Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Изотоп кислорода
Isotope of oxygen
Кислород-18 (¹⁸O) — это природный, стабильный изотоп кислорода и один из экологических изотопов. Он является важным предшественником для производства фтордезоксиглюкозы (ФДГ), используемой в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Обычно в радиофармацевтической промышленности обогащенную воду бомбардируют ионами водорода в циклотроне или линейном ускорителе, в результате чего образуется фтор-18. Затем его синтезируют в ФДГ и вводят пациенту. Его также можно использовать для получения особо тяжелой воды при взаимодействии с тритием (водород-3): 3H₂O или T₂O. Это соединение имеет плотность почти на 30% выше, чем у обычной воды. Точные измерения ¹⁸O требуют соблюдения надлежащих процедур анализа, подготовки и хранения образцов.
Oxygen 18 (, Ω) is a natural, stable isotope of oxygen and one of the environmental isotopes. is an important precursor for the production of fluorodeoxyglucose (FDG) used in positron emission tomography (PET). Generally, in the radiopharmaceutical industry, enriched water is bombarded with hydrogen ions in either a cyclotron or linear accelerator, producing fluorine 18. This is then synthesized into FDG and injected into a patient. It can also be used to make an extremely heavy version of water when combined with tritium (hydrogen 3): 3H2 or This compound has a density almost 30% greater than that of natural water. The accurate measurements of rely on proper procedures of analysis, sample preparation and storage.
Палеоклиматология
В ледяных кернах, преимущественно в Арктике и Антарктике, отношение к (известное как δ) может быть использовано для определения температуры осадков с течением времени. Предполагая, что атмосферная циркуляция и высота над уровнем моря не изменились существенно в полярных областях, температура образования льда может быть рассчитана как равновесное фракционирование между фазами воды, которое известно для различных температур. Молекулы воды также подвергаются фракционированию Рэлея при перемещении атмосферной влаги от экватора к полюсам, что приводит к постепенному обеднению , или снижению значений δ. В 1950-х годах Гарольд Юри провёл эксперимент, в котором смешал в бочке обычную воду и воду с кислородом-18, а затем частично заморозил содержимое бочки. Отношение / (δ) также может использоваться для определения палеотемпературы в определённых типах окаменелостей. Рассматриваемые окаменелости должны демонстрировать прогрессивный рост организма, который они представляют. Обычно для этого используют кальцит или арагонит, однако палеотемпературный анализ изотопов кислорода также проводился для фосфатных окаменелостей с использованием SHRIMP. Например, сезонные колебания температуры можно определить по одной морской раковине гребешка. По мере роста гребешка на поверхности раковины образуется приращение. Каждый прирост можно измерить, и затем используется расчёт для определения вероятной температуры морской воды, соответствующей каждому приросту. Уравнение для этого выглядит следующим образом:
In ice cores, mainly Arctic and Antarctic, the ratio of to (known as δ) can be used to determine the temperature of precipitation through time. Assuming that atmospheric circulation and elevation has not changed significantly over the poles, the temperature of ice formation can be calculated as equilibrium fractionation between phases of water that is known for different temperatures. Water molecules are also subject to Rayleigh fractionation as atmospheric water moves from the equator poleward which results in progressive depletion of , or lower δ values. In the 1950s, Harold Urey performed an experiment in which he mixed both normal water and water with oxygen 18 in a barrel, and then partially froze the barrel's contents. The ratio / (δ) can also be used to determine paleothermometry in certain types of fossils. The fossils in question have to show progressive growth in the animal or plant that the fossil represents. The fossil material used is generally calcite or aragonite, however oxygen isotope paleothermometry has also been done of phosphatic fossils using SHRIMP. For example, seasonal temperature variations may be determined from a single sea shell from a scallop. As the scallop grows, an extension is seen on the surface of the shell. Each growth band can be measured, and a calculation is used to determine the probable sea water temperature in comparison to each growth. The equation for this is:
где T – температура в градусах Цельсия, а A и B – константы. Для определения температуры океана в геологическом времени измеряются многочисленные окаменелости одного и того же вида из разных стратиграфических слоёв, и разница между ними указывает на долгосрочные изменения.
Where T is temperature in Celsius and A and B are constants. For determination of ocean temperatures over geologic time, multiple fossils of the same species in different stratigraphic layers would be measured, and the difference between them would indicate long term changes.
Физиология растений
В исследовании фотореспирации растений, мечение атмосферы кислородом-18 позволяет измерять поглощение кислорода фотореспираторным путем. Мечение 18O2 дает возможность определить однонаправленный поток поглощения, в то время как наблюдается чистая фотосинтетическая генерация 16O2. Было показано, что в атмосфере доиндустриальной эпохи большинство растений повторно поглощали посредством фотореспирации половину кислорода, произведенного в результате фотосинтеза. Таким образом, присутствие кислорода в атмосфере снижало эффективность фотосинтеза вдвое.
In the study of plants' photorespiration, the labeling of atmosphere by oxygen 18 allows for the measurement of oxygen uptake by the photorespiration pathway. Labeling by 18O2 gives the unidirectional flux of uptake, while there is a net photosynthetic 16O2 evolution. It was demonstrated that, under preindustrial atmosphere, most plants reabsorb, by photorespiration, half of the oxygen produced by photosynthesis. Then, the yield of photosynthesis was halved by the presence of oxygen in atmosphere.
18F производство
Фтор-18 обычно получают путем облучения обогащенной водой-18 (H₂¹⁸O) протонами высокой энергии (около 18 МэВ), полученными в циклотроне или линейном ускорителе, в результате чего образуется водный раствор фторида-18. Этот раствор затем используется для быстрого синтеза меченой молекулы, часто с заменой гидроксильной группы на атом фтора. Меченые молекулы или радиофармпрепараты должны быть синтезированы после получения радиофтора, поскольку высокоэнергетическое протонное излучение разрушило бы молекулы. Большое количество обогащенной кислородом-18 воды используется в центрах позитронно-эмиссионной томографии для получения на месте фтордезоксиглюкозы (FDG), меченной фтором-18. Примером производственного цикла является 90-минутное облучение 2 миллилитров обогащенной водой-18 в титановой ячейке через окно толщиной 25 мкм, изготовленное из фольги Havar (сплав кобальта), протонным пучком с энергией 17,5 МэВ и током пучка 30 микроампер. Облученную воду необходимо очищать перед повторным облучением для удаления органических загрязнений, следов трития, образовавшегося в результате реакции ¹⁸O(p,t)¹⁶O, и ионов, выщелоченных из мишени и распыленных с фольги Havar.
Fluorine 18 is usually produced by irradiation of 18O enriched water (H218O) with high energy (about 18 MeV) protons prepared in a cyclotron or a linear accelerator, yielding an aqueous solution of 18F fluoride. This solution is then used for rapid synthesis of a labeled molecule, often with the fluorine atom replacing a hydroxyl group. The labeled molecules or radiopharmaceuticals have to be synthesized after the radiofluorine is prepared, as the high energy proton radiation would destroy the molecules. Large amounts of oxygen 18 enriched water are used in positron emission tomography centers, for on site production of 18F labeled fludeoxyglucose (FDG). An example of the production cycle is a 90 minute irradiation of 2 milliliters of 18O enriched water in a titanium cell, through a 25 μm thick window made of Havar (a cobalt alloy) foil, with a proton beam having an energy of 17.5 MeV and a beam current of 30 microamperes. The irradiated water has to be purified before another irradiation, to remove organic contaminants, traces of tritium produced by a 18O(p,t)16O reaction, and ions leached from the target cell and sputtered from the Havar foil.