蘇斯效應

蘇斯效應是由化石燃料釋放的CO₂，其中¹³CO₂貧化且不含¹⁴CO₂，導致地球大氣層中碳的重同位素（¹³C與¹⁴C）濃度比率改變。^[1] 以最早提出這種效應影響放射性碳定年法精度的奧地利化學家漢斯·蘇斯（英語：Hans Suess）命名^[2]。現在蘇斯效應也用於研究氣候變化。這一術語最初用於描述大氣層中¹⁴CO₂被稀釋的現象。後來這一概念也被擴展用於¹³CO₂的貧化以及其他碳庫如海洋與土壤。^[3]

碳同位素

碳元素有3種天然起源的同位素。地球的約99%的碳是碳-12 (¹²C)，大約1%是碳-13 (¹³C)，痕量的碳-14 (¹⁴C)。¹²C與¹³C是穩定同位素，而¹⁴C放射性衰變為氮-14 (¹⁴N)，半衰期為5730年。地球上的¹⁴C幾乎都是大氣層上部的宇宙射線產生：由一個熱中子替換了¹⁴N中的一個質子產生一個¹⁴C。極少量¹⁴C是其他放射性過程產生，如大氣層核爆炸。天然¹⁴C產生與消耗達到平衡，因此大氣層中¹⁴C長期保持穩定。

植物通過光合作用攝入大氣中的¹⁴C。動物吃掉植物（或其他動物）而攝入¹⁴C到體內。因此，活着的植物與動物體內的¹⁴C與¹²C比率與大氣層中的CO₂的相同。生物體死亡後不再與大氣交換碳,因而不再攝入新的¹⁴C。放射性衰變逐漸耗掉生物體內的¹⁴C。這是放射性碳定年法的基礎。

陸生植物光合作用固碳時，貧化分餾了¹³C。^[4]這種貧化在C4較為輕微，但在C3植物非常明顯。絕大部分化石燃料起源於幾億年來的C3生物體。C4植物直到6百萬至8百萬年前才變得常見。

化石燃料如煤、石油是由幾億年至幾千萬年前的C3植物沉積而成。這是¹⁴C半衰期的幾千倍，因此化石燃料中的¹⁴C已經完全衰變了。^[5] 化石燃料與大氣層的同位素豐都相比也是虧損¹³C。所以化石燃料燃燒釋放到大氣層中的¹³C與¹⁴C都嚴重虧損。

參見

環境同位素（英語：Environmental isotopes）

參考文獻

^ Tans, P.P.; de Jong, A.F.M.; Mook, W. G. Natural atmospheric ¹⁴C variation and the Suess effect. Nature. 30 August 1979, 280 (5725): 826–828. doi:10.1038/280826a0.
^ CARD: What is the Suess effect?. Canadian Archaeological Radioactive Database. [2007-10-19]. （原始內容存檔於2007-09-29）.
^ Keeling, C. D. The Suess effect: ¹³Carbon-¹⁴Carbon interrelations.. Environment International. 1979, 2 (4–6): 229–300. doi:10.1016/0160-4120(79)90005-9.
^ Farquhar, G. D.; Ehleringer, J. R.; Hubick, K. T. Carbon Isotope Discrimination and Photosynthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1989, 40: 503–537. doi:10.1146/annurev.pp.40.060189.002443.
^ Bozhinova, D.; van der Molen, M. K.; van der Velde, I. R.; Krol, M. C.; van der Laan, S.; Meijer, H. A. J.; Peters, W. Simulating the integrated summertime Δ14CO2 signature from anthropogenic emissions over Western Europe. Atmos. Chem. Phys. 17 July 2014, 14 (14): 7273–7290. doi:10.5194/acp-14-7273-2014.

進一步閱讀

Cabaneiro, A.; Fernandez, I. Disclosing biome sensitivity to atmospheric changes: Stable C isotope ecophysiological dependences during photosynthetic CO₂ uptake in Maritime pine and Scots pine ecosystems from southwestern Europe.. Environmental Technology & Innovation. October 2015, 4: 52–61. doi:10.1016/j.eti.2015.04.007. (a 25-year-long dendrochronological study (1978-2002) using stable C isotope ratio mass spectrometry in growth rings of perennial trees from the Southern Atlantic Europe that explores the Suess Effect-ecosystem relationships to examine the biome sensitivity to ¹³C-CO₂ atmospheric changes)
Suess, H. E. Radiocarbon Concentration in Modern Wood. Science. September 1955, 122 (3166): 415–417. doi:10.1126/science.122.3166.415-a. (in Northern hemisphere)
Template:Cite proceedings (in the Southern Hemisphere)

外部連結

[1] Tans, P.P.; de Jong, A.F.M.; Mook, W. G. Natural atmospheric ¹⁴C variation and the Suess effect. Nature. 30 August 1979, 280 (5725): 826–828. doi:10.1038/280826a0.

[2] CARD: What is the Suess effect?. Canadian Archaeological Radioactive Database. [2007-10-19]. （原始內容存檔於2007-09-29）.

[3] Keeling, C. D. The Suess effect: ¹³Carbon-¹⁴Carbon interrelations.. Environment International. 1979, 2 (4–6): 229–300. doi:10.1016/0160-4120(79)90005-9.

[4] Farquhar, G. D.; Ehleringer, J. R.; Hubick, K. T. Carbon Isotope Discrimination and Photosynthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1989, 40: 503–537. doi:10.1146/annurev.pp.40.060189.002443.

[5] Bozhinova, D.; van der Molen, M. K.; van der Velde, I. R.; Krol, M. C.; van der Laan, S.; Meijer, H. A. J.; Peters, W. Simulating the integrated summertime Δ14CO2 signature from anthropogenic emissions over Western Europe. Atmos. Chem. Phys. 17 July 2014, 14 (14): 7273–7290. doi:10.5194/acp-14-7273-2014.

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