自然界中的14C

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自然界中3种碳的同位素：¹²C、¹³C和¹⁴C。

它们的丰度分别为98．89%、1．108%和1．2×10^－10%。¹²C和¹³C是稳定性同位素，¹⁴C是放射性同位素。地球上的天然¹⁴C主要是在大气圈上层(12－16千米)，通过¹⁴N(n·p)¹⁴C反应形成的。

¹⁴C一方面形成，一方面衰变，在很长的时期可处于平衡状态，其反应可以表示为

N¹⁴+n→¹⁴C+P

1⁴C→¹⁴N+β－

根据平衡状态，地球上的¹⁴C原子数可以用下式进行计算：

式中，为宇宙射线在地球表面上产生的中子平均数，约为2．6个中子／(厘米²秒)；S为地球表面积，其值约为5．1×10¹⁸厘米²；λ为¹⁴C的衰变常数；m为地球上宇宙成因的¹⁴C原子数。

据估算，地球上的¹⁴C总量约为80吨，每年生成的¹⁴C约为9．8千克。在总量80千克¹⁴C中，分布在空气中的只占1．5%；生物界占0．1%，即80千克左右；其余存在于海洋和其他物质中。¹⁴C随著交换碳参加大气圈、生物圈和水圈3个交换储存库的交换循环，最终逐步达到平衡。