3.4.4　碳-14（14　C）

碳-14（14C）的半衰期为5 730年，最大β能量为156.5 ke V，液闪计数测量和AMS分析是测定环境样品中的14C活度的最主要手段。环境中的14C有三个主要来源：①在大气层上部通过宇生中子与大气氮的相互作用而生成；②大气层核武器试验（主要在1950年代和1960年代）释放；③与核燃料循环相关的核设施排放（主要是核电厂和乏燃料处理厂）。环境样品中14C测量主要应用于环境放射性监测、放射性定年、环境过程示踪研究、化石燃料CO2排放评估、食品造假检验、生物燃料组成测定等领域。

用于环境样品中14C测量的主要制样方法有直接加入法、苯合成法和CO2吸收法，样品制备后与闪烁液混合进行液体闪烁计数测量。在含酒精类饮料和生物燃料的造假鉴定中常采用直接加入法制样进行14C液闪计数测量，此法对于无色烈酒及生物燃料样品较为可行[48]；而对于有色烈酒和葡萄酒，则需要通过蒸馏从样品中浓缩和纯化出乙醇，然后与闪烁液以1∶1的体积比混合后再进行液闪计数测量。

使用季胺直接吸收CO2再进行液闪计数测量是一种常用的环境样品中14C的制样分析方法。Carbo-Sorb E（PerkinElmer）和Solusol（National Diagnostics）是目前市场上主要的能与闪烁液相溶的高容量二氧化碳吸收剂。另外，也可将CO2直接吸收到无机碱溶液（如1 mol/L或2 mol/L NaOH 的甲醇/水溶液）中。然而，与胺相比，无机碱溶液的CO2俘获能力较差，并且可能导致严重的化学发光和猝灭效应，在闪烁液中的添加容量也明显降低。为了增加CO2在液闪测量样品中的吸收量，可使用适合高离子强度溶液的闪烁液。对于低精度测量，CO2吸收法制样比苯合成法制样更省时，并且样品制备装置相对简单。CO2吸收法的主要缺点是可吸收的碳量相对较少。例如，在20 m L 液闪瓶中与Permafluor E+闪烁液混溶的Carbo-Sorb E吸收液的最大体积约为10 m L，大约能吸收58 mmol的二氧化碳，相当于0.7 g的碳。相比之下，苯合成法可将约19 g的碳添加到20 m L液闪瓶中。环境水样中的14C可能以无机（碳酸盐）和有机形态存在。对此，可以加入稳定碳酸盐作为载体通过蒸发浓缩14C并将其转化为固体，然后在管式焚烧炉中焚烧分离14C，再吸收至Carbo-Sorb E吸收液中，混合闪烁液进行液闪计数测量[49]。

苯合成法是14C定年应用中液闪计数测量的首选制样方法，与其他制样方法相比，这一方法具有更高的精度和灵敏度。与3H 苯合成制样法相似，14C 苯合成制样法包括以下步骤：首先在纯氧氛围中焚烧有机碳样品或酸解无机碳样品（如贝壳和生物质深海沉积物），将碳转化为CO2；随后将收集到的CO2与锂熔融转化为碳化锂，在冷却时加入水生成乙炔；最后在铬或钒催化剂的催化作用下，使乙炔环聚合成高纯苯，进行液闪计数测量。由于苯本身就是一种闪烁液溶剂而且具有很高的含碳量（质量分数为92.3%），因此是一种理想的液闪计数测量介质。大多数情况下，在合成苯后，可以直接添加固体发光剂，而无须加入任何闪烁混合液，便可进行液闪测量。这样可以最大限度地增加样品的计数体积、减少猝灭效应，该方法主要应用于14C 定年或低活度水平环境样品中14C的精确测量。

AMS是最为灵敏的14C测量技术，现已广泛用于高精度放射性碳定年分析、极低水平环境样品中的14C测量与示踪技术应用中。