一种生物基碳-14测量方法与流程

    技术2025-02-12  47


    本发明涉及生物研究,具体地说,涉及一种生物基碳-14测量方法。


    背景技术:

    1、面对全球可持续发展的迫切需求,减少对化石燃料资源的依赖已成为时代的必然选择。中国在2020年9月22日的第75届联合国大会期间,明确提出了气候目标——2030年前碳排放达到峰值,2060年前实现碳中和,这一“双碳”目标的提出,为生物基材料的发展注入了强大的驱动力。生物基材料,作为一种环保与健康并重的新型材料,其发展潜力不可小觑,对促进生态文明建设具有深远意义。尽管目前生物基材料的生产成本普遍超出传统石油基材料,但这一差距随着科技的进步正逐步缩小。未来,随着技术创新的不断加速,尤其是生物技术、材料科学及生产工艺的突破性进展,生物基材料的成本有望大幅降低,甚至最终超越石油基材料的经济性,这将极大拓宽其市场应用领域,预示着生物基材料行业将迎来蓬勃发展的黄金时期。这一转变不仅将重塑材料产业格局,也将深刻影响全球经济的绿色发展路径。

    2、测量生物基材料的占比,是通过测量材料中的碳-14的含量来判定的。当活的生物体一死亡,就会停止摄取新的碳,所有的生物体死亡时的碳12(12c)和碳-14(14c)的比例都是一样的,而碳-14是一种天然放射性核素,半衰期为5730年,会持续衰变,通过测量碳12(12c)和碳-14(14c)的比例,可以得到生物基材料的占比。全生物基产品含有100%的放射性碳含量,而石油基产品的放射性碳含量为0%,部分成分为生物基产品的放射性碳含量则介于0%—100%之间。因此,碳-14可作为检测产品生物基含量的示踪剂,通过检测产品中碳-14的含量比,即可计算出产品的生物基含量。鉴于此,我们提出了一种生物基碳-14测量方法。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种生物基碳-14测量方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述技术问题的解决,本发明的目的在于,提供了一种生物基碳-14测量方法,使用tdcr技术与外标源技术相结合的方法,实现对生物基材料中的碳-14的准确测量,包括生物基材料样品前处理和液体闪烁计数器测量两部分;

    3、生物基材料有固体、液体等不同的形态,首先需要将生物基材料进行样品前处理;对于固体形态的材料,需要在有氧的环境下氧化燃烧成二氧化碳,然后使用装有吸收液和闪烁液的吸收瓶吸收,制作成可用液闪计数器测量的样品;对于液态的材料,如生物基汽油,如果直接加闪烁液混合,制作成可用液闪计数器测量的样品;同样的,将固态或者液态的样品也可以用苯合成的方法制成样品,将样品通过燃烧、氧化或中和技术将样品转化为二氧化碳,使用液氮收集二氧化碳后在可控制条件下与锂反应形成碳化锂被水解释放乙炔,乙炔通过净化柱,并用液氮捕获,乙炔在特殊催化剂上三聚化成苯,加闪烁液混合,制作成可用液体闪烁计数器测量的样品;具体包括如下步骤:

    4、生物基材料样品前处理:

    5、s1、根据判断生物基样品的样品形态,如果是固体的样品,则需要先经过氧化燃烧对co2进行吸收得到样品后加入8~20ml吸收型闪烁液吸收得到液闪计数器行测样品;

    6、s2、根据判断生物基样品的样品形态,如果是液体的样品,则直接加入混合8~20ml闪烁液吸收得到液闪计数器行测样品;

    7、s3、根据判断生物基样品的样品形态,如果是固态或液态的样品,可采用苯合成法制作样品后加入混合的8~20ml吸收型闪烁液吸收得到液闪计数器行测样品;

    8、液体闪烁计数器测量:

    9、s4、需要判断得到的液闪计数器行测样品的荧光计数占总计数的比值,若荧光计数占总计数的比值在3-20%之间,则使用tdcr分析方法进行绝对活度测量,后通过算法计算得到样品中的碳-14的活度;

    10、s5、若液闪计数器行测样品的荧光计数占总计数的比值大于20%,则需要使用无荧光模式加外标源方法测量,后通过算法计算得到样品中的碳-14的活度。

    11、作为本技术方案的进一步改进,所述步骤s4中,tdcr分析方法中使用具有三个光电倍增管的液体闪烁计数器来实现无荧光计数的测量;具体技术实现特征如下:

    12、1)该液体闪烁计数器配置有三个光电倍增管pmt1、pmt2、pmt3,三个光电倍增管以120°角度排列;

    13、2)通过tdcr分析方法,区分这些事件与由非放射性荧光或本底噪声引起的信号,实现无荧光计数测量,即在计算放射性活度时有效剔除非放射性因素的干扰;

    14、3)tdcr技术方法自动校正因淬灭效应(即样品中的某些成分吸收或散射荧光光子,降低光子检测效率)导致的活度测量偏差,通过分析不同符合事件的比率,可以精确计算出样品的真实放射性活度。

    15、作为本技术方案的进一步改进,所述tdcr分析方法实现对碳-14进行绝对活度测量的计算方法为:

    16、tdcr值等于三符合与双符合计数的比值

    17、

    18、其中,ct是三符合计数,即三个光电倍增管同时检测到一个有效信号时的计数;cd是双符合计数,即所有只有任意两个光电倍增管同时检测到一个有效信号时的计数的总和;call等于ct+cd的总计数,即两个或三个光电倍增管同时测到发光;ct与ct+cd的比值就是tdcr值;

    19、其中,tdcr值约等于探测效率,tdcr技术是一个绝对活度测量的一种方法,通过设备直接测量得到的tdcr数值,即可作为该样品的计数效率使用,无需在测量前用标准样品做淬灭校正曲线。

    20、作为本技术方案的进一步改进,所述液体闪烁计数器测量方法中,使用tdcr分析方法进行绝对活度测量的测量方法包括如下步骤:

    21、a1、测量三个本底样品的碳-14平均活度,记录为bkg;

    22、a2、测量三个相同样品的碳-14平均活度,记录为rs;

    23、a3、测量三个标准样品的碳-14平均活度,记录为ra;

    24、a4、计算样品中碳-14比活度与标准样品中的碳-14比活度的比值,根据这个比值计算出生物基材料的占比。

    25、作为本技术方案的进一步改进,所述液体闪烁计数器测量方法中,每个样品的测量方法如下:

    26、b1、将准备好的样品放入到具有tdcr技术的液闪计数器中进行初步测量;

    27、b2、根据初步测量结果,判断是否存在较强的荧光计数,即荧光计数占总计数的比值超过5%;

    28、b3、如果荧光计数的占比在3-20%,使用tdcr技术对样品中的碳-14进行绝度活度测量;

    29、b4、如果荧光计数的占比大于20%,使用三个光电倍增管同时计数的无荧光模式对样品进行计数,并在测量过程中使用外标源对样品进行照射,得到样品的实际淬灭程度,进而计算出样品中的碳-14绝对活度。

    30、作为本技术方案的进一步改进,所述步骤s5中,使用外标源方法对测量样品照射以实现对样品的不同淬灭程度进行测量的具体实施步骤如下:

    31、c1、将外标源以可控的方式照射到待测的生物基样品中,在测量过程中外标源移动至a点靠近样品,不测量时移动外标源到b点远离测量样品;

    32、c2、使用三个光电倍增管同时计数的无荧光模式对样品进行计数,并在测量过程中使用外标源对样品进行照射,得到样品的实际淬灭程度,进而计算出样品中的碳-14绝对活度。

    33、与现有技术相比,本发明的有益效果:

    34、该生物基碳-14测量方法中,基于14c测年原理,利用液体闪烁技术,通过检测生物基样品中碳-14的含量比,即可计算出样品的生物基含量,有助于生物基碳认证的全方位监管,有助于促进生物基产业的高质量发展。


    技术特征:

    1.一种生物基碳-14测量方法,其特征在于:使用tdcr技术与外标源技术相结合的方法,实现对生物基材料中的碳-14的准确测量,包括生物基材料样品前处理和液体闪烁计数器测量两部分;具体包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的生物基碳-14测量方法,其特征在于:所述步骤s4中,tdcr分析方法中使用具有三个光电倍增管的液体闪烁计数器来实现无荧光计数的测量;具体技术实现特征如下:

    3.根据权利要求2所述的生物基碳-14测量方法,其特征在于:所述tdcr分析方法实现对碳-14进行绝对活度测量的计算方法为:

    4.根据权利要求3所述的生物基碳-14测量方法,其特征在于:所述液体闪烁计数器测量方法中,使用tdcr分析方法进行绝对活度测量的测量方法包括如下步骤:

    5.根据权利要求4所述的生物基碳-14测量方法,其特征在于:所述液体闪烁计数器测量方法中,每个样品的测量方法如下:

    6.根据权利要求5所述的生物基碳-14测量方法,其特征在于:所述步骤s5中,使用外标源方法对测量样品照射以实现对样品的不同淬灭程度进行测量的具体实施步骤如下:


    技术总结
    本发明涉及生物研究技术领域,具体地说,涉及一种生物基碳‑14测量方法。包括生物基材料样品前处理和液体闪烁计数器测量两部分;根据生物基样品的样品形态,采用氧化燃烧、直接测量以及苯合成法分别对固态、液态、固态或液态的生物基样品进行处理获取液闪计数器行测样品;判断液闪计数器行测样品的荧光计数占总计数的比值,分别采用使用TDCR分析方法进行绝对活度测量或使用无荧光模式加外标源方法测量,后通过算法计算得到样品中的碳‑14的活度。本发明设计基于14C测年原理,利用液体闪烁技术,通过检测生物基样品中碳‑14的含量比,即可计算出样品的生物基含量,有助于生物基碳认证的全方位监管,有助于促进生物基产业的高质量发展。

    技术研发人员:郭俊鹏,王勇,周跃跃,陈坚剑
    受保护的技术使用者:上海怡星机电设备有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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