幽門(mén)螺桿菌與多種胃部疾病密切相關(guān)，逐漸引起人們的關(guān)注。在體檢時(shí)，與傳統(tǒng)檢測(cè)方式不同，有種只需輕輕吹口氣就能夠檢查是否感染幽門(mén)螺桿菌的碳-14尿素呼氣試驗(yàn)，成了大家的優(yōu)先選項(xiàng)。

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什么是碳-14？

碳-14是碳元素的一種具放射性的同位素，原子核由6個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子組成，于1940年首次被發(fā)現(xiàn)。它是通過(guò)宇宙射線(xiàn)撞擊空氣中的氮原子所產(chǎn)生的，其豐度基本保持不變，是生物圈中碳-14的來(lái)源。在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在，有大約1%的碳以碳-13的形式存在，只有兆分之一（0.0000000001%）也即是小數(shù)點(diǎn)后的十位數(shù)是碳-14。

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碳-14尿素呼氣試驗(yàn)怎么測(cè)幽門(mén)螺桿菌

原理其實(shí)很簡(jiǎn)單：幽門(mén)螺桿菌可以產(chǎn)生尿素酶，會(huì)將碳-14尿素分解為含有碳-14的二氧化碳，通過(guò)肺排出。當(dāng)被檢者服用完碳-14尿素膠囊之后，只要將呼出的氣體收集起來(lái)， 檢測(cè)其中是否含有碳-14的二氧化碳， 就能夠準(zhǔn)確判斷被檢者的胃內(nèi)是否受到幽門(mén)螺桿菌的感染。

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碳-14在各行各業(yè)“大顯身手”

碳是生命體的基本元素之一，作為碳的一種同位素，碳-14在碳元素中有一個(gè)固定的含量比。只要生命在繼續(xù)，動(dòng)植物就會(huì)在新陳代謝中源源不斷地吸收和排出碳-14，所以生命體內(nèi)部的碳-14含量可視為基本維持不變的。當(dāng)生物死亡之后，一切生命活動(dòng)都停止了，體內(nèi)的碳-14便無(wú)法再?gòu)牡厍颦h(huán)境中得到補(bǔ)充。從這一刻開(kāi)始，每經(jīng)過(guò)碳-14的半衰期5730年，生物體內(nèi)碳-14的數(shù)量就會(huì)減半。

統(tǒng)領(lǐng)考古界的碳-14測(cè)年法

碳-14在考古、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面都能大展身手。當(dāng)考古學(xué)家從地下發(fā)掘出文物后，他們會(huì)通過(guò)精密儀器測(cè)量生物化石，確定其中碳-14的含量。將文物中碳-14的含量與當(dāng)前自然界中活的生命體內(nèi)碳-14含量進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算，看生物體內(nèi)碳-14的數(shù)量減少了多少，便可反推出文物存在的大致年代。利用這種方法，可以鑒定距今大約5萬(wàn)年的文物。

舉個(gè)例子，三星堆遺址出土的高大的青銅神像、青銅神樹(shù)、精致的金面罩等與人們印象里的歷朝文物有著巨大差別，加上至今未發(fā)現(xiàn)文字或相關(guān)文字記載，讓人難以琢磨這片神秘文明究竟來(lái)自多么遙遠(yuǎn)的過(guò)去。今年6月13日，三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)考古發(fā)掘階段性成果發(fā)布。北大考古年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室的吳小紅教授和她的團(tuán)隊(duì)通過(guò)碳-14年代測(cè)定，把三星堆“祭祀坑”的年代精確到了大約公元前1131年到1012年，屬于商代晚期，使整個(gè)三星堆遺址乃至三星堆文化的研究走出了重要一步。

利用碳-14進(jìn)行天然產(chǎn)品來(lái)源測(cè)試

利用碳-14測(cè)試可以識(shí)別香精、香料、精油、化妝品等是否為天然產(chǎn)品。天然產(chǎn)品（植物或動(dòng)物來(lái)源）的假冒方法之一是摻假更廉價(jià)的石化衍生合成材料。它們可能在化學(xué)成分上沒(méi)有任何區(qū)別，但是利用碳-14測(cè)試便可區(qū)分。

作為自然界碳循環(huán)的一部分，所有的生物都有一個(gè)已知的碳-14含量，而石化衍生的物質(zhì)很早就脫離了碳循環(huán)系統(tǒng)，所以它們不含任何碳-14。對(duì)于一個(gè)包含生物質(zhì)成分和石化衍生成分的產(chǎn)品，可以用碳14含量來(lái)計(jì)算產(chǎn)品中有多少是來(lái)自天然成分，又有多少是來(lái)自石油衍生成分。

04

碳-14的含量是怎么測(cè)量出來(lái)的呢？

19世紀(jì)40年代末，有研究人員發(fā)現(xiàn)，某些有機(jī)物質(zhì)經(jīng)稀釋后，可以吸收放射性核素輻射粒子的能量，形成激發(fā)的有機(jī)閃爍體分子。而這些有機(jī)閃爍體分子可以經(jīng)過(guò)特殊的退激處理，期間會(huì)產(chǎn)生熒光，這些熒光的亮度和最初吸收到的輻射能量有關(guān)，近似成線(xiàn)性關(guān)系, 即放射性同位素的量越多, 在閃爍體上引起閃光的次數(shù)就越多，也就可以通過(guò)光電探測(cè)手段測(cè)量放射性大小。

檢測(cè)人員正在操作液體閃爍計(jì)數(shù)器

這種液體狀態(tài)的有機(jī)物質(zhì)就稱(chēng)為“閃爍液”，相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器就叫做“液體閃爍計(jì)數(shù)器”，液體閃爍計(jì)數(shù)法是一種測(cè)量碳-14放射性活度、進(jìn)而推算出樣品中碳-14含量的高性?xún)r(jià)比方法。

現(xiàn)階段，隨著更高靈敏度的加速器質(zhì)譜技術(shù)的引入，更是只需提取少量殘留物即可測(cè)量，極大拓展了碳-14測(cè)年法的應(yīng)用范圍。