放射性同位素和稳定性同位素的区别？

1、同位素示踪技术的原理和特点

原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子互称为同位素，可分为放射性同位素（如³²Ｐ与³³Ｐ）和稳定性同位素（如¹⁴N与¹⁵N）。前者的原子核不稳定，通过自发地、不间断地放出粒子而衰变成另一种同位素；后者的物理性质相对稳定，无辐射衰变，质量保持永恒不变。利用放射性同位素（或稳定性同位素）作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法称为同位素示踪技术。同位素示踪所利用的放射性同位素（或稳定性同位素）及其化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪、气相层析仪、核磁共振等质量分析仪器来测定稳定同位素反应后的位置、数量及其变化等。

稳定性同位素的主要优点是无放射性，没有辐射效应，不污染环境，在分离、标记化合物合成及应用过程中无须特殊防护要求，可直接用于动物及人类的营养学、临床医学研究及医疗诊断等。缺点是灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，应用范围受到限制。

放射性同位素示踪法的优点：

一是灵敏度高，可以从10¹⁵个非放射性原子中检出一个放射性原子；

二是测量方法简便易行，不受其他非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，大大简化了实验过程；

三是定量、定位准确，能准确定量地测定代谢物质的转移和转变，与某些形态学技术相结合（如病理组织切片技术，电子显微镜技术等），可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布；

四是符合所研究对象的生理条件。在放射性同位素实验中，所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的，它对体内原有相应物质的重量改变微乎其微，不足以改变体内正常生理过程的平衡状态，其分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。当然，放射性同位素示踪法也存在一些不足之处。由于放射性同位素具有辐射效应，需要具备相应的安全防护措施和条件；放射性标记物的操作、放射性防护和放射性测量等，不是一般操作人员就能完成的，需要进行专门的训练；目前个别元素（如氧、氮等）还没有合适的放射性同位素等。

２同位素示踪技术的发展历程

示踪实验的创建者是赫维西。1911年，赫维西在英国曼彻斯特大学工作时，Ｅ．卢瑟福建议他进行镭Ｄ（²¹⁰Pb）的研究，当时同位素概念正在形成，他分离铅和镭Ｄ的企图几经失败之后，反过来利用同位素之间难以分开的特点创立了放射性示踪方法。1912年，他和Ｆ.Ａ.帕内特合作，用铅²¹⁰Pb作为铅的示踪物，测定了铬酸铅的溶解度。1923年，赫维西在丹麦玻尔实验室工作期间，将豆科植物浸泡在含有天然放射性核素²¹⁰Pb和²¹²Pb的铅盐溶液中，研究植物吸收铅的机制（分布和转移）。1934年，他又用磷的放射性同位素研究了植物的代谢过程，还用示踪方法对人体生理过程进行研究，测定了骨骼中无机物组成的交换。1935年，O.Chieivitz＆Georgdehevesy将³²Ｐ注入大白鼠体内，证明骨骼中的矿物质成分会再补充。1940年，鲁宾和卡门用¹⁸O示踪发现光合作用产生的〇_２来自于水的光解。1952年，赫尔希和蔡斯使用³⁵S和^32２P双标记噬菌体感染实验证明ＤＮＡ是遗传信息的载体。在20世纪50年代中后期，卡尔文利用^１４Ｃ确定了光合作用最初产物是PGA，并提出了卡尔文循环。1958年，梅塞尔森和斯塔尔用同位素^ｌ５Ｎ做实验证明了ＤＮＡ的半保留复制方式。20世纪60年代，使用¹⁴Ｃ、^ｌ３Ｃ、¹⁸O等，发现了植物光呼吸作用。1968年，RoyBritten及其同事发明了核酸分子杂交技术。1977年，桑格等采用放射性标记技术和ARG技术，成功地进行了ＤＮＡ序列测定。之后，人工同位素生产方法得到建立（加速器、反应堆等），为放射性同位素示踪技术的更快发展和广泛应用提供了基本条件和有力保障。

３同位素示踪技术的应用

同位素示踪技术已普遍应用于工业、农业、医学和环境保护等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益。

３.１在工业中的应用在工业活动中，示踪原子为使用多种高性能的检测方法和生产过程自动控制方法提供了可能性，克服了传统检测方法难以完成甚至无法完成的难题。如石油工业中采用放射性核素示踪微球等方法测绘注水井吸水剖面，为评价地层，调整注水量的分配，实现石油的增产和稳产作出了贡献；在冶炼过程中加入少量放射性物质，然后将合金进行放射自显影，根据所得图谱可以研究金属在不同冶炼过程中（或合金在热处理前后）的结构变化；在机械工业中可用氪（⁸⁵Kr）化技术进行机械磨损研究，测量一些其他方法不能完成的运动部件的最高工作温度和温度分布。此外，这一灵敏度很高的⁸⁵Kr检漏方法也在机械工业产品、机械零部件和金属真空系统的检漏，以及电子工业半导体器件的检漏中得到应用；在钢铁工业中，可用同位素示踪技术测定高炉炉壁的腐蚀程度。

３.２在农业中的应用主要应用于研究施肥方法、途径及其肥效，如应用¹⁵N研究提高化肥利用率和改进施肥技术；进行辐射育种和辐射灭虫，如“鲁棉一号”是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴－60放出的伽马射线处理棉花杂交后代育成的；研究杀虫剂对昆虫的穿透力、在昆虫体内的分布、作用部位与代谢及杀虫剂在植物体内的残留、杀虫剂对人畜的毒理作用等，如将³⁵S和^３Ｈ双标记的有机磷农药马拉松引人抗性家绳与非抗性家蝇，根据所形成的放射性产物研究其在昆虫体内的可能代谢降解路线；研究植物激素对农作物代谢和功能的影响，如山东省农科院原子能所应用Ｎ示法研究植物生长调节剂７８４－１对花生增产的作用机理。此外还可应用于农作物的光合作用、不同时期叶片光合产物的去向、比例等。

３.３在生物医学中的应用主要应用于临床论断和医学研究方面。如^２H和¹⁰O双标记的葡萄糖可用于研究人体能量的摄入和消耗过程；利用示踪剂移动及其速度测定血流量、肾功能、心脏功能、血栓形成、消化道失血；利用¹³CO₂呼气实验诊断代谢和内分泌疾病、消化道吸收异常疾病、肝功能异常疾病及维生素B1缺乏症；利用组织器官摄取示踪剂的数量检查甲状腺功能、发现肿瘤；用⁵⁸Fe可研究缺铁性贫血；用放射性同位素治疗恶性肿瘤；利用示踪剂同相应被测物质对某一试剂竞争结合的原理或体内元素被粒子、光子等活化的原理测定体内或血、尿等标本中的微量成分等。

３.４在环境研究中的应用同位素示踪技术可用于研究环境各介质（水圈、土壤圈、大气圈、生物圈等）中污染物的分布、迁移和富集规律，从静态和动态两方面，研究污染物的时空特征。如用长寿命放射性核素³⁵Cl标记有机卤族化合物，研究其在环境中的行为；用Ｄ／^３Ｈｅ与Ｈ₂¹⁸O／Ｈ₂^{【打印本页】【关闭窗口】}