水中碳-14分析方法验证性研究(2)
2.5.4 探测限的计算 15
3 实验结果与讨论 16
3.1 淬灭校正曲线 16
3.2 探测限 17
3.3 精密度测试 18
3.4 原始样品活度测试 20
3.5 测试结果分析 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 14C概况
碳元素是构成生物体必需元素，是构成一切生命的基础。在自然界中碳元素总共有三种同位素，稳定同位素有两种为12C、13C和放射性同位素有一种为14C。其中绝大部分是12C（占99%），13C次之（占1%），14C的丰度是极低的（仅占10-12）[ ]。14C是纯β- 衰变核素,β- 射线的最大能量为0.155兆电子伏，在空气中的最大射程为22厘米。14C的半衰期为5730年。3.7×107Bq的14C重0.224毫克。14C属低毒性核素。14C衰变后放出β射线、14N和反中微子。
环境中14C的来源主要来源分为两方面，一方面是天然生成：自然界的放射性核素14C是宇宙射线与大层大气产生的中子与氮发生核反应生成的。另一方面是人为的影响，包括：生产和使用（包括医疗和工业）相关单位产生事故时造成14C对环境的局部污染；核爆炸时每100万吨氢弹可产生3.2×1026个14C，质量约为7.5kg；核设施，如核反应堆、核电站等向环境中以14CO2形式排放14C。
环境中14C主要通过以下方式进入人体，对人体产生辐射剂量：人直接吸入环境中的14C；经口食入的果蔬与谷物；食入动物产品，间接进入人体等方式。
1.2 水中14C研究的方法现状
通过查阅文献得知，目前国内外对于水体中14C监测方法的研究方面，可以分成两个相对独立的方面：一是14C的预处理方和捕集法的研究；二是14C制样和测量方法的研究。
1.1.1 14C的预处理和捕集方法
（1）水样品预处理：
对于水样品预处理提取碳，曾经被使用或研究的主要方法有湿法加热（催化）氧化法和高温燃烧（催化）氧化法等，分别用在考古断代、水文地质、生物等环境示踪多个领域，但最终都是把不同理化形态的14C全部转化成14CO2形式。
湿法加热（催化）氧化法，是通过酸解洗气、加氧化剂 的样品处理方法，将液态样品中所含不同形态的碳（气相、不易挥发的无机态和有机态）转化为二氧化碳气体。
无机碳转化为二氧化碳：
CO32-+2H+→CO2+H2O
HCO3-+H+→CO2+H2O
H2CO3→CO2+H2O
有机碳转化为二氧化碳：
有机碳+S2O82-+H2O→H2SO4+SO42-+CO2（以过硫酸盐作为氧化剂）
高温燃烧（催化）氧化法，是将一定量水样注入高温炉内的石英管，在900～950℃高温下，以铂、三氧化钴或三氧化二铬等为催化剂，少数则采用680℃加催化剂，使无机和有机C转化为CO2。
水在高温下，产生羟基(OH•)，即：
4H2O→3H2↑+O2↑+2OH•
在催化剂的存在下或特高温条件下,OH•与碳化合物反应形成CO2和H2O，即：
CхHу+(4х+у)(OH•)→х(CO2)↑+(2х+у)(H2O)
（2）CO2的捕集方法：
CO2的捕集方法有很多种，主要分为物理吸收法、化学吸收法、吸附分离法、膜分离法、低温分离法和电化学分离法等。
物理吸收法的机理是利用固态吸附剂在一定的条件下对CO2气体的吸附具有选择性和可逆性，进而来实现分离和捕集的的。物理吸收法分为变压吸收法（PSA）及变温吸收法（TSA）。CO2在吸附剂高温或者高压条件下被吸附，降温或者降压后被解吸，通过循环性的温度和压强的变化，即可达到分离CO2的目的[ - ]。常见的吸附剂包括水、甲醇和碳酸丙烯酯等。