Utente:O--o/sandbox4: differenze tra le versioni

Versione delle 13:22, 18 mar 2016

Versione delle 14:01, 18 mar 2016

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=== Frazionamento isotopico ===

La [[fotosintesi clorofilliana]]] è il principale processo grazie al quale il carbonio si trasferisce dall'atmosfera agli esseri viventi. Esistono due principali processi fotosintetici maggioritari: il processo [[Piante_C3Ciclo di Calvin|ciclo C3]], usato dal 90% delle piante, e il processo [[Piante_C4|ciclo C4]], usato dal resto delleda piante (alternativoche alvivono processoin [[Fotosintesiluoghi CAM|CAM]],dove chevi vieneè usatoscarsità in particolari condizioni climatiche)d'acqua.

Entrambi i processicicli fotosintetici C3 e C4 coinvolgono in prevalenza atomi di carbonio leggeri, con il ¹²>C assorbito un po' più facilmente del ¹³C, a sua volta assorbito più facilmente del ¹⁴C.

La differenza nell'assorbimento dei tre isotopi del carbonio porta a differenti rapporti ¹³C/¹²C e ¹⁴C/¹²C nelle piante rispetto ai rapporti presenti in atmosfera.

Questo fenomeno viene chiamato frazionamento isotopico.

Per tener conto di questo fenomeno nelle misurazioni, viene effettuata una misurazione del rapporto ¹³C/¹²C nel campione, che viene poi confrontato con il rapporto standard di questi due isotopi (viene usato il rapporto ¹³C/¹²C in quanto è più facile da misurare rispetto al rapporto ¹⁴C/¹²C, che può poi essere facilmente derivato dal primo).

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: <math>\mathrm{\delta ^{13}C} = \Biggl( \mathrm{\frac{\bigl( \frac{^{13}C}{^{12}C} \bigr)_{sample}}{\bigl( \frac{^{13}C}{^{12}C} \bigr)_{PDB}}} -1 \Biggr) \times 1000\ ^{o}\!/\!_{oo}</math>

Dato che il rapporto standard ¹³C/¹²C prevede un elevato contenuto di ¹³C, la maggior parte delle misurazioni del δ¹³C forniscono valori negativi: i valori per le piante che adottano il ciclo C3 vanno tipicamente dal −30‰ al −22‰, con una media del −27‰; per le piante C4 plants il valore è tra −15‰ e −9‰, con una media del −13‰. Per confronto, la CO₂ atmosferica ha un delta ¹³C del −8‰.

[[File:NR_sheep.jpg|left|thumb|300x300px|Pecore sulla spiaggia di [[North Ronaldsay]]. In inverno, queste pecore si nutrono di alghe marine, che hanno un delta ¹³C maggiore dell'erba; campioni estratti da queste pecore presentano un delta¹³C intorno al −13‰, molto superiore a quello delle pecore nutrite con erba.]]

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</ref>

Dato che l'isotopo {{chem|^13|C}} è pari a circa l'1% del carbonio di un campione, il rapporto {{chem|^13|C}}/{{chem|^12|C}} è misurabile con estrema precisione mediante la spettrometria di massa.<ref name=":0">Aitken (1990), pp. 61–66.

</ref> Attraverso vari esperimenti si sono rilevati i valori di δ¹³C di molte piante e di svariate parti di animali come le ossa e il collagene, ma risulta più preciso, durante l'analisi di un campione, rilevare direttamente il valore del δ¹³C piuttosto che affidarsi ai dati pubblicati.<ref name="Bowman_20-23" />

Visto che l'impoverimento di ¹³C rispetto al ¹²C è proporzionale alla differenza di massa atomica dei due isotopi, una volta trovato il valore δ¹³C, si può calcolare facilmente la quantità di ¹⁴C originariamente presente, che sarà pari alla metà del ¹³C.

The depletion of {{chem|13|C}} relative to {{chem|12|C}} is proportional to the difference in the atomic masses of the two isotopes, so once the δ¹³C value is known, the depletion for {{chem|14|C}} can be calculated: it will be twice the depletion of {{chem|13|C}}.<ref name=":0" />

L'interscambio di CO₂ e carbonati tra l'atmosfera e la superficie dell'oceano è anch'hesso soggetto a frazionamento, dato che il ¹⁴C si dissolve nell'acqua più facilmente del ¹²C. Tale fattore porta ad un incremento del rapporto ¹⁴C/¹²C negli oceani di circa l'1,5% rispetto al rapporto in atmosfera.

The carbon exchange between atmospheric {{chem|CO|2}} and carbonate at the ocean surface is also subject to fractionation, with {{chem|14|C}} in the atmosphere more likely than {{chem|12|C}} to dissolve in the ocean. The result is an overall increase in the {{chem|14|C}}/{{chem|12|C}} ratio in the ocean of 1.5%, relative to the {{chem|14|C}}/{{chem|12|C}} ratio in the atmosphere. This increase in {{chem|14|C}} concentration almost exactly cancels out the decrease caused by the upwelling of water (containing old, and hence {{chem|14|C}} depleted, carbon) from the deep ocean, so that direct measurements of {{chem|14|C}} radiation are similar to measurements for the rest of the biosphere. Correcting for isotopic fractionation, as is done for all radiocarbon dates to allow comparison between results from different parts of the biosphere, gives an apparent age of about 400 years for ocean surface water.<ref name=":0" />

L'incremento cancella quasi interamente il decremento causato dalla risalita di acqua dall'oceano profondo (che contiene carbonio antico e quindi pressoché privo di ¹⁴C), in modo che le misure dirette della radiazione proveniente dal ¹⁴C sono simili a quelle del resto della biosfera. Le correzioni introdotte per tener conto del frazionamento isotopico, che consentono di confrontare le date ottenute dal metodo di datazione al radiocarbonio in differenti parti della biosfera, provocano un'apparente età dell'acqua di superficie oceanica di circa 400 anni.

=== Reservoir effects ===