<sup></sup>C
自然界中14C的产生与其在自然界的交换处于平衡状态。一旦含碳物质停止与外界发生交换，例如有机体(动物和植物)的死亡，碳酸盐的沉淀，那么该物质中14C得不到补充，原来的放射性14C按指数规律减少;因此根据试样中14C减少的程度，可以计算试样“死亡”的年代。
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14C也有天然来源和人工来源。
天然14C是在平流层和对流层之间的过渡带，通过二次宇宙射线的慢中子和氮原子的一种核反应生成的:
地下水科学专论
式中:p为质子。
14C只分布于和大气CO2发生交换或者不久前才脱离这种关系的各种含碳物质中。参与现代交换循环的碳称为“交换碳”。参与交换循环的碳储存库称为“交换碳储存库”，例如大气圈、生物圈和水圈。
大气层上部不断生成新的14C，这些14C不断衰减和被生物圈和水圈的物质所吸收，使大气中的14C浓度维持一种相对的动态平衡状态。水圈和部分含碳酸盐的沉积物中的14C主要来自大气CO2的溶解作用。天然的碳循环存在于大气圈、生物圈、水圈和岩石圈之间。各种含碳物质一旦与外界的碳循环停止，其所含的14C便不停地衰减而减少。不含14C的碳称为“死碳”。
人工14C来源于人工核反应，例如空中核爆炸、核反应堆和加速器等。一般天然14C产生速率比较稳定，人工14C对这一稳定性起到干扰作用。
14C的浓度单位常用现代碳百分含量(PMC或%mod)表示。
自然界所有参与碳交换循环的物质都含有14C。某一含14C的物质一旦从交换储存库转移到非交换储存库中，停止与外界发生碳交换(例如动植物死亡、钙华沉积等)，由于14C得不到补充，该物质的14C浓度将因衰变而减少。
14C衰变为稳定的氮同位素:
地下水科学专论
利用14C进行年龄测定的基本公式为
地下水科学专论
式中:t为样品停止碳交换后的时间;A0为样品14C初始浓度(取“现代碳”标准，即100%mod或13.56dpm);A为停止碳交换后在t时样品的14C浓度。式(3.32)的关系曲线如图3.18所示。
图3.18 14C衰减曲线示意图(据Faure，1986)
利用14C测定含碳物质的年龄是测定该种物质在脱离交换库停止与外界发生碳交换之后到现今的时间。地下水中的含碳物质是溶解于水中的无机碳(DIC)。由于地下水中的无机碳有多种来源，不仅来源于交换储存库，还可以通过各种水文地球化学作用而从非交换储存库获得(例如碳酸盐矿物的溶解)。来自非交换储存库的无机碳通常是不含14C的“死碳”，会使水中不含14C的溶解无机碳总量增加，从而稀释地下水中14C浓度。当地下水中的14C与CO2及碳酸盐矿物发生同位素交换时，也会引起地下水的14C浓度降低。在20世纪50～60年代核爆后，大气和土壤的14C浓度普遍升高。总之，有很多因素影响地下水的14C浓度，必须对地下水中的溶解无机碳的14C初始浓度进行校正。
目前已提出多种物理化学校正模型。在各种模型中大多引用了“校正系数”(也称为稀释系数)概念:
地下水科学专论
式中:F为校正系数;A0为“现代碳”标准的14C浓度(%mod);AΣc是A0由于化学溶解和同位素交换等改变了的14C浓度，称为地下水中溶解无机碳的初始14C浓度(%mod)。式(3.32)可以改写为
地下水科学专论
式中:Am为样品实测的14C浓度(%mod)。式(3.34)中右端第一项为经校正的年龄，第二项为年龄校正值(王恒纯，1991)。
14C的半衰期为5370±40a，用14C测定地下水年龄的上限为(5～6)×104a，可高达105a，主要适用于测定开启和半开启的含水层地下水的年龄。
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