Question

同位素及分类

Answer 1

1.概念

元素是原子核中质子数相同的一类原子的总称。同一元素由于其原子核中中子数不同可存在几种原子质量不同的原子，其中每一种原子称为一种核素，如C原子有¹²C、¹³C、¹⁴C等核素，氧原子有¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O等核素。同位素可分为稳定同位素和放射性同位素两类，稳定同位素是指迄今为止尚未发现有放射性衰变（即自发地放出粒子或射线）的同位素；反之，则称为放射性同位素。

2.分类

1）按同位素产生的条件，同位素可分为天然同位素（宇宙引源）（如³H、¹⁴C、¹⁸O等）和人工同位素（人为制造）（如³H、⁶⁰Co、⁸²Br）。

2）按结构稳定性，同位素可分为稳定同位素（如²H、¹³C、¹²C）和放射性同位素（如³H、¹⁴C、²³⁸U）。

3）按进入环境的方式可分为人工施放同位素和环境同位素。①人工施放同位素专指在研究过程中通过有目的地人为投放而进入环境的部分人工同位素（如测定地下水流速、流向的¹³¹I）。②环境同位素，包括自然环境中原本存在的天然同位素和在各种人工核反应（如核反应堆）过程中，自然进入天然环境的人工同位素。

3.同位素循环

水中的同位素成分伴随着水循环而变化（图4—1），符号黑点表示同位素相对含量，按位置的高低，分为低、中、高三级。符号“'”表示同位素含量随着当地自然条件的不同发生变化。水按箭头方向循环，同位素也按同样方向循环。T来源于大气层，而D、¹⁸O源于海洋（Thatcher，1981）。

同位素D、T、¹⁸O分别以HDO、HTO、

等水分子的形式存在。在自然界循环过程中主要存在形式是

（99.73%）、HD¹⁶O（0.032%）、

（0.20%），其中HD¹⁶O和

的浓度比一般的水化学成分高。此外，水的同位素分子既是水化学成分，又和一般的化学成分不一样，不和周围物质发生化学反应，所以，D、T、¹⁸O是研究水循环的理想示踪剂。

图4—1 水循环中的同位素循环