同位素效应( 二 ) _有机化学中的同位素效应

利用这些效应，可把同位素分离开或进行量测。如利用重水（2H2O ，或写成D2O）和轻水（1H2O）在物理性质上就存在如下表的差异：在日常生活中，这些差异是觉察不到的。
大气降水的同位素效应

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大气降水氢、氧同位素组成的分布很有规律，它主要受蒸发和凝结作用制约。具体地说，降水的同位素组成与地理和气候因素存在直接的关系。
Y.Yurtsever(1975)利用降水的平均同位素组成与纬度、高度、温度和降水量作多元回归分析，其线性方程为同位素地球化学式中:T为月平均温度(℃);P为月平均降水量(mm);L为纬度;A为高程(m);a0、a1、a2、a3、a4分别为回归系数。
91个观察站资料经逐步减元回归分析计算得出:δ18O值与T的相关系数为0.815 ，与P的相关系数为0.303 ，与L的相关系数为－0.722 ，与A的相关系数为0.007 。由于大多数观测站的高程都低，相差不大，所以高度效应不明显。但是，总的趋势表明，这些因素均可影响降水的平均同位素组成，其中温度的影响占主导地位。大气降水的同位素组成存在着各种效应。
1.温度效应大气降水的平均同位素组成与温度存在着正相关关系。Dansgaard(1964)根据北大西洋沿海地区的资料得出，在中—高纬度滨海地区，降水的年平均加权δ值与年平均气温(t)关系为:同位素地球化学Y.Yurtsever(1975)利用北半球的Thule ， Groenedal ， Nord和Vienna等地363个月的观测资料，获得降水的δ18O和月平均温度的关系为同位素地球化学莫斯科地区的相关方程(Polyakov和Kolesnikova ， 1978)为同位素地球化学维也纳地区的相关方程(Polyakov和Kolesnikova ， 1978)为同位素地球化学英格兰地区的相关方程(T.L.Evans等， 1979)为同位素地球化学根据地矿部水文地质工程地质研究所1988年的资料，我国部分地区δ18O值与气温的相关方程列于表4－7中。表4－7 中国部分地区δ18O值与气温的相关关系(据水文地质工程地质研究所， 1988)由表中资料可以看出，大气降水的同位素组成与当地气温的关系密切，且呈正相关变化，但这种相关变化在不同地区差别很大。
2.纬度效应大气降水的平均同位素组成与纬度之间存在着相关的变化(图4－5) 。从低纬度区到高纬度区，降水的重同位素逐渐贫化。纬度效应主要是温度和蒸气团运移过程中同位素瑞利分馏的综合反映。
北美大陆大气降水的纬度效应(Yurtsever ， 1975)为纬度每增加一度δ18O值减少0.5‰ 。我国东北地区大气降水的纬度效应为同位素地球化学式中:NL°为北纬纬度。3.高度效应大气降水的δ值随地形高程增加而降低称为高度效应，它的大小随地区的气候和地形条件不同而异。
在同位素水文地质研究中，常常借助研究区内大气降水的同位素高度效应来推测地下水补给区的位置和高度。(1)世界各地大气降水的高度效应如表4－8资料所示，世界各地大气降水高度效应的差异甚大。我国有关大气降水同位素高度效应的研究实例很多，最典型的是于津生等(1980)有关西藏东部及川黔西部大气降水的δ18O值与海拔高度的关系(图4－6) 。图4－5 北美地区大气降水δD与纬度之关系据Sheppar等， 1969)表4－8 世界范围内有关地区18O同位素高度梯度(2)西藏雅鲁藏布江河谷降水的高度效应雅鲁藏布江干流和其他主要支流的大气降水均存在同位素高度效应。
1)尼洋河高度效应如下:δD=－1.553‰/100m－54.31(r=0.97)δ18O=－0.1966‰/100m－11.26(r=0.99)图4－6 西藏东部及川黔西部大气降水的δ18O值与高度的关系(据于津生等， 1980)T=0.2527TU/100m+5.85(r=0.999)巴河桥采样点水样的δ18O、T(氚)值异常未参加高度效应的线性回归处理。上式表明该地高度与δD、δ18O呈负相关、与氚值呈正相关变化。2)拉萨河流域的气象条件较为复杂，大气降水受孟加拉湾水汽和怒江地区大陆性水汽的影响，当地的高度效应没有明显的规律，但在局部范围内，如在藏青唐古拉山南麓旁多—当雄—羊八井一线，氧同位素高度效应为δ18O=－0.3017‰/100m－1.974(r=0.9011) 。3)年楚河流域的同位素高度效应也十分明显，从雅鲁藏布汇合口的日喀则，海拔高度为3836m ， δD、δ18O分别为－150.3‰和－18.52‰ ，向上游追溯，到江孜，海拔高度为4040m ， δD、δ18O分别降至－152‰和－19.60‰ 。