氧气同位素在海洋研究中的应用

氧的同位素已知的有十二种,包括氧13至氧24,其中氧16、氧17和氧18三种属于稳定型,其他已知的同位素都带有放射性,其半衰期全部均少于三分钟。 用途在于：生物呼吸、冶金和化工。但是同样氧气的同位素在海洋科学研究中也起到不少作用，科学家可以通过氧同位素数值计算海水环境温度。今天谱源气体小编就大家来了解一下。

1953年Epstein等人根据实验结果，首次发表方解石的碳酸钙温度转换方程式，经过多位科学家研究并修正，于1991年Hays and Grossman综合前人研究，并重新整理方解石同位素温度方程式。碳酸钙组成的另一种矿物－霰石的温度转换方程式，则是由Hudson and Anderson于1989年修订完成。使用氧同位素数值计算环境温度时，除使用质谱仪测量碳酸钙物质的氧同位素数值外，也需估计碳酸钙物质形成时的周围海水氧同位素数值，估计的方法则是利用已知的地质证据，并考量可能影响海水氧同位素的各项因子推算而得。

目前已知影响海水氧同位素的因素，包括下列三者：一、冰川效应：当氧同位素较轻的水汽进入高纬度地区形成降雪落下，此时轻的水分子就被封存在冰川中，直到融解，才能回到海洋。也因此有著较大冰川发育的冰期，海水氧同位素平均将比间冰期海水重约1.0～1,7‰左右。相反的，若今日冰川完全融化，全球平均海水氧同位素则会呈现-1.0‰的变化；二、盐度和蒸发效应：当区域性的海水受到天水或河川淡水注入影响时，由于混入了氧同位素 较轻的水体，因此使得海水氧同位素较轻，且越往高纬度地区由于来源的水体氧同位素越轻，将使得盐度效应更为明显。现今南极冰川氧同位素数值约-50～-55‰，格陵兰的冰芯氧同位素则约-32～-37‰，都较现今全球平均海水氧同位素0‰低许多；与降水事件相反的蒸发事件，也会影响区域海水氧同位素数值，当旺盛的蒸发作用进行时，同位素数值较轻的水分子持续脱离海水进入大气圈，会使得区域海水氧同位素相对其他地区海水来得重；三、岩石圈、水圈交换作用：属于一种时间尺度长达千万年的交换过程，如中洋脊附近的热液作用和风化作用等，由岩石圈释放出来的O会改变区域的海水氧同位素数值。