稳定同位素的分离与应用_徐大刚.pdf

DeveloPm entand A P p lieatio n 稳 定同位秦幽易 离与应甩 徐大刚钟授 富 上海化工研究院 上海 20 0 062 提要 介绍 了国内外稳定同位素的发展以及 D SN 8 0等稳定同位 素的分离 并对标记 化合物 的 生产和应用作了概述 关银词 稳定同位 素 分离 应用 1 概况 随着科学技术的飞跃发展 稳定同位素在 工业 农业 医学 药理学 生物学以及国防 等科学技术领域里越来越显 示出它的重 要性 稳定同位素的应用日益广泛 我国在这方面的 研究也有很大进展 同位素是指原子核内质子数相同而中子数 不同的一类核素 同位素 is o to Pe 一 词 出自 希腊语 表示在周期表中处于同一位置 属 于 同一种元素的核素 例如 氢元素有 3 个同位 素 氢 气 重氢 氛 和氖 属放射性同位 素 核素常用夕 X 表示 其中X为元素符 Z 为 原子序数 数值上等于核内的质子数 A 为核的 质量数 数值上等于核内质子数与中子数 N 二者之和 即 A一Z十N 自然界的元素几乎都有同位素 有的是稳 定的 有的是不稳定的 即放射性的 这两种 同位素的划分是随着放射性测定仪器灵敏度的 提高而改变的 现在能测出的最短半衰期是 10一 S 能测出的最长半衰期是 10 1 6年 寿命比 此值长的均属稳定同位素 现在已发现的天然 同位素中有2 8 1 种是稳定同位素 元素中各种同位素所占的含量是不同的 某一同位素在该元素中所占的质量分数称为该 同位素的丰度 也称原子百分数 例如氢元素 中 H 占 99 985 原子 而重氢 ZH 只占0 01 5 原子 氮元素中 N 占 99 6 35 原子 而 SN 只占 36 5 原子 自然界中各种同位素的丰 度是不变的 2 稳定同位素的发现与分离 2 1 发现 早在 1 9 1 2 年汤姆逊 在磁分析仪试验中首 先发现 了氖 一2 0 oN e 的同位素氖 一 2 2 ZN e 1 919 年阿斯顿制成了第一台质谱仪 在试验 中 不但证实 了氖 一2 0 的同位素氖 一2 2 的存在 还发 现了氢 A r 氢 K r 氛 X e 氯 CI 等 稳定同位素的存在 以后质谱仪有了很大改进 并利用它发现了许多新的同位素 1 9 27一192 9 年通过光谱发现 了碳 一 1 2 ZC 的同位素碳 一1 3 3C 氧 一 1 6 O 的同位素氧 一1 7 O 和氧 一 28 80 1 9 30 年在NO吸收谱中发现了氮 一14 N 的同位素氮 一 15 SN 1 9 32 年 H U rey 等人在蒸发液氢所剩下的残液 中首次发现 了氢 的同位素氛 重氢 2 2 分离 为了获得稳定同位素 许多科学家开展了 同位素的分离研究工作 如 1 93 0 年w H K e e son 将氖冷冻到一2 4 8 使之液化并进行蒸馏 结果使氖 一2 0 和氖 一2 2 分离开来 1932 年U re y 等人在 生产氢气的工业电解槽 内将运转多年的 电解液进一步电解 结果富集了重水 D ZO 19 3 6 年U r ey 等用精馏法富集了水中的氧 一 1 8 徐大刚男 高级工程师 1996 一 11 一2 1 收稿 化工进屏 1卯夕卒菊2 娜 4 1 娜嘴肉日晨D e vel o p m e n and A ppliCa io n 同位素 并在 1937 19 40 年用化学交换法在实 验室内富集了铿 一6 6L i 碳 一13 3C 和氮 一 15 SN 等同位素 1 9 32 1 934 年 H ertz 用气体 扩散法将氖 一2 0 与氖 一 2 2 的 同位 素完全分开 193 8 年汤姆用高速离心机使四氯化碳中的氯 同位素氯 一 3 5 户C l 得到分离 3 稳定同位素的工业化生产 自1 939年爆发第二次世界大战以来 由于 军事原子能工业的发展 迫切需要大量的同位 素 促使同位素分离进入工业规模生产阶段 特 别与军 事工业有关的重氢同位素和硼 一 1 0获得 较快发展 另外碳 氢 氧等稳定 同位素作为 示踪原子用途十分广泛 它们的分离方法也获 得不断改进和 开发 尤其是稳定同位素没有放 射性危害 所以引起了生物界和医药界广大研 究者的极大兴趣和注意 促进了许多科学学科 的发展 3 1 重氮 D 和它的氧化物重水 D ZO 的生 产 重氢 D 在自然界中与普通氢 H 作为 同位素混合物共存 其含量为每 700 0 分子 H 中有 1 分子 D 在天 然水 中重 水 的含 量为 0 0 1 5 原子 15 0 XI 一6 作为重水反应堆所 用重水浓度要求达到 9 9 8 原子 D z O 这就需 要处理大量的原料 欲得 1mo l 重水至少需要 80 0 om o l 的原料水 因此重水生产的特点是处 理原料量多 分离单元多 设备体积大 能量 消耗大 在第二次世界大战前只有挪威的诺斯 克 一氢 化公司采用电解法生产重水 以作为示踪 原子应用 于原子核物理的研究和阐明反应机 理 但二战后 重水开始用 于制造氢弹和 用作 重水反应堆的减速剂及冷却剂 为了满足军事 工业的 需要 大大推动 了重水分离方法的研究 从最初 的电解法 水精馏法进而发展到 H ZS H刃双温交换法 N H 3 H 化学交换法和液氢 精馏法等 目前世界上生产重水的主要国家有 加拿大 美国 前苏联 印度 法国和挪威等 加拿大是主要采用重水堆路线发展核 能工业的 国家 所以也是生产重水的主要国家 其重水 生产能力约占世界的 8 0 以上 我 国在 5 0年代末就开展重水生产的研究 特别是中苏关系破裂后 国家指示化工部要求 尽快研制和 生产重水以满足 国防工业的迫切需 要 上 海化工研究院和大连油脂化学厂 在化工 部领导 下利用原有的电解制氢车间开展氢 水 蒸气化学交换法生产重水的研究 于 19 6 4 年 5 月获得 99 8 D ZO 的合格重水产品 该中试项 目于 1964 年通过国家科委组织的鉴定 随后吉 林 青海 四川 陕西等地相继建成了重水工 厂 不仅满足了 国内的需要 还出口国外 3 2 氮 一1 5 同位素的生产 氮是 自然 界里很丰 富的元素 又是组成生 物体的主要成分 氮元素有氮 一1 4 N 和氮 一 1 5 S N 两个同位素 它们在自然界的天然 丰度分 别为 99 635 原子 N 和 0 36 5 原子 SN 由于氮素也是生物养料三要素之一 所 以 S N除 了应用于原子能科学领域外 主要作 为示踪原子应用 于农业 医学 药物学以及生 物化学等科学领域 分离 SN 同位素的方法很 多 但真正 用于生产的只有 N O 一H NO 3 化学交 换法和 NO 低温精馏法 NO 一H N O 化学交换 法早在 1 9 5 6 年 由美国科学家提出 1 958 年建 成一套年产 7 0 9 纯 SN 实验室装置 195 9 年美 国哥伦比亚大学又建成一套二塔级联装置 年 产3 0 0 9 纯 SN 在此期 一 间前苏联和英国也分别 建立年产 1 509 纯 SN 装置 1 975 年前民主德 国科学院莱比锡同位素和辐射研究院建成一套 年产1 0 kg 纯 SN 的四塔级联装置 为目前已知 NO 一H NO 3 化学交换法生产 15N 之最 NO 低温 精馏法是目前国外生产 SN 同位素的一个主要 方法 19 6 年瑞士首先开 展0 低温精馏研究 1 96 5 年美国建成 一套 N O低 温精 馏 中试 装 置 SN 最高浓度达到 9 3原子 美 国洛斯 一阿 拉莫斯实验室 在上述基础 上 于 1 9 7 3 年建成一 套 NO 低温精馏生产装置 1 97 6 年美国又建成 世界上规模最大的 NO 低温精馏装置 可年产 4219夕夕率雳z 扮 D eve f oPm entand APP l icatio n 1 6kg SN 10kg O 和 1 8 吨 O 上海 化 工 研 究院于 1 9 60 年 采用 NO HNO 化学交换法开 展 SN 同位素分离研究 建 立一套二塔级联年产 15 09 纯 S N 的装置 S N 最高丰度可达9 9 5 原子 并研制了 1 5N 标记 硫酸钱 硝酸馁 尿素等产品 随着 SN 同位素 需要量不断增加 1 9 8 1 年又建成 1kg 级 1 5 N 扩 大生产装置 1 9 85 年开始出口 至今已向世界 50 多个国家提供了 SN 标记化合物产品 1 99 4 年进一步扩大了 SN 生产装置 3 3 碳 一 1 3同位素的生产 在自然 界中铭C的天 然 丰度 为 9 8 89原 子 的天然丰度为 1 1 1 原子 碳是有机 物的骨架元素 所以 3 C同位素作 为示 踪 原子 已广泛应用于医学 药理学 生物化学和生命 科学等领域 生 产 3C 同位素主要采用 CO 低温 精馏法 19 49 年由英国原子核研究中心建成第 一套CO低温精馏装置 设计年产量为1 2 09 3C 后扩建为年产 1 5kg 1969 年英国蒙特实 验室建成一套年 产 Ikg 3 C 低 温精馏装置 1 973 年美国在洛斯 一阿 拉莫斯 实验室建立 一套 年产 4 6kg 生产装置 197 9 年该实验室又建 成一套年产 2 0 kg 3C 低温精馏装置 产品浓度 可达9 9原子 这是世界上规模最大的 同 位素分离装置 上 海化工研究院在 19 67 年开始对 3C 分离 方法进行文献调研 并用热扩散法获得 5 原 子 的 19 79 年开 展了二氧化碳 氨基 甲酸 醋化学交换法浓缩 3C 同位 素的分离研究 经 过小试 扩试 最后建立年产 10 09 3C 的装置 1 9 8 8 年通过化工部科技司的鉴定 3 4 氧 一 1 8 同位素的生产 氧元 素有 3 个 稳定 同位 素 即 6 0 叨 和 80 它们在大气 中的天然丰度 分 别为 9 9 7 59 原子 0 03 7 原子 和 0 20 4 原子 目前用于工业规模生产 O 同位素的主要是 N O 低温精馏法 该法由瑞士科学家最先用来 分离 90 和 SN 原苏联在 6 0年代初开始研究 NO 低温精馏 并建立二塔级联装置 接着在梯 比利斯稳定同位素科学研究院建立了N O低温 精馏装置 生产能力为年产 2 6kg o 1 9 7 6 年 美国洛斯 一阿 拉莫斯实验室建立了一套世界规 模最大的N O低温精馏装置 年产1 0 kg O 1 8kg 70 和 1 6kg SN 我国化工部第六设计院 1 982 年采用四塔 级联水精馏法在国内首先获得 2 8原子 的重 氧水 H Z O 并进行了用热扩散法进一步浓 缩 80 同位素的研究 1 983 年青海光明化工厂 以H ZS H 20 双温交换法获得的重水为原料 采 用水精馏法获得 D Z 80 产品 10 0 多克 1 9 88 年 通过省级鉴定 4 稳定同位素标记化合物的研究情况 物质是 由元素构成的 而各种不同的元素 按一 定的组成和结构彼此化合形成许多化合 物 大部分元素有两种或多种稳定同位素 对 于每个同位 素来说它的天然丰度是相对恒定 的 所以稳定同位素标记化合物就是人为地改 变化合物 中某一元素的同位素丰度到可以被利 用 示踪研究的程度时 这个化合物就称为稳定 同位 素 标记化合物 例如普通 氮肥硫 酸按 NH 25 0 4 二中的氮元 素主要由氮 一 1 4组成 含 1 N 为 99 63 5 原子 其中氮 一 1 5 仅为其 天然丰度 0 3 6 5 原子 当把硫酸钱中氮元 素中 S N 含量提高到 l 99 原子 时 此时 的硫酸按就成 为氮 15 稳 定同位 素标记化合 物 人们便可用 它作示踪剂应用 于科学研究工 作中 由于稳定同位素分离技术的发展和生产 规模的扩大使价格大幅度下降 以及稳定同位 素检测技术的改进和新的测量仪 器的研制成 功 大大促进 了稳定同位素在农业 医学 药 物等领域的应用 不同的研究领域和体系就需 要提供不同丰度 不同品种的标记化合物 这 就大大促进稳定同位素标记化合物的开发和研 制 稳定同位素标记化合物的制备方法通常可 概括为化学合成法 同位素交换法和生物合成 1卯夕牢男2 娜 4 3 渝浦峋月卿 Deve Opm en and A p p iCa On 法 化学合成法是制备稳定同位素标记化合物 的最常用方法 同位素交换法主要用于氖标记 化合物的制备中 生物合成法主要应用于医用 的氨基酸 核昔酸等标记化合物的合成 此法 能合成一些结构复杂 有活性而且难以用化学 合成法直接获得的标记化合物 如 L 型亮氨酸 若用化学法合成只能获得D型亮氨酸和 L 型亮 氨酸混合物 要分离出高纯度 L型亮氨酸就需 花时花力非常复杂 若采用 生物合成法就可直 接制得高纯 L型亮氨酸 稳定同位素标记化合物的制备虽然和同类 型普通化合物的合成有许多相 同的地方 但还 有其特殊的要求 因为制备稳定同位素标记化 合物的原料是从天然丰度同位素经过浓缩分离 而获得的丰度较高的同位素 所以原料来之 不 易且价格昂贵 因此在制备稳定同位素标记化 合物过程中要求高产率 在设计制备标记化合 物的制备方法中力求操作步骤少 尽可能使稳 定同位素原料在反应的最后步骤中引入 以减 少同位素损失 还要考虑尽可能全部回收未被 利用的同位素以降低标记物的成本 制备有机 物和复杂的标记化合物的原料一般常用 同位素 生产中的产品或无机同位素标记化合物 如 3CO 3C O B a 3C O3 S NO H S N O 3 SN H 4 25 0 和尿素 SN H Z ZC O 等 由于稳定同位素的应用领域越来越广 所 以标记化合物的品种也越来越多 而且同一种 标记化合物根据研究需求可以制成不同丰度规 格的标记化合物 还可以根据研究要求制备双 标记化合物 例如氮 一 1 5和碳 一 1 3 双标记尿素 S N H Z 2 3CO 目前国外常用的重氢 氖 氮 一 1 5 碳 一 1 3和氧 一1 8 等标记化合物就有几百 种之多 上海化工研究院是国内研制 分离稳 定同位素的主要单位 在 SN 同位素和 同位 素研制成功后根据用户需求至今已研制出无机 和有机以及氨基酸类等氮 一 1 5 标记化合 物4 0 多种 碳 一 1 3标记化合物 3 种 氖标记化合物主 要 由北京化工厂研制 已研制成功各种氖标记 化合物 4 0多种 目前我国D S N 等稳定同 位素不仅产量少 而且标记化合物的品种亦很 少 5 稳定同位素的应用 5 1 在原子能工业和核武器方面的应用 利用稳定同位素的特殊核性质 用作核反 应的燃料和核武器的原材料 如重氢的氧化物 重水 D ZO 具有很小的热中子吸收截面和 较大的容量 所以重水是重水型反应堆的优良 减速剂和冷却剂 加拿大是主要发展重水反应 堆 cA ND U型核电站 的国家 每套发电量为 6 0 万kw 的c A NDu型核反应堆系统中需要 重水总量为 48 0 t 每年还需要补充损耗重水约 占总存量的 0 7 1写 所以重水的生产规模 和需要量主要取决于重水型核动力堆的发展 重氢 氖 也是热核武器的原材料 当可控核 聚变 动力堆 实现后将需要大量的 氖和 铿 一6 6L i 6L i 和 7L i 都是 原 子 能工 业 的宝贵 材 料 6L I D 是热核反应燃料 L I H 中子吸收截面 大 是良好的中子屏蔽材料 也可以用来制造 热中子计数器 L i 铿 一7 中子吸收截面小 是 反应堆最理想的载热体 7L I H和 L I D 可用为高 温反应堆的减速剂 7L i 的氟化物是均相反 应堆 铀盐的理想溶剂 5 2 作为示踪原子在农业 医学 药物学 生 物学 化学和环境研究领域中的应用 5 2 1 在农业科学上的应用氮是一种极其 重要的植物养分 是构成植物蛋白的重要成分 此外氮素还是组成叶绿素 酶和 多种维生素的 组分 所以氮在多方面直接或间接地影响植物 的代谢活 动和 生长发育 几乎所有作物都需要 施用氮素 而氮素过多或不足都会影响植物的 生长 产量和 品质的变化 由于 SN 同位素不具 有放射性 没有衰变也不需要防护 可在田间 进行作物全生育期 的试验 所以农业上就可以 利用 SN 标记氮肥 研究作物氮肥的使用量 施 用肥料形式 液体肥料 颗粒肥料 施用位置 和施肥方法以及氮 磷 钾肥的合理配比等研 4 41卯7 卒勇 2 娜 D evef o Pm e n t and A P PI jcatl O n 究 利用 与N 测定氮素在土壤中的固定 转化和 损失 研究农业系统中气态氮素的损失 防止 及减少损失的途径 还可用于农作物的氮素营 养和氮素代谢的研究以及生物固氮等方面的研 究 亦可用来研究氮肥增效剂对提高氮肥利用 率的效果等 发达国家已能通过示踪研究做到 测 土施肥 大大提高肥料利用率 所以 SN 同位 素在农业研究中的应用最为广泛 我国在这方 面的工作开展得也比较早 几乎全国各省市 自 治区的农业研究部门都相继开展应用 sN 同位 素进行农业上示踪研究 研究指示作物有小麦 水稻 玉米 高粱 大豆 棉花 蔬菜 果树 和林木等 有 20 0 多种土壤类进行过试验 如 应用 S N 同位素测定我国主要氮肥 品种 硫钱 液氨 尿素和碳酸氢钱等 被作物吸收利用率 用 SN 同位素示踪原子对不同施肥方法提高氮 肥利用率和增产的研究 用 S N示踪法研究 不 同地区和土壤 的化肥经济使用量和合适的氮 磷肥配比 用 SN 研究生物固氮等 稳定同位素 在我国的农业上的应用研究已取得显著的经济 效益 如湖北省农业科学院原子能利用研究所 采用 S N标记示踪法进行氮肥不同施肥方法比 较后提出一次全层基施法代替多次面 施法 提 高了氮肥利用率 3 3万公顷稻田采用此法施肥 后增产粮食 1 2 5 万 t 该单位用 SN 尿素示踪 法进行棉田施肥试验 提出大面积棉花生产中 应改变氮肥表施为沟施 以提高氮肥吸收和利 用 减少氮肥 不必要的浪费与损失 又如中国 农业科学院原子能利用研究所 在河北 芦台农 场进行科学施肥研究 探索在 当地土壤和气候 条件下种植水稻 小麦和高粱能获得大面积增 产和较佳经济效益的氮 磷配比和施 肥量 它 们采用 SN 标记肥料做盆栽试验并与大田和小 区试验相接合 将试验结果应用 于8 0公顷早 稻 晚稻 冬小麦和高粱等示范田中 与习惯 施肥法相比 平均每公顷增产早稻 1 5 7 5kg 晚 稻 4320kg 冬小麦 3 750kg 和高粱 1380kg 增 产效果十分显著 他们还在广东杨村华侨柑橘 场应用 SN 示踪法筛选氮肥增效剂 提高了氮 肥利用率 大面积示范结果表明施加 2 的氮 肥增效剂后平均每公 顷增产柑橘 5595 kg 经济 效益十分可观 各种氮肥施到土壤中由于土壤 中微生物的作用 使一部分氮肥变成气体而损 失 为了克服这种损失 便采用各种氮肥增效 剂来提高氮肥的利用率 我国是一个农业大国 也是化肥生产和消耗大国 目前化肥产量已占 世界第二位 消费量已占世界第一位 但我国 氮肥利用率为 50一60 19 9 4 年我国氮肥生 产量为 1 6 71 万 t 如果氮肥利用率超过1 0 相当于可节约 36 7 万 t 尿素 按目前市场价就 可以节约 6 0 7 0 亿元 所以科学施肥已成 为提高农业经济效益的关键之一 5 2 2 在医学上的应用稳定同位素早在 30 年代末期就在基础医学领域中作示踪研究 并 取得重要的研究成果 到 了4 0年代中期有碘 磷 碳 硫 氢等元素的放射性同位素碘 一1 2 5 磷 一3 2 碳 一 3 5和氖的相继开始供应 由于放射 性同位素价格便宜 操作简易 灵敏度高 从 而在生物和医学的示踪研究中放射性同位素逐 渐取代了稳定同位素 但从7 0年代初以来稳定 同位素又重新引起医学界的重视 其主要原因 是 1 6 0年代以来稳定同位素的分离方法有 了重大改进 产量不断提高 价格大幅度下降 2 测试技术和仪器的进步 如气相色谱 一质谱 仪联用仪的研制成功 核磁共振测试方法的改 进 大大提高了稳定同位素探测技术的灵敏 度 3 人们对于在人体上使用放射性同位素 一直存在着顾虑和关切 而稳定同位素在某些 方面优于放射性同位素 如稳定 同位素没有放 射性 宜于直接临床应用 尤其适用 于儿童 和 孕妇 在标记化合物的合成和处理 上都比较简 单 又不会衰变也不会辐射分解 不需要采用 防护措施 试验时间和地点 不受限制等 尤其 是 3C SN 和 0 等最常用 的稳定同位素均无毒 性 氖仅在高浓度时有毒性 只要控制浓度 不 仅可以安全使用 而且在医学研究中非常有用 1卯7 卒第 2 卿 4 5 沥搏肉四卿 D eve Opmen and A ppl iCa io n 用质谱技术测定 同位素 值 比放射性示踪 实验中测定 比放射性 要方便 对于那些用 量较大而血浆浓度很低的新药 很难用放射性 标记药物进行动力学测定 否则所需计量将会 产生非常危险的辐射损伤 如用稳定同位素标 记的药物 给药可全部应用标记形式而不会发 生放射性损伤等麻烦 所以稳定同位素在医学 研究上应用具有其独特 的优越性 如 3C OZ 呼 气法已成为用于临床诊断疾病最为普通的方 法 该方法简单方便 病人 没有痛苦又可用于 普查 即受检者 病人 口服或静脉注射 C 标 记药物 经过体内氧化代谢释放出 C O 用质 谱仪测定受检者呼出的 3 C 0 2 值并与正常人的 值进行比较来诊断疾病 如口服 3C一氨基 比林 或 3 C 美沙西汀来检查初期黄胆病 慢性迁延 性肝炎和代偿性肝硬变 用 C一色氨 酸检查固 醇类激素过多症 维生素B 缺乏症 用 3C 于支 链标记的胆淄醇代谢检查高血脂证和甲状腺疾 病 应用 3C一葡萄糖诊 断早期糖尿病和甲状腺 症 应用口服 3C一尿 素检查胃中是否有幽门螺 旋杆菌等 另外应用 SN 标记的氨基酸研究人 体蛋白的动态变化 是配合对营养不良患病儿 童或外科手术前后或尿毒症病人进行饮食治疗 的一种有用手段 此法在 国外开展的较为普遍 我国利用稳定同位素在医学 药物等方面 的应用研究也取得了较好成果 如上海新华医 院用 SN一 甘氨酸作示踪剂测定新生儿总体蛋白 的更新速度 以此来判断新生儿的营养状况 还 用 SN 同位素示踪技术研究成人慢性 肾功能衰 竭的饮食方法 肯定了低蛋白加适量氨基酸的 饮食具有保护肾功能不会进一步 恶化的疗效 上海第二医科大学及其附属医院 应用 SN 一 甘 氨酸对肿瘤病人肠外补充营养后并不影响肿瘤 的蛋白合成率 对肿瘤块无影响 而肠外营养 能纠正病人 的营养不良 恢复免疫机能 和改善 对化疗 的承受力 特别是北京 协和医院采用 3C O 呼气法来诊断胃中是否患有幽门螺旋杆 菌已成为一个简单准确 无痛苦的诊断方法并 已在临床上推广应用 该法对减少病人痛苦和 减少胃病和胃癌发病具有重要意义 5 2 3 在药物研究方面的应用 用稳定同位 素进行药物生物有效性的研究 不同给药途径 方式或药物剂型将会影响药物在血液中出现 的 速率 数量 持续性和药效 应用稳定同位素 标记药物来测定这类药物利用度时 受试人体 或动物的本身就是实验对照 结论更清楚可靠 用稳定同位素确定药物代谢产物 的研究 应用色谱 一 质谱联用仪不仅 可以从生物样品中 鉴别纳克甚至可检测皮水平的药物代谢 用于 探讨人体发育的药理学 如给儿童服用 3 C 标 记的二 甲氨基比林后 用 3C O 呼气法实验测 量的结果表明 年龄愈小 3C 0 2 的呼出速率愈 慢 当婴儿成长到4岁一1 0岁时才能达到正常 人的代谢状态 还可用稳定 同位素研究药物 的效价和毒 性 其中以氖的同位素效应最明显 5 2 4 在生物学的应用 蛋白质是生命的基 础 在植物体内有CO 和N H 可合成蛋白质 但从空气中的氮变成植物体内的氨 中间是否 生成过经氨 N H ZO H 过去丫直争论不休 后 来用 SN 标记的 SN 让植物吸收 发现 1m i n 内 有 9 0 以上标记 SN 出现 于植物体的氨中而没 有在轻氨中出现 所以植物摄取大气氮后 由 N ZH 变成N H 再生成氨基酸酞胺的反应机理 得到了实验的证实 解决了争论 推动了生物 合成的研究工作 同样在 动物体内蛋 白质合成 的研究中也较多地采用同位素示踪技术 对于 生物研究有着重要意义的生物圈氮素循环的规 律和速率是利用 SN 示踪来测定的 生物代谢 和合成速率的测定也是生物研究的重要环节 稳定同位素示踪原子是这些 测定工作中的一种 重要指示剂 如用 D 或1 8 0测定水分在生物体 内输送速度和测定细胞壁水分渗透速度等 5 2 5 在环境科学研究中的应用稳定同位 素没有放射性 不会造成二次污染 人们已把 下转 第50页 4 6 1 卯夕率第 2 娜 钻工进属 OeveI OPm entand APPlie ation W a ste Pa ek ag in g Pla stie s toPr odu c e C o ating F ertilizer 戈 月 e认a n g 以 eng B n X a S u人ua In st itute 七f P O I m e流 M ate r lals Be l一 In g U n v e r slty o fC坛mic al T e山nology Be lJ ng 1 0 0 02 9 A加tr a et W est e p ac kagi雌 plasties use das the eoatln g o f eontro l rele a s ing fer tzl一 z e r w a sIn v estigat七d dth thepatented p阅c e s s usingthe p o lym erssue h as polyethylen e p o lyp ro p ylen e Polystyreh e a nd polyvin萝1 ehlor记e to p ro duee the e o ated fe rtlllze r s w ith the e gg s hell struetur e Thep r记 eed f er t iliz er n oto n l y pr e v ents the 10 5 5o ffe rtll lzeran d s a vesthe w o r k f o r ee but 每100 1 5 de eo mPo sedin 加t ureand i nh 一bitsther e l ea s 一 n g o f m ethane f ro m r ze e 一fle ld It x s 二 琳 oneor 脚o rkw or l dw ide hieh ehange sthe w hltew a ste pla stle s togr e en fe rtll lzer an d o pen s a n ew w a yto utili e t h e w a s切 pa ekag ing p