氮氢氧锶循环课件.pptx

1、氮循环回顾p13C与人类饮食结构分析的基本原理与人类饮食结构分析的基本原理1）三种同化途途径.C3植物 -人体胶原(富集 ）-C4植物 -人体胶原(富集 ）-2）人类人类 骨胶原骨胶原 100%100%C3 C4 C3/C4 50%回顾p13C与人类饮食结构分析的基本原理与人类饮食结构分析的基本原理1）三种C3、C4、CAM同化途途径.C3植物 -26-人体(富集6）-20 C4植物 -13-人体(富集6）-7 -13.52）人类人类 -20 -7 骨胶原骨胶原 100%100%C3 C4 C3/C4 50%C3和C4的叶片结构不一致叶肉细胞叶肉细胞和维管束鞘细胞（含叶绿体）维管束鞘细胞（无叶

2、绿体）X=C4的比例（%）食物结构分析公式氮同位素p空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。p氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA等的核酸的四种基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。p氮主要有两种同位素14N和15N，均为稳定同位素。Natural abundance of 15N=0.366%14N=99.634%氮同位素的国际标准为大气N2，其“绝对”同位素比值为15N/14N=(3676.58.1)10-6(Hayes,1982)，定义其15 N=0。氮同位素样品的制样方法多为燃烧法(Comb

3、ustion)，15 N分析精度为0.10.2。15N 的表示方法及测定氮固化p99%的氮是以大气中的N2或溶解在海洋中N2的形式存在的，只有少部分的氮可以以多种价态的形式与其他元素结合形成不同的化合物，形成不同的氮源。p氮气分子十分安定，大多数生物体没办法直接利用。把空气中的氮气转化成为铵盐（NH4+）或硝酸盐（NO3-）、亚硝酸盐（NO2-）就是氮的固化.Lightning Fixation（闪电固定）Bacteria Fixation（细菌固定）自然界固定氮闪电固定p闪电以其巨大的能量，把在大气中的氮分子解离，并继续与氧分子反应产生氮的氧化物（N2与O2反应生成NO），这些氧化物会溶于雨

4、水，生成硝酸根（NO3-）而渗入土壤中。虽然世界上到处常有闪电，但是闪电固氮却不是一个产生含氮化合物有效的方法；每年经由闪电固氮所得的含氮化合物，顶多只占总量的10%。细菌固定p这是固定氮的最重要途径，须借助于或独自存在于土壤中，或与动植物共生，拥有固氮酵素固氮酵素的某些固氮细菌，如与豆类植物共生的根瘤菌。它们能吸收大气中的氮气分子，将其转变成氨（NH3)及铵离子(NH4+)。每年经由细菌固定氮所得的含氮化合物，约占总量的 65%。其余 25%的固定氮，来自于工业途径（合成氨）。共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌豆科植物放线菌非豆科植物蓝藻水生蕨类等圆褐固氮菌（好氧）梭菌（厌氧）鱼腥藻等为代表

5、的固氮蓝藻固氮微生物的种类工业合成p目前工业上最常用的哈柏法（Haber-Bosch process）；在高温（约摄氏400 度）高压（约250大气压）下，用精研的铁粉当催化剂，促使氮与氢产生反应生成氨。工业固氮是将所得的氨，再进一步制成氮肥，如硝酸铵与磷酸铵，然而此法成效不佳（产率仅约 20%）且极耗能源。化学肥料尿素p尿素在肝合成，是哺乳类动物排出的体内含氮代谢物。p工业上用液氨(NH3)和二氧化碳(CO2)为原料，在高温高压条件下直接合成尿素。p尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵(NH4)2CO3或碳酸氢铵NH4HCO3后，才能被作物吸收利用。高能固氮高能固氮生物固氮生

6、物固氮工业固氮工业固氮氨化作用氨化作用反硝化作用反硝化作用硝化作用硝化作用氮循环（固氮作用固氮作用生物体内有机氮的合成生物体内有机氮的合成氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用反硝化作用）铵盐硝酸盐氮的分馏p生物利用不同来源的氮，也造成了氮在生物圈中的同位素分馏。p大气中的氮通常很难被生物直接吸收，绝大多数的植物都是靠吸收土壤中的氮化合物(NO3-和NH4+)来获取氮源的，这个过程中就会发生同位素分馏，其15N值约为值约为3%。p只有一些植物，主要是豆科植物，依靠与其共生于根部的根瘤菌，可以直接把大气中的氮(N2):转化为NH3，然后将其吸收。此过程基本上没有同位素的分馏，因此豆科植豆科植

7、物的物的15N值较小，约为值较小，约为0%。p水中的蓝藻门植物既能自生固氮，又能与其他植物共生固氮。鱼类以藻类为食，故含有较高的15N。氮的营养富集p氮在不同的营养级之间存在着同位素的富集现象，营养级每升高一级，15N大约富集34。p即食草类动物骨胶原中的15N比其所吃的植物富集34，以食草类动物为食的食肉类动物骨胶原中的15N又比食草类动物富集34。（Bocherens 1994)15N(2-3)13C(0-1)湿地生态系统p据15N值的不同，所有生物大体上可以分为5类:p豆科植物，最低约为0。p陆生非豆科植物，约为23左右;p食草类动物，为37。p一级食肉类动物以及各种鱼类，为912。p二

8、级食肉类动物，其值更高。杂食性动物的15N值应该处于这五类中食草动物和一级食肉动物之间，大约为79。海洋中含有大量的硝酸根离子团，动、植物以其为氮源，它们的15N值一般高于同一营养级的陆生生物。氮同位素分析原理p生物体内的氮主要从蛋白质中摄取，氮反映了食物中蛋白质的来源。蛋白质丰富的食物主要是肉类，虽然不同植物中蛋白质的含量高低有所不同，但总体来说植物中的蛋白质含量相对较低，因此，食物中植物比例的增大对骨胶原中的15N加值没有太大影响。而肉类尽管在食物中所占比例不大，却对骨胶原中的15N值贡献很大，故而骨胶原中的15N值与食物中肉类的15N值有着密切的联系vanKlinken2000。根据骨胶

9、原中的15N值，即可判断该动物是食肉类动物还是非食肉类动物。海生与陆生食谱区别pStable Nitrogen Isotope Ratios of Bone Collagen Reflect Marine and Terrestrial Components of Prehistoric Human Diet.Science,New Series,Vol.220,No.4604(Jun.24,1983),pp.1381-1383.pThe 15N values of bone collagen from Eskimos and from Northwest Coast Indians depe

10、ndent on salmon fishing are about +10 more positive than those from agriculturalists in historic times.现生动物测试15N能区分 13C不能区分 Human bone collagen stable isotope analysis of humans from coastal Mesolithic sites in Scotland,Denmark,France and Portugal indicates the importance of marine foods in the diet

11、.We define the expected human 13C and 15N values of 100%marine and 100%terrestrial diets and conclude that at most sites isotope variability is due to differing proportions of these defined marine and terrestrial diets,rather than due to differences in the actual types of marine and terrestrial food

12、s exploited.By comparing the European human values with marine faunal values,and values of marine-diet humans from North America,we propose that the marine component of human diet in the Late European Mesolithic was based mainly on marine fish,with only minor contributions from shellfish or marine m

13、ammals.Average 15N values of modern and archaeological marine fauna.Four(theoretical)extreme human dietary types,and their associated bone collagen stable isotope values.不同类型饮食结构The carbon and nitrogen isotope compositions of various types of diets are known and can be compared to the compositions o

14、f your fingernails.Hence,the graphs of your fingernail d15N and d13C values can help to identify your diet.尼安得特人(PNAS,2000,7663-7666)牛鹿熊食草动物 氢氧同位素氧同位素p自然界中氧氧以16O、17O、18O三种同位素的形式存在，相对丰度分别为99.756、0.039、0.205.p天然物质的氧同位素组成通常用由18O/16O比值确定的18O来描述.1000OOO/OOO/O16181618)(161818（标准）（标准）样品氢同位素p自然界中氢以1H（氕，H），2

15、H（氘，D），3H（氚，T）三种同位素的形式存在，相对丰度分别为约99.985%、约0.015%、低于0.001%，其中氚具放射性，半衰期为12.33年。1000HDD/HD/H)(（标准）（标准）样品D氢、碳、氧同位素标准样品组成氢、碳、氧同位素标准样品组成元 素标准标准缩缩 写写同位素比值H平均大洋水标准平均大洋水标准standard mean oceanic waterSMOWD/H=0.0001558C南卡罗来纳州白垩纪皮迪建造南卡罗来纳州白垩纪皮迪建造（Pee Dee formation）中的箭石PDB13C/12C=0.0112372OSMOW18O/16O=0.0020052平均

16、大洋水标准平均大洋水标准standard mean oceanic water1967年，VSMOW(维也纳标准平均海洋水,Vienna standard mean oceanic water)是原始的SMOW定义的重新校准和被创造.氧同位素数值转换p在骨化学研究中，有时，我们需要测量骨骼或者沉积物碳酸盐（CaO3）中的18O，需要以PDB为标准，那么此时SMOW与PDB有换算关系，如下：1015kgWater circulation on surface of the earth(after Turekian,1969).evaporationprecipitationriver disch

17、argeannual rates of water transferannual rates of water transferamounts of water 瑞利分馏p在自然界存在一种特殊的体系，在一定物理化学条件下发生物相分离。分离前不同物相之间保持着热力学平衡并处于封闭体系状态，但分离之后一相物质不断离开体系，不再与另一相保持平衡。这种在开放体系中进行的过程称之为瑞利过程。瑞利过程。p在瑞利过程中发生的同位素分馏称之为瑞利分馏。例如在海水蒸发、雨滴从云中不断凝结出来并落下等过程中，均伴有瑞利瑞利分馏分馏。氢氧同位素分馏p水的分子式是H2O，氢有两种同位素H和D，而氧的两个主要稳定同位素

18、是16O和18O，所以大自然中的水组成有：1H216O、1H218O、2D216O、2D218O等，原子量的差异造成了他们的质量不同。p氢氧同位素的分馏主要在于水 蒸发（Evaporation）凝聚（Condensation）p一般来讲，在空中水蒸气凝聚成雨滴过程是平衡同位素分馏过程，因为水蒸气是在饱和（相对湿度100）的状态下凝聚为水。生成的雨水相对水蒸气富集重同位素，而在降水过程中首先是富集重同位素水先降落。氢氧同位素分馏氢氧同位素分馏p18O比16O重，因此H218O 比H216O重。H216O 比 H218O更容易蒸发。H218O 比 H216O更容易沉降。pcoldest snow

19、is lightest(less heavy 18O isotopes,more lighter 16O isotopes)氧同位素组成分布p地球上的蒸发，主要发生在热带地区，而且水蒸气基本都向极地运动。赤道附近的水相当重18 O 0 温带和近极地的水是轻的18 O -5-15 极地的冰非常轻18 O -20-55氧同位素组成分布Spatial distribution of 18O in meteoric precipitation，Gabriel et al.Geology;April 2002;v.30;no.4;p.315318Predicted oxygen isotope rati

20、os of plant leaf water(credit:J.West)影响雨水影响雨水DD值及值及1818O O值的因素值的因素p纬度（愈高）、温度（愈低）、高度（愈大）、离海岸线距离（愈远）均影响大气降水的氢氧同位素组成（D及18O值愈负）。p上述因素决定了大陆上每一地点的雨水都有它特定的同位素值，为探讨复原古代环境提供重要线索。纬度效应随着从海面蒸发的水汽根据纬度增加不断降雨的过程中，剩余的水汽中越来越亏损D和18O，其雨水和雪水中的D和18O值也越低。n=1000100 H218O900 H216ORAIN n=10020 H218O80 H216On=90080 H218O820

21、H216ORAIN n=10010 H218O90 H216On=80070 H218O730 H216OR=0.111R=0.0975R=0.095R=0.25R=0.11EVAP.n=1000n=number of H2O molecules cloud=diminishing reservoir降雨降雨1818O O高纬度地区的雨水,18O值偏低（更负）（更负）氧同位素分馏因素heavylightheavylight从赤道到高纬度地区、从海洋到大陆内部、从低海拔到高海拔地区，重同从赤道到高纬度地区、从海洋到大陆内部、从低海拔到高海拔地区，重同位素的亏损依次递增，构成所谓的位素的亏损依次递

22、增，构成所谓的温度效应温度效应、纬度效应纬度效应，大陆效应大陆效应和和高度高度效应效应，以及，以及季节效应季节效应，降水量效应降水量效应等。等。越来越负温度效应pTemperature affects 18O/16O ratio:nColder temperatures more negative values for 18O nWarmer temperatures 18O values that are less negative(closer to the standard ratio of ocean water)n在中高纬度大陆内部在中高纬度大陆内部,降水中稳定同位素具有显著的温度效

23、应即降水中稳定同位素比率与温度之间存在显著的正相关关系.n在中低纬度海洋或季风区在中低纬度海洋或季风区,尤其在亚洲季风区降水中稳定同位素具有显著的降水量效应,即降水中稳定同位素比率与降水量之间存在显著的负相关关系.全球雨水线18D=8O+10 水循环过程中，在稳定同位素成分的平行分馏作用下，全球降水中D和18O 存在一种线性关系，Craig（1961）将这种关系定义为全球大气降水线（Global Meteoric Water Line，GMWL）。Craig,H.(1961)Isotopic variations in meteoric waters:Science,133,1702-1703

24、.Rozanski（1993）Isotopic patterns in modern globalprecipitation:In:Climate Change in Continental Isotopic Records,p大气降水的氢、氧同位素组成是研究水文学,冰川学及古气候学等地球学科所必须的重要资料,同时亦为岩石和矿床稳定同位素化学提供背景值。在全球尺度上,受地理因素和气候条件影响,降水中稳定同位素含量一定程度上反映了天气气候与区域性特征4。因此,60年代以来雨水同位素组成已成为地球化学的研究热点之一。国际原子能委员会(IAEA)与世界气象组织(WMO)自1961 年以来,已在全球各

25、地设立100 多个观测点,对大气降水中的稳定同位素进行连续监测,以建立全球降水模型。（中国现代大气降水线）中国现代大气降水的氢氧同位素组成关系（据郑淑蕙，1983，科学通报，第13期，801-）温度效应公式p大气降水中的同位素组分与年平均气温之间的相关关系为古气候研究提供了独特的方法，其中，区域多年平均 18O 与平均气温之间相关关系以及特定地区年平均 18O 与气温之间相关关系是古气候重建研究的一种独特方法。我国大气降水稳定同位素监测数据统计特征 p大气降水同位素监测数据的统计内容，主要包括年和月降水同位素平均值、降水 D 与 18O 关系。-我国的大气降水线方程为 D=7.8 18O+6.

26、95,与全球降水线基本吻合，受各地区气候的区域性特征影响，局地雨水线方程各有差异。月降水稳定同位素18O 与月平均气温的关系年际尺度降水18O 与年平均气温的关系结论p在空间尺度上，受地形和季风气候的影响，我国北方中高纬度地区降水我国北方中高纬度地区降水 18与气温的与气温的正相关系明显正相关系明显，而南方低纬度地区则显示出明显的季风（降水）效应，温度效应被季风降水效应被掩盖。在年际或更长时间尺度上，我国北方降水 18O与平均气温相关关系明显，并且年际时间尺度的18O温度梯度比月时间尺度的温度梯度大，这种相关关系将为进一步深入了解我国不同时间尺度的气候变化和水文循环规律提供重要的参考。大陆效应

27、从海洋开始，越向内陆，大气降水的D和18O值越降低。位于内陆的台站,雨水的18O值比海岛台站及沿海岸台站偏低。例如，广州，昆明和拉萨的年平均降雨的D值分别为29，76和131高度效应p从海平面到最高的青藏高原，随着海拔高度的增加，大气降水D和18O值也在一直降低。一般每升高100m，对于D值降低1.24；对于18O值降低0.150.5。p高度效应实际上是复合的凝结效应。当湿空气团被抬升时,伴随凝结现象的产生,水汽中的氧稳定同位素被贫化。其结果,降水中的氧稳定同位素也不断地被贫化。季节效应p季节不同，大气降水中同位素也不是同一样的。冬季相对夏季，大气降水就要亏损重同位素。这主要是温度效应引起。夏

28、季温度高，海水蒸发及云团形成（凝聚）过程同位素分馏小，因而造成夏季比冬季相对富集重同位素。降水量效应（可能掩盖温度效应温度效应）p在大多数中纬度大陆地区明显地出现降水量效应，降水中D和18O值与降水量大小呈相反关系。18O数值越负，降水量越大在中低纬度海洋或季风区,尤其在亚洲季风区，温度效应受降水量效应干扰而不能辨认出来，这一现象在世界其他纬度较低温度较高的地区常有发生，一般高纬度地区特别是两极区温度效应较为明显。不受降水量效应影响遵循温度效应无降水量效应氧同位素与古气候p冰芯冰芯-冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标；净积累速率是降水量大小的指标；冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气

29、成分的演化历史；宇宙成因的同位素可以提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的证据；冰芯中微粒含量和各种化学物质成分的分析结果，可以提供不同的时期大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、生物活动、大气环流强度、火山活动等信息；同时，冰芯也记录了人类活动对气候环境影响和各种信息等等。p海相沉积物海相沉积物-Organisms that live in the oceans incorporate both isotopes of oxygen into their shells as they grow(with the ratio depending on the temperature of

30、the water where they lived)pWhen the organisms die,their shell material falls to the seafloor and is incorporated into the sediments.By examining the isotopic changes in cores recovered from the sediments,we can examine past climate changesGlacial Climates冰河时代气候Evaporation of O16OceanO18 left behind

31、GlacierPrecipitation of O16 O16 doesnt get backto the oceans,but is instead“locked up”in the glacierEvaporation of O16Precipitation of O16OceanO18 left behindNon-glacial(warm)climates非冰河时期Antarctic/Greenland Ice Core Records1.Oxygen isotopes of the ice(H2O)2.CO2 trapped in air bubbles0km1,000km2,000

32、kmVostokDome FujiDomeCWeddell SeaRoss SeaKohnenByrdWeddell SeaDome FDronning Maud LandRoss SeaNeumayer德国南极考察站Georg-von-Neumayer-Station 1981-1992Georg-von-Neumayer Station during polar nightNeumayer Station 1992-2008Glacial Ice CorespIn addition to oxygen isotopes,ice cores record aerosol content(du

33、st,ash,etc),greenhouse gas(GHG)concentration and past climate variabilitypVostok Ice Core,Antarctica:climate data record of four interglacial-glacial cycles over the past 420,000 yrs.Some findings:nClimate variability with periodicities that correlate well with those of the Earths orbital parameters

34、nStrong correlation between temperature fluctuations and greenhouse gas concentrationsSee Petit,J.R.,et al.,1999.Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core,Antarctica.Nature 399:429-436.Dome C,East Antarctica:record extended back to 800,000 yrs before present

35、in Luthi et al.,(2008)See Luthi et al.,2008.High-resolution carbon dioxide concentration record of 650,000-800,000 years before present.Nature 453:379-382.1982198419861988199019921994-24-22-20-18-16-14-12r=-0.13 18O ()Tannual (C)mean annual T mean annual 18OYear-14-12-10-8-6-4-2 温度效应温度效应海相沉积物研究p As

36、climate cools,marine carbonates record an increase in 18O.p Warming yeilds a decrease in 18O of marine carbonates.JOIDES ResolutionScientists examining core from the ocean floor.古海洋的温度测定基本原理p碳酸盐沉积物的碳、氧同位素组成与沉淀介质的同位素组成有关，在CaCO3-CO2-H2O系统中，有以下同位素交换反应：在碳酸盐与周围环境平衡时沉淀的贝壳碳酸盐，其稳定同位素组成同水中的18O含量和介质的温度和盐度有关，因

37、此通过贝壳碳酸盐同位素的研究，可以分析介质的性质。古海洋的温度测定基本原理O isotopes during the last 3 m.y.Kump et al.,The Earth System,Fig.14-4 Climatic cooling accelerated during the last 3 m.y.Note that the cyclicity changes around 0.8-0.9 Ma 41,000 yrs prior to this time 100,000 yrs after this timeBassinot et al.1994O isotopesthe l

38、ast 900 k.y.碳酸盐磷酸盐氧同位素生物来源p骨骼或牙齿的无机质：主要成分为羟磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2，血液中的碳酸根离子置换氢氧根离子或磷酸根离子，被称为结构碳酸盐：Ca10(PO4，CO3)6(OH，CO3)2。p18Op18O来自磷酸盐 表示为18Opp18O来自碳酸盐 表示为18Oc磷酸盐和碳酸盐氧同位素换算骨骼氧同位素与饮用水的关系1984年，Longinelli分析了人和猪血液和骨骼磷酸盐中18O与引用水的18O的关系。245次引用优点p人体体温基本恒定，不受气候的改变。p人体大约有65%的水分。p人体的水主要来自环境中的水。p人体磷酸盐的沉积是在相同物理化学条

39、件下。基于上述考虑，Longinelli推测人体骨骼中磷酸盐的18O与环境水的18O的因该有良好的相关性。为什么不考虑碳酸盐？人血液中的数据与环境中的水数据关系血液中的水与大气降水的线性关系图猪血液中的数据与环境中的水数据关系人骨骼中的数据与环境中的水数据关系猪骨骼中的数据与环境中的水数据关系动物与人类骨骼磷酸盐差别？p动物骨骼中的18O值比人体稍高。pOne possible explanation is that animals watered at ponds(more sensible to seasonal effects),which particularly in arid ar

40、eas can be 18O enriched by evaporation effects,while humans drank river water which is,normally,isotopically more negative than local rain water.pMoreover,in the case of herbivores,at least a part of the daily water intake is related to grass water.While the evapotranspiration processes cause an 18O

41、 enrichment of grass and leaf water.利用牙釉质氧同位素计算年平均温利用牙釉质氧同位素计算年平均温度度p利用哺乳动物骨骼或牙齿釉质中的磷酸盐的氧稳定同位素来定量研究陆地古气候,作为一种新的方法,最近越来越得到重视。哺乳动物骨骼或牙齿化石的18Opo4 能代表这些动物生活时期的原始数值,我们就可以利用现生哺乳动物的经验方程来计算地质历史时期的年平均温度。马科动物牙釉质18O与降水18O的关系第一个公式根据10个样品得到第二个公式根据6个样品得到邓涛根据16个样本的数据重新计算得到：的关系的关系邓涛推导出下列公式氧同位素与迁徙pThe efficaciousnes

42、s of using 18O isotoperatios in human bone for anthropological studies focusing on migratory behavior was shownby White et al.(1998)who compared the bone oxygen isotope signatures in archaeological remains to those characteristic for a specific geological region to trace geographical origins in the

43、Valley of Oaxaca in Mexico.pEvans et al.(2006)examined two burials from Amesbury England,one of which is known as the“Amesbury Archer”,and found that this individuals 18O composition is not characteristic for Britain but rather central Europe,implying that the“Archer”was a non-local.The 18 values fr

44、om the second burial indicated that the individual was probably from southern England or Ireland.pScientists analyzing the remains of the 5300 year old Neolithic“Iceman”mentioned earlier,which was discovered in Northern Italy,found the bones to be significantly lighter in 18O compared to the tooth e

45、namel,indicating that the Iceman spent his childhood at lower altitudes(Mller et al.2005,Hoogewerff et al.2001).锶稳定同位素回顾氮稳定同位素_骨胶原骨胶原p氮稳定同位素15N/14N与食物链营养级相关反映了肉食资源的摄入情况p-食草类动物，为37p-杂食类动物，为79 人p一级食肉类动物以及各种鱼类，为912。p二级食肉类动物，其值更高。回顾氢氧稳定同位素_骨骼系统骨骼系统p氢氧稳定同位素分馏水的蒸发和凝聚p不同地区的大气降水的18O和和D不同。不同。温度效应温度效应在中高纬度大陆内

46、部在中高纬度大陆内部（正关系）（正关系）在中低纬度海洋和季风区在中低纬度海洋和季风区（副关系）（副关系）纬度效应纬度效应由低到高，数值逐渐降低由低到高，数值逐渐降低 季节效应季节效应夏季高，冬季低夏季高，冬季低 高度效应高度效应海拔高数值低，海拔低数值高海拔高数值低，海拔低数值高 解决问题：迁移和环境温度、降雨量等解决问题：迁移和环境温度、降雨量等假设，我们的饮水来自大气降水p区域多年平均 18O 与平均气温之间相关关系以及特定地区年平均 18O 与气温之间相关关系是古气候重建研究的一种独特方法。我国北方年平均降水与年平均气温的关系 18O=0.52T-14.03张琳 等（2008）第31卷

47、第 9 期 核技术，我国不同时间尺度的大气降水氧同位素与气温的相关性分析降水与骨骼磷灰石的关系pLonginelli推测人体骨骼中磷酸盐的18O与环境水的18O的因该有良好的相关性。p邓涛马科动物牙釉质18Ow指大气降水锶同位素strontium isotope锶同位素锶稳定同位素p锶Sr有23个同位素，其中4个天然存在的稳定同位素及其平均相对丰度为：p88Sr 82.53%p87Sr 7.04%（放射线成因）p86Sr 9.87%p84Sr 0.56%（Faure,1986）。放射线成因的87Srp87Rb87Sr-Q（1905年年J.J.汤姆逊汤姆逊Thomson首次发现铷的天然放射性）首

48、次发现铷的天然放射性）p87Rb半衰期为半衰期为4.881010年（年（Steiger&Jager,1977）p由于87Rb衰变形成87Sr，因此。地球上87Sr的总含量是随着时间不断增加的，而且不同的矿物和岩石因为成矿或成岩的年代不同成矿或成岩的年代不同以及母岩中的铷锶含量母岩中的铷锶含量比比不同，其锶同位素组成也是不同的。铷-锶法测定地质年代矿物中 其中，87Sr为矿物中现今的87Sr的原子数总量，87Sri为矿物中8 7Sr的初始原子数值，衰变常数1.4210-11a-1，t为矿物形成以来所经历的时间。8787871SrSrRb eit锶稳定同位素在考古中的应用1.文物产地研究文物产地研

49、究p一般用87Sr与86Sr的比值作为物质中锶同位素组成的度量，对于多数的岩石和矿物来说，87Sr/86Sr比值高于0.7，有的矿物可达1.0以上。2.古人栖息地迁徙古人栖息地迁徙p早在20世纪80年代Ericson（1985）就提出，分析史前人骨的锶同位素组成可能获得关于古人栖息地变动的信息。一、锶与文物产地研究pCurran等（2001）曾利用锶同位素对爱尔兰新石器时代以Procellanite为原料的石器原料来源进行过产地溯源。pFreestones等（2003）曾经寻求八九世纪地中海东岸4中伊斯兰玻璃的原料种类。二、锶稳定同位素与人群迁徙p研究古人栖息地的迁徙有相当重要的考古意义。外来

50、人口的比例，女性世袭的母系社会还是男性世袭从外地娶女成家的父系社会。早期人群是否是外来人口，可以提供关于目的所属氏族是否从外地迁徙过来新疆小河。地区人口的来源及其对文化或文明形成的影响商王朝是奴隶社会吗？为什么选择锶？p锶、铅和钕是3种其同位素组成在自然界有显著地区和矿源涨落的中等重量以上的元素，不同地区可能具有不同的锶同位素组成。p锶能以较高的含量结合进入人体组织的羟基磷灰石中。p铅青铜器矿料溯源。锶稳定同位素分析原理pSr稳定同位素在地球物质中分布不均匀：1.相同时间不同区域形成的岩石具有不同的锶同位素组成。2.同一区域不同时期，甚至同一时期形成的岩石，锶同位素的组成也存在明显的差异。这种