陆地和海洋环境中的放射性碳（14C）

含碳生物体一生中都在不断吸收放射性碳。放射性碳是通过宇宙射线和氮 (14N) 之间的反应在高层大气中形成的，三种不同类型的碳从中形成：一种放射性形式 (14C) 以及两种稳定形式 (12C、13C)。

陆生植物和动物中的碳-14

陆地植物和动物在一生之中通过直接与大气交换碳（即植物通过光合作用）或通过饮食间接交换碳（即动物通过食用植物）与大气保持化学平衡。因此，其生命期间将具有与大气相同比例的放射性碳，并且在死亡后不再获得放射性碳。正是这种平衡允许通过测定生物体组织内的放射性碳来测定生物体的年代。

海洋生物中的碳-14

海洋生物也将放射性碳吸收到它们的组织中，但不与大气保持平衡，而是与周围的海水保持平衡。放射性碳通过海气界面的混合从大气中转移到海洋中。这种混合不一定是恒定的，海洋是一个巨大的放射性碳库，导致生活在同一时代的陆地和海洋生物体内测定到的放射性碳值存在差异。

海洋和其他水体的表面有两个放射性碳来源——大气二氧化碳和深海。海洋深水通过与表层水的混合以及在其水平面已经发生的放射性衰变来获取放射性碳。研究表明，地表水中二氧化碳与放射性碳的平衡需要10年左右，导致测得年龄（使用陆地校准曲线）与相关生物体的实际年龄之间存在巨大差异。深水中二氧化碳的平衡程度仍然未知。

校准的重要性

大气和海洋中的放射性碳水平随着时间的推移并不是恒定的，而是由于自然和人为过程（例如磁场变化、太阳活动、宇宙射线通量和核武器测试）而发生波动。由于这种变化性以及大气和海洋放射性碳之间的差异，两个半球都有单独开发的校准曲线。大气校准曲线（INTCAL20）是基于陆地档案（主要是树木年轮）开发的，而海洋校准曲线（MARINE20）是基于经铀-钍测年的珊瑚、洞穴和沉积序列开发的。

将陆地INTCAL20与海洋MARINE20进行比较时，很显然，虽然曲线显示出类似的长期趋势，但在从当代（1950年）到50,000 BP的整个测定区间，海洋生物与陆地生物相比表现出更高的Δ14C 值。这被称为海洋碳库效应（Marine Reservoir Effect，MRE），它对海洋生物的测年具有深远的影响。

考虑到这种海洋偏差，必须将当地碳库的影响纳入考虑并用于校准所有海洋样品的测年结果。可以在Marine20数据库上在线查看与您的样品相关的可用海洋校准，并计算最接近您的采样地点的水库偏移量 (ΔR)。此信息在您将样品提交给BETA实验室进行放射性碳测年时应同时提供。

有关放射性碳测年费用和测试时间的问询，请使用此表格与我们联系。

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图源:

放射性碳路径图: Alves, E.Q., Macario, K., Ascough, P. and Bronk Ramsey, C., 2018. The worldwide marine radiocarbon reservoir effect: definitions, mechanisms, and prospects. Reviews of Geophysics, 56(1), pp.278-305.

校准曲线图表: Quarta, G., Maruccio, L., D’Elia, M. and Calcagnile, L., 2021. Radiocarbon Dating of Marine Samples: Methodological Aspects, Applications and Case Studies. Water, 13(7), p.986.

英文原文更新于2023年5月8日