Kol-14 - ett strålande spårämne! Några tillämpningar i medicin och klimatforskning.

Transkript

1 Kol-14 - ett strålande spårämne! Några tillämpningar i medicin och klimatforskning. Kristina Eriksson Stenström Lunds universitet Fysiska institutionen Avd för kärnfysik By NHLBI [Public domain], via Wikimedia Commons

2 Naturligt 14 C Ett spårämne inom arkeologi och geologi Kosmisk strålning + 14 N (kväve-14) 14 C (kol-14) 14 C binds in i koldioxid (CO 2 ) i atmosfären By Harry C [CC BY-SA 3.0 ( from Wikimedia Commons Kol idag (i djur och växter): Ca 99% 12 C Ca 1% 13 C Ca % 14 C 14 C sönderfaller radioaktivt till kväve-14 Halveringstid 5730 år 14 C-halten avslöjar åldern (upp år gamla objekt kan dateras)

3 Naturligt 14 C - Spårämne dåtid Willard F. Libby Nobelpriset i kemi 1960

4 Acceleratormasspektrometri AMS små prover ger stora möjligheter

5 SSAMS på Geologen Jonkälla med kolprover Mäter förhållandet 14 C/ 13 C/ 12 C Mättid: ca 2-30 min/prov Detektionsgräns: < gram 14 C Provstorlek: 10 µg - 1 mg stabilt kol

6 14 C som spårämne i nutid? Naturligt 14 C - duger inte till nutidsdateringar! Var kommer nutida 14 C ifrån???

7 14 C i atmosfärisk CO 2 till och med idag % 14 C 14 C (promille) Något drastiskt har hänt på 1900-talet! 14 C och andra radioaktiva ämnen spreds i atmosfären % 14 C Photo courtesy of National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office Kalenderår Data from

8 14 C i atmosfärisk CO 2 år nutid 2,0 14 C-halt relativt år 1950 års värde 1,5 1,0 Före kärnvapentest Photo courtesy of National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office Kalenderår Data from I Levin et al, see

9 14 C i atmosfärisk CO 2 år nutid 2,0 14 C-halt relativt år 1950 års värde 1,5 1,0 Photo courtesy of National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office Kalenderår Data from I Levin et al, see

10 14 C i atmosfärisk CO 2 år nutid 2,0 14 C-halt relativt år 1950 års värde 1,5 1,0 Minskning av 14 C i atmosfären pga upptag i hav och biosfär Kalenderår Photo courtesy of National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office 1963: Partiellt provstoppsavtal Data from I Levin et al, see

11 Bombpulsen kan datera organiskt material från 1960-talet och framåt! 2,0 14 C-halt relativt år 1950 års värde 1,5 1,0 14 C från atmosfären binds in i levande material med kort fördröjningstid Kalenderår Data from I Levin et al, see Picture: By Harry C [CC BY-SA 3.0 ( from Wikimedia Commons

12 Bombpulsen kan datera organiskt material från 1960-talet och framåt! Picture: By Harry C [CC BY-SA 3.0 ( from Wikimedia Commons 2,0 14 C-halt relativt år 1950 års värde 1,5 1, Mät 14 C-halten Kalenderår Data from I Levin et al, see Tillämpningar i tex medicin, rättsmedicin, geologi, biologi, ekologi

13 En tillämpning av bombpulstekniken Hjärt-kärl-sjukdom: orsakar ca hälften av alla dödsfall i Europa När placken spricker Blodproppar Hjärtinfarkt Stroke By NHLBI [Public domain], via Wikimedia Commons

14 Plack i blodkärl Projekt med Isabel Goncalves och Jan Nilsson, Kardiologi, Malmö 14 C avslöjar hur länge sedan de utvecklats Genomsnittlig ålder: 5-15 år

15 Dödlighet i hjärtkärlsjukdom lägre i södra Europa än i centrala och östra Europa Medelhavsdiet nyttigare än annan europeisk mat? Vår studie: skillnader mellan portugisiska och svenska plack Svenska plack spricker lättare: är därför farligare än portugisiska Kan man koppla plackens stabilitet till dieten?

16 Analys av stabila kol-isotoper ger information om dieten Picture: By Harry C [CC BY-SA 3.0 ( from Wikimedia Commons Kol idag (i djur och växter): Ca 99% 12C Ca 1% 13C 10-10% 14C 1,09 % 1,10 % Veg Allätare 1,11 % 1,12 % Fisk, majs CO2 13C/12C

17 Problem att sära på 1,09 % 1,10 % 1,11 % 1,12 % 13 C/ 12 C Veg Allätare Fisk, majs Kväve-isotoper förfinar bilden om dieten 0,36 % 0,37 % 0,38 % 15 N/ 14 N Veg, majs Allätare Fisk

18 Plack i blodkärl Analys av stabila kol- och kväveisotoper ger information om dieten 15 N/ 14 N 13 C/ 12 C Svenskar Portugiser Portugiser äter mer fisk än svenskar Portugiser äter mer majs än svenskar Dieten avspeglas i placken! Dieten kopplar till plackens stabilitet!

19 14 C som spårämne i nutid? Vad kan 14 C göra för klimatforskningen i nutid?

20 Vad behöver vi för att må bra? FRISK LUFT och SYRE! LAGOM VARMT! SYRE KOL KOLDIOXID

21 By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons Växthusgaser påverkar temperaturen Solstrålning

22 By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons Växthusgaser påverkar temperaturen Solstrålning Värmestrålning

23 By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons Växthusgaser påverkar temperaturen Solstrålning Värmestrålning

24 Inga växthusgaser By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons : kallare klimat! Solstrålning Värmestrålning

25 Mer växthusgaser By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons : varmare klimat! Solstrålning Värmestrålning

26 By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons Människan producerar växthusgaser

27 Annat vi människor gör påverkar också klimatet! Partiklar Partiklar Förbränning ger små, små partiklar i luften som ofta innehåller kol!

28 By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons Partiklar kyler troligen klimatet! genom att reflektera solstrålning Solstrålning Partiklar

29 By No machine-readable author provided. Heikenwaelder assumed (based on copyright claims). [CC BY-SA 2.5 ( via WikimediaCommons Partiklar kyler troligen klimatet! genom att bilda reflekterande moln Solstrålning Partiklar Partiklar är skadliga för hälsan Tex, troligt samband partiklar ökad risk för hjärtinfarkt

30 Vår forskning: en pusselbit för att förstå klimatet Var kommer partiklarna ifrån? Naturliga källor Mänskliga aktiviteter Partiklar Partiklar Partiklar Partiklar

31 14 C kan avslöja var partiklarna kommer ifrån! Naturliga källor Mänskliga aktiviteter Partiklar Partiklar Partiklar Partiklar Naturligt 14 C + bomb- 14 C Inget 14 C!

32 Våra metoder Partiklar Naturliga källor Mänskliga aktiviteter

33 Våra resultat Partiklar kommer från Nya lagar som skyddar miljö, hälsa och klimat Hur partiklar påverkar klimat och hälsa

34 Så att vi alla ska kunna må bra! FRISK LUFT och SYRE! LAGOM VARMT! SYRE KOLDIOXID