精确测量而得）的同位素分馏范围大约是测得13C/12C比例的2倍。若同位素分馏发生在自然过程中，那么则可通过测量样品中的13C/12C比例进行校正。该比例一般通过普通质谱仪测得。样品所测得的同位素丰度将表达为δ（Delta） 13C,这代表了样品与国际PDB标准物质（一种碳酸盐物质）之间每千分碳13含量的差别。(Keith et al., 1964; Aitken, 1990)。δ 13C值表示为与PDB标准偏差的千分数。 PDB为美国南卡罗莱纳州白垩系皮迪组的美洲似箭石中的碳氧同位素丰度比，可作为世界通用的碳氧同位素标准。该术语现已修改为VPDB (Coplen, 1994)。

Delta C13值能反映出许多关于环境的重要信息，如样品是从何而来，或是否是由多种材料混合而成，这是因为样品的同位素值可以反映出直接环境的同位素丰度。以贝类生物为例，一般海洋生物的δ C13值在 -1 至+4 ‰(每千分)之间，然而生活在河流的贝类，它们的δ C13值是在 -8 至-12 ‰(每千分)之间。因此，若我们不清楚贝类生活的具体环境，我们可以通过对delta C13结果进行分析从而推断出最有可能的生活环境。

分馏同时也可用来描述由非自然原因引起的同位素比例变化。例如，实验室可通过许多方法对样品进行分馏；样品从某阶段至下一个阶段未完全转化。如在辐射测试法中，在准备制碳化锂时，未完全合成的乙炔可能造成合成量不高并同时出现分馏。同样地，在真空系统中若气体转换没有始终与总量保持平衡，则也会出现分馏误差。在这种情况下，一般是较大或较小的原子更受青睐。但是，若样品能完全转化（如固体转化为气体，乙炔转化为笨），则不会出现由实验室引起的分馏。