碳同位素示踪技术及其在陆地生态系统碳循环研究中的应用与展望
01同位素示踪
同位素示踪是一种使用同位素（具有不同中子数的原子）来跟踪化学、生物或物理系统中物质的运动或转变的技术。同位素可以通过其质量、辐射或磁性来检测，并且可以揭示有关物质的反应途径、代谢过程或分布模式的信息。同位素可以是稳定的，也可以是放射性的，具体取决于它们是否随着时间的推移而衰变。
同位素示踪的一些例子：
使用氘（氢的稳定同位素）研究苯酚和水之间的氢原子交换
使用碳13（碳的稳定同位素）确定将苯基取代的芳炔转化为苊的化学反应机制
使用iodine-131（碘的放射性同位素）诊断甲状腺疾病，因为碘往往集中在甲状腺中
使用氧18（氧的稳定同位素）测量冰芯的年龄，因为氧18与氧16的比率反映了降雪时的温度
同位素示踪法-同位素技术-同位素标记物
使用放射性示踪剂的原理是化合物中的一个原子被同一化学元素的另一个原子取代。然而，取代原子是放射性同位素。这个过程通常称为放射性标记。放射性同位素可以低浓度存在，并且可以通过灵敏的辐射探测器（例如盖革计数器和闪烁计数器）检测到其存在。
同位素示踪的发展过程涉及合适同位素的生产、感兴趣物质的标记、同位素丰度或比率的测量以及同位素数据的解释。根据同位素示踪的类型、数量和目的，使用不同的方法和仪器。一些常见的方法是质谱法、光谱法和分子生物学
02四个主要阶段
同位素示踪剂的发展历史可分为四个主要阶段：
· 科学家在19世纪末和20世纪初发现同位素和放射性
· 弗朗西斯·阿斯顿(FrancisAston)于1922年发明了质谱仪，可以准确分离、识别和量化同位素的相对丰度。这导致了许多新同位素的发现及其在各个领域的应用
· 科学家在20世纪30年代和1940年代开发了放射性标记和同位素稀释技术。这些技术使得能够使用放射性示踪剂来研究生物体的新陈代谢、化学反应机制以及地质和考古样本的年龄和起源
· 20世纪下半叶和21世纪初质谱和分子生物学方法的进步，使得稳定同位素的检测和分析以及将其纳入有机分子成为可能。这些方法扩大了生态学、法医学、医学和营养学等各个学科中同位素示踪的范围和精度
03代表性时间点
同位素示踪剂发展历史的一些代表性时间点是：
· 1896年：亨利·贝克勒尔发现放射性
· 1913年：FrederickSoddy和KazimierzFajans独立提出同位素的概念
· 1922年：弗朗西斯·阿斯顿(FrancisAston)发明质谱仪并测量212种同位素的质量
· 1935年：引入放射性示踪剂一词，并用它来研究苯酚和水之间氢原子的交换
· 1940年：MartinKamen和SamuelRuben发现了碳14，这是一种碳的放射性同位素，可用于测定有机材料的年代
· 1953年：HaroldUrey、StanleyMiller和HaroldCraig使用碳13和氘来研究生命起源
· 1977年：KlausBiemann及其同事使用气相色谱-质谱法分析默奇森陨石中的氨基酸，默奇森陨石是一种含有有机化合物的碳质球粒陨石
· 1997年：JohnHayes及其同事使用化合物特异性稳定同位素分析来研究海洋沉积物中单个氨基酸的碳和氮同位素
· 2012年：MatthiasBeyer及其同事使用液相色谱-质谱法对哺乳动物细胞中的代谢进行非靶向同位素示踪