[拼音]：tongweisu shizong

[外文]：isotopic tracer

用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂，研究化学、生物或其他过程的方法。

放射性核素或稀有稳定核素的原子、分子及其化合物，与普通物质的相应原子、分子及其化合物具有相同的化学、生物学性质。例如，含有放射性核素的食物、药物或代谢物质，与相应的非放射性的食物、药物或代谢物质在生物体内所发生的化学变化及生物学过程完全相同。可以利用放射性核素的原子作为一种标记，制成含有这种标记核素的食物、药物或代谢物质。由于放射性核素能不断地发射具有一定特征的射线；通过放射性探测方法，可以随时追踪含有放射性核素的标记物在体内或体外的位置及其数量的运动变化情况。如果用稳定核素原子作为标记，则通过探测该原子的特征质量的方法追踪。

示踪原子(又称标记原子)，是其核物理特征易于探测的原子。含有示踪原子的化合物称为标记化合物。在特殊情况下，有时也采用标记的细胞、微生物、动植物等各类标记物。

1912年G.C.de赫维西首先试用同位素示踪技术，并陆续作了许多工作。由于其开创性贡献赫维西1943年获得了诺贝尔化学奖。从30年代开始随着重氢同位素和人工放射性核素的发现，同位素示踪方法大量应用于生命科学、医学、化学等领域。同位素示踪一方面使人们的观察和识别本领提高到分子水平，另一方面广泛应用于地球环境的各类问题，甚至包括其他星球是否有生命存在之类的问题，为人们认识世界开辟了一个新的途径。国际原子能机构的一份公报指出：“从对技术影响的广度而论，可能只有现代电子学和数据处理才能与同位素相比”。

在生命科学中的应用

同位素示踪方法的应用，使人们可以从分子水平动态地观察生物体内或细胞内生理、生化过程，认识生命活动的物质基础。例如，用¹⁴C、¹⁸O等同位素研究光合作用，可以详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水，什么是从这些简单分子形成糖类等大分子的中间物，以及影响每步生物合成反应的条件等。又如，通过采用¹⁴C、³H、³²P等同位素对核酸同蛋白质相互关系的研究，不但可以了解生物体内生成核酸和蛋白质的复杂过程，甚至可以了解生物遗传是如何实现的，乃至探讨人工改造遗传特征的可能性，因而产生了分子遗传学及遗传工程等新学科（见同位素示踪在生命科学中的应用）。

在工业上的应用

在工业生产中，示踪原子为使用多种高效能的检验方法及生产过程自动控制的方法提供了可能性，解决了不少技术上和理论上的问题。下面列举几种主要应用。

金属间扩散的速度随温度而变。如用电镀的方法将¹¹⁰Ag、⁶⁴ Cu或 ⁶⁵Zn沉积在另一种金属片的表面上，在特定温度中处理一定时间后，再从该金属片依序切下许多薄层，用探测仪器或放射自显影法测定每层的放射性，便可确定银、铜或锌在上述金属片内扩散的速度，以及温度对各种金属穿透深度的影响。

用中子照射使易磨损部位的材料活化，通过测定磨下的碎屑的放射性，即可测定磨损量。

某一时刻在流管上端某处注入少量示踪剂，在流管下端另一处测定示踪剂的到达时间，再根据两处的距离即可测定流体的流速。如测定石油在输油管中的流速等。

在一定比例的镍、铬、钨混合物中，加入少量放射性¹⁸⁵W，经熔炼后，将合金表面磨光，上面覆盖底片，进行放射自显影。所得图谱显示，钨在合金中分布成树枝状的斑纹。用这种方法，可以研究金属在不同冶炼过程中（或合金在热处理前后）的结构变化。

在医学上的应用

在医学上，同位素示踪主要用于诊断疾病。例如，利用同位素示踪剂被稀释的原理测定水容量、血容量；利用示踪剂移动及其速度测定血流量、肾功能、心脏功能、血栓形成、消化道失血；利用组织器官摄取示踪剂的数量检查甲状腺功能、发现肿瘤;利用示踪剂在组织器官的分布获得脏器影像、胎盘定位;利用示踪剂同相应被测物质对某一试剂竞争结合的原理或体内元素被粒子、光子等活化的原理测定体内或血、尿等标本中的微量成分；利用示踪剂在体内被代谢的程度或速度测定胃肠道吸收、肝功能、红细胞生成及其寿命。已用于医学的同位素不下一百余种，其中最常用的有⁹⁹Tc^m、¹³¹I、¹²⁵I、¹²³I、³²P、⁵¹Cr、⁵⁹Fe、³H、¹¹³In^m 等（见核医学）。

在农业及畜牧业上的应用

示踪方法广泛应用于农业科学研究，并产生了巨大的经济效益。最主要的成果有施肥途径和肥效的研究；杀虫剂、除莠剂对昆虫和杂草的生物作用；植物激素，生长刺激素对农作物代谢和功能的影响；激素、维生素、微量元素、饲料、药物对家畜生长和发育的影响；以及用同位素标记昆虫、寄生虫、鱼及动物等所发现的这些大小动物的生命周期、迁徙规律、交配和觅食习性等（见放射性同位素在农业上的应用）。

其他应用

在物理、化学等自然科学和日益受到重视的环境科学中，示踪方法也得到广泛应用。下面是一些主要的应用例子。

例如在用暗视野检查的电子显微镜标本上，常用真空蒸发的方法涂一层镉的薄膜。加微量具有放射性的⁵¹Cr到镉中，测定一定面积薄膜的放射性。另外把含有不同重量的同一标记物的溶液在相同面积上蒸干并计数，作为标准。比较薄膜样品和标准的放射性，就可测出薄膜的重量，从而求出其厚度。此法可测出厚度薄至2.5×10^-14m的量级。

把已知放射性比活度(见放射性)的¹³³Ba标记的硫酸钡溶于水中；当溶液达到饱和以后，取出一小部分来测量其放射性比活度。从测得的放射性比活度，就可算出单位体积内硫酸钡的含量或硫酸钡的溶解度。

例如在酯类的水解过程中，究竟是酰基-氧键(a)断裂，还是烷基-氧键(b)断裂呢，用含有的氢氧化钠水溶液进行皂化后发现，标记原子进入到水后生成酸分子，而不进入到醇分子中去。这充分证明了，反应中被打开的是酰基-氧键，即是在a处断开的。

例如在制造荧光灯等接触汞的工业，需要探测空气中汞的浓度，以保证工人不会发生汞中毒。很方便的方法，就是用¹⁹⁷Hg来标记汞，然后用探测仪器测量车间空气中的放射性，检查汞有否超过最高允许浓度。

放射性核素也可用作监测沿海污染的手段。例如，以⁸²Br标记的溴化铵作为示踪剂，模拟释放到海洋中去的污水。将此示踪剂被注入到污水出口处，它的扩散和途径，反映了污水在大海中的稀释和运输。在不同水路测出的放射性位置及强度，代表特定情况下的水流图案。最后，依靠稀释曲线、水流方向及速度以及污染指示剂的消失率等数据，编成海岸不同位置的污染统计资料。

海洋湍流和大风对水流泥沙迁徙的影响是水利学工作经常需要考察的对象之一。有一种方法是将 ⁴⁶Sc吸附在离子交换树脂，其大小接近于天然砂粒，然后将其投入河口或海岸附近水中，用放射性探测仪器追踪，便可研究各种自然条件的变化（如刮风）对砂流的影响，乃至泥砂淤积的地点和速度等。

见碳－14测定年代。

参考书目

1. 赵忠尧等主编：《原子能的原理和应用》，科学出版社，北京，1956。
2. 王世真:同位素法，刘培楠等主编:《仪器分析及其在分子生物学中的应用》，第3册，科学出版社，北京，1978。

参考文章

• 同位素示踪技术、分离技术和突变体研究技术的研究结果说明了什么问题？生物知识