苏斯效应

苏斯效应是由化石燃料释放的CO₂，其中¹³CO₂贫化且不含¹⁴CO₂，导致地球大气层中碳的重同位素（¹³C与¹⁴C）浓度比率改变。 以最早提出这种效应影响放射性碳定年法精度的奥地利化学家汉斯·苏斯命名。现在苏斯效应也用于研究气候变化。这一术语最初用于描述大气层中¹⁴CO₂被稀释的现象。后来这一概念也被扩展用于¹³CO₂的贫化以及其他碳库如海洋与土壤。

碳同位素

碳元素有3种天然起源的同位素。地球的约99%的碳是碳-12 (¹²C)，大约1%是碳-13 (¹³C)，痕量的碳-14 (¹⁴C)。¹²C与¹³C是稳定同位素，而¹⁴C放射性衰变为氮-14 (¹⁴N)，半衰期为5730年。地球上的¹⁴C几乎都是大气层上部的宇宙射线产生：由一个热中子替换了¹⁴N中的一个质子产生一个¹⁴C。 极少量¹⁴C是其他放射性过程产生，如大气层核爆炸。天然¹⁴C产生与消耗达到平衡，因此大气层中¹⁴C长期保持稳定。
植物通过光合作用摄入大气中的¹⁴C。动物吃掉植物（或其他动物）而摄入¹⁴C到体内。因此，活着的植物与动物体内的¹⁴C与¹²C比率与大气层中的CO₂的相同。生物体死亡后不再与大气交换碳,因而不再摄入新的¹⁴C。放射性衰变逐渐耗掉生物体内的¹⁴C。这是放射性碳定年法的基础。
陆生植物光合作用固碳时，贫化分馏了¹³C。这种贫化在C4较为轻微，但在C3植物非常明显。绝大部分化石燃料起源于几亿年来的C3生物体。C4植物直到6百万至8百万年前才变得常见。
化石燃料如煤、石油是由几亿年至几千万年前的C3植物沉积而成。这是¹⁴C半衰期的几千倍，因此化石燃料中的¹⁴C已经完全衰变了。 化石燃料与大气层的同位素丰都相比也是亏损¹³C。所以化石燃料燃烧释放到大气层中的¹³C与¹⁴C都严重亏损。