稀释技术^14C测年可靠性的研究

稀释技术~(14)C测年的关键在于本底气的稳定,稀释技术测定的最大年限取决于样品的含碳量。同一样品无机碳部分和有机碳部分的对比实验和不同测年方法的对比实验,都证明稀释技术测定的~(14)C年龄不但复现性好而且可靠。     

泥炭样品^14C年龄可靠性初步研究

本文通过对泥炭中分离出的碱不溶物、胡敏酸、富里酸等有机组分样品及未经组分分离的泥炭原样的~(14)C年龄测定,探讨了泥炭样品~(14)C年龄可靠性问题。初步认为:低灰分、低分解的泥炭,同一层位的各组分样品的~(14)C年龄,具有较明显的一致性,低灰分泥炭碱不溶物的~(14)C年龄,大多偏老于其它组分,表明其年龄是可靠的,但高灰分泥炭的碱不溶物,其年龄往往偏年轻,而胡敏酸组分的年龄则具有相对的可靠性;富里酸是最年轻的不稳定的组分,其~(14)C年龄明显年轻而不可靠,是现代碳污染的主要来源。     

南海深海沉积物14C测年和近代沉积速率的研究

根据4个箱式样的14C年龄-深度剖面,南海深海沉积物的14C地层分布具有两种模式,一种自沉积物顶面开始往下年龄逐渐递增,另一种在沉积物上部年龄几乎不变,由此向下年龄随深度递增.作者认为,前者由于含放射性物质的连续形成作用所致,后者由于含放射性物质的连续沉积作用和海底混合作用所致.所得14C年龄值未经混合作用等因素校正,故由此计算得出的沉积速率值仅代表真实沉积速率的上限,在本文中称为视沉积速率. 为了能较客观地讨论南海深海沉积物的近代沉积速率,在使用14C地层学资料时主要结合了氧同位素和碳酸盐旋回的定年资料.初步认为,南海深海沉积物的全新世沉积速率至少在千年厘米数量级内变动是无疑的.因受沉和环境的控制,沉积速率具有边缘海盆堆积速度高、横向变化大的特点.     

南海中部沉积物类型和沉积作用特征

本文以1983年10月和1984年6月两个航次期间在南海中部海域内采集的130个站位的沉积物组分全面鉴定(粒度、砂级全组分、轻重碎屑矿物、粘土矿物、有孔虫、钙质超微、放射虫、硅藻和孢粉等生物鉴定、化学定量分析、少量~(14)C测年等)为基础,以1∶300万南海中部沉积物类型图为依据,讨论了沉积物主要类型、分布和沉积作用特点。     

南海中部表层沉积物的元素地球化学

根据1983年9月—1984年7月所调查的南海中部91个表层沉积物中Fe,Mn等18种元素分析并结合其它资料的详细研究结果表明:(1)南海中部沉积物具有在近海—深海环境下形成的半深海沉积物的地球化学特征;(2)元素含量分布规律是,Al,K,Fe,Mg,Cu,Ce,Ni,Ba,Mn,Zn,Pb,N含量从陆架外缘到陆坡直至深海递增;Ca,Sr,C_(有机)从陆架外缘到陆坡含量渐增,由陆坡向深海锐减;Si和Ti含量在陆坡低、陆架外缘和深海高;(3)因子分析得出三种元素组合,即常量元素Al,Si,K,Fe,Mg,Ti,微量元素Cu,Co,Ni,Mn,Ba和Ca,Sr,C_(有机),N组合;(4)沉积物元素组成和含量的主要控制因素是沉积物类型。     

南海北部神狐海域现代沉积物正构脂肪酸来源:加权平均碳同位素的建立与应用

对南海北部神狐海域表层沉积物中脂肪酸组分进行了分析,检测到的总正构脂肪酸含量为1.80~10.16μg/g(μg脂肪酸/g干沉积物),碳数分布为C12—C32,呈偶奇优势分布,以C16和C18为主峰碳。将90cm以上层位样品进行归一化,建立加权平均碳同位素讨论正构脂肪酸来源,结果表明,短链脂肪酸(n-C14~18)具有较正的碳同位素组成(加权平均为-26.7‰^-28.2‰),反映了化学自养细菌来源;大部分长链脂肪酸(n-C21~23,nC25,n-C29~32)具有偏负的碳同位素组成(加权平均为-29.6‰^-34.1‰),反映了陆源C3高等植物来源;而另外的长链脂肪酸(n-C24&n-C26~28)和n-C19~20中链脂肪酸(加权平均碳同位素为-26.1‰^-29.3‰)则可能反映了混合来源输入。沉积物75~80cm层位陆源输入和海洋输入含量达到最低,可能和Younger Dryas冷期旋回事件有关。     

北极楚科奇海域沉积物中总糖的分布及来源

对2003年7月至9月采自北极楚科奇海域的4个站位表层沉积物及1个站位的柱状沉积物样品的总糖、总碳、有机碳、无机碳、总氮、总磷的含量进行了测定,并对其有机碳和有机氮同位素(1δ3C和1δ5N)的变化进行了研究,结果表明:北极楚科奇海域沉积物中的总糖与有机碳为明显的正相关关系,说明糖类是有机碳重要的组成部分;表层沉积物中TOC/TN平均值为9.273,1δ3C和1δ5N的平均值分别为-21.61‰和7.1‰,显示出表层沉积物中糖类物质以海洋藻类来源为主、混入部分陆源物质的分布特征;柱状样品不同深度沉积物中TOC/TN平均值为13.45,也反映出糖类物质为海洋自生和陆源输入共存的分布特征。     

洞头近海养殖水域沉积物碳含量空间分布格局

为揭示近海养殖活动在碳埋藏中的作用,对洞头近海3个不同养殖年份(2、10、30a)的紫菜养殖区沉积物总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)、水溶性有机碳(WSOC)及水溶性无机碳(WSIC)含量的空间分布格局进行了研究.近岸养殖区沉积物TOC、WSOC含量高于远岸.沉积物柱样中TOC含量在上层0~20 cm最高,而WSOC含量在下层40~60 cm最高.不同养殖年份的养殖区沉积物WSOC含量有显著差异,最高值出现在养殖30a的水域.近海养殖水域沉积物碳库中TIC含量高于TOC含量,TIC含量占总碳(TC)含量的58%,远岸TIC含量高于近岸.沉积物水溶性碳库以有机碳形式为主,WSOC含量占总水溶性碳库的73%.研究表明,洞头近海紫菜养殖区沉积物中不同形态碳含量的空间分布格局有一定差异,无机碳特别是深层无机碳对近海沉积物中碳的长期固定贡献较大.     

南海越南上升流区沉积物中溶解氧、锰和铁的垂直分布特征

2007年夏季航次对南海越南上升流区的三个站位进行现场采样,利用微电极技术测定了沉积物间隙水中的溶解氧(DO溶解氧分子)、锰(Mn2+)、铁(Fe2+)的浓度和氧化还原电位,估算了DO的通量、消耗速率和有机碳的消耗速率.在沉积物间隙水中DO浓度随深度的增加而迅速降低,渗透深度为9-48mm.在沉积物深处还检测到Mn2+和Fe2+.采用元素分析仪测定了沉积物中总有机碳(TOC)含量和总氮(TN)含量,三个站位沉积物中的TOC含量为0.7%-1.03%,TN含量为0.052%-0.10%,C/N为10.5-16.0.从C/N可以看出,该研究区域沉积物中的有机物有部分来源于陆源输入,其中一个站位位于湄公河冲淡水区域,其C/N最大.从氧化还原电位来看,三个站位的沉积环境都属于还原性环境.此研究首次测量了南海越南上升流区沉积物的氧化还原化学成分,对于认识该海区海底生物地球化学具有重要意义.     

甲烷流体活动与沉积物中碳、氮同位素组成响应——南海东北部海洋IV号地区研究

南海东沙群岛东北部海洋IV号地区GC16站重力柱状沉积物中的有机碳、总氮,以及自生碳酸盐岩矿物的无机碳同位素组成分析结果表明,甲烷流体活动区硫酸盐甲烷转换带(SMTZ—sulfate methane transition zone)是重要的生物地球化学界面,该带内沉积物中有机碳、氮与无机碳同位素组成变化明显。GC16站SMTZ上界面以下的沉积物中有机碳、氮同位素组成分别比其上的沉积物负偏1.4‰PDB和0.93‰,反映该带内甲烷缺氧氧化作用(AOM—anaerobic oxidation of methane)与氨氧化作用发育。无机碳同位素组成表明SMTZ界面之下沉积物中的自生碳酸盐岩矿物为以微生物为媒介的甲烷驱动成因,地质历史时期(至柱状沉积物底部沉积时期)曾发生过2次较强烈的CH₄流体活动;目前该区甲烷流体活动较弱,甲烷流体影响深度与SMTZ上界面一致,未能到达海底。     

甲烷流体活动与沉积物中碳、氮同位素组成响应——南海东北部海洋Ⅳ号地区研究

南海东沙群岛东北部海洋Ⅳ号地区GC16站重力柱状沉积物中的有机碳、总氮,以及自生碳酸盐岩矿物的无机碳同位素组成分析结果表明,甲烷流体活动区硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ—sulfate methane transition zone)是重要的生物地球化学界面,该带内沉积物中有机碳、氮与无机碳同位素组成变化明显。GC16站SMTZ上界面以下的沉积物中有机碳、氮同位素组成分别比其上的沉积物负偏1.4‰PDB和0.93‰,反映该带内甲烷缺氧氧化作用(AOM—anaerobic oxidation of methane)与氨氧化作用发育。无机碳同位素组成表明SMTZ界面之下沉积物中的自生碳酸盐岩矿物为以微生物为媒介的甲烷驱动成因,地质历史时期(至柱状沉积物底部沉积时期)曾发生过2次较强烈的CH4流体活动;目前该区甲烷流体活动较弱,甲烷流体影响深度与SMTZ上界面一致,未能到达海底。     

酸化过程对海洋沉积物中有机碳同位素分析的影响

海洋沉积物中有机碳同位素(δ13C)可以示踪海洋生态系统中有机质来源,对环境研究具有重要意义。分析沉积物中有机物的δ13C,需要对样品进行酸化,以去除无机碳的影响。由于不同来源的沉积物中无机碳的含量和组份存在差异,需要针对样品性质,优化酸化处理过程。本研究分别选取了无机碳含量不同的温带与热带河口、海湾沉积物样品,比较了3种不同酸化过程对有机物δ13C分析的影响。研究结果表明:方法1(酸洗法)中6%H_2SO_3和1mol/L H_3PO_4对无机碳含量较高的热带河口、海湾样品去除效率较低,而2mol/L HCl去除无机碳酸盐的效果较理想。方法2(酸蒸法)并不适用于无机碳含量较高的热带河口、海湾样品;而对于无机碳含量相对较低的温带河口、海湾样品,9h酸蒸较为适宜。方法3(非原位酸洗)的结果较方法1和方法2偏正,表明其对含13C丰富的有机组分破坏较小,且方法3中残留的酸对δ13C的分析没有影响。因此,方法3是去除海洋沉积物中无机碳较理想的方法。     

深海沉积物和海水碳交换的同位素示踪

深海沉积物和海水碳交换的同位素示踪Ｊ．Ｅ．Ｂａｎｅｒ等海洋沉积物含有较多的有机碳，对上覆水体中有机质的性质有一定的影响．普遍认为，海底沉积物可能是深层水中老而难已测定的溶解有机碳（ＤＯＣ）的来源；另外，放射性Ｃ同位素值（△１４Ｃ）和稳定Ｃ同位素比值（...     

南海北部琼东南盆地浅表层沉积物的地球化学特征及对沉积环境的指示*

南海北部琼东南盆地海底存在着巨型麻坑, 现有研究多认为其形成主要与海底流体渗漏有关。目前对琼东南盆地深海沉积物地球化学特征及麻坑区的生物地球化学过程等尚不清楚。文章选取南海北部琼东南盆地C14、C19两个站位岩心样品, 进行了总硫(TS)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)、铬还原性硫化物(CRS)及其δ³⁴S_CRS值测试, 并结合总氮/总碳(TN/TOC)比值和已发表的孔隙水中SO₄^2-浓度等进行了地球化学特征分析。研究表明: C14站位以3.91m bsf (below seafloor)为界, 上下分别存在有机质参与的硫酸盐还原反应(OSR)和甲烷厌氧氧化作用(AOM)驱动的硫酸盐还原反应(SR); 3.91m bsf以上的部位沉积物的TS、TC含量均低于3.91m bsf以下部位, 且沉积物孔隙水中SO₄^2-浓度由3.91m bsf以上的缓慢凹型减少变成3.91m bsf以下的线性减少, 说明该处成为沉积物中地球化学特征分界的明显标志; 在3.91m bsf以下, 受到甲烷渗漏的影响。C19站位沉积物中TS与TC含量由浅到深逐渐增加, 但与TN/TOC比值变化呈现几乎相反趋势, 即整个岩心以OSR为主, 并呈现出有机质早期成岩阶段的沉积现象。C14和C19两个站位柱状沉积物的δ³⁴S_CRS值变化范围分别为-50.2‰~-46.9‰和-50.1‰~-42.0‰ (V-CDT标准), 均显示出了较为偏负的硫同位素值, 表明研究区主要的生物化学过程是在相对开放体系下硫酸盐还原作用的结果, 综合说明该研究区麻坑的甲烷流体已经喷发, 目前可能处于衰退期, 甚至已经不活跃, 该结果与前人的认识基本一致。     

海洋沉积物中有机碳几个主要测定方法的比较

对海洋沉积物中有机碳的主要测定方法优缺点进行了讨论和对比。 重铬酸钾—硫酸亚铁法主要难题是在计算时无法知道沉积物中有机碳的氧化数,因而所测值不够准确。 高温燃烧法对碳酸盐含量高的样品,测定误差较大。 经改进的过硫酸钾氧化法是个比较好的方法,可连续测定沉积物中的无机碳和有机碳。     

南海中部深水中溶解氧和总无机碳的垂直分布模式及其相互关系

根据1983年9月至1984年12月4个航次的调查资料,应用非线性最小二乘迭代拟合法,得出南海中部深水中溶解氧和总无机碳的垂直分布模式——稳定态非守恒组分的一维垂直扩散-对流方程KC″-ωC′+J=0;溶解氧和总无机碳的平均拟合方差分别为±0.03ml/kg和±0.02mmol/kg。与它们相应的测量精密度很相近。同时也简要地讨论了调查海区深水中溶解氧和总无机碳之间的相互关系。结果表明,南海中部深水中的平均氧消耗与总无机碳的再生量基本相同。     

南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异

利用气相色谱法对南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中正构烷烃(n-alkanes)和脂肪酸进行测定和分析,结合粒径、比表面积(specific surface area,SSA)、有机碳(OC%)、碳稳定同位素(δ~(13)C)等参数研究有机物来源和降解状态,并对其影响因素进行分析。研究结果表明:沉积物主要以粉砂为主,平均粒径分布范围在10.97—517.21μm之间,选取的16个站位的比表面积平均值为8.05m~2/g,最大值是S23站位的24.46m~2/g,最小值是S29站位的1.73m~2/g,OC%含量在0.15—1.18之间,δ~(13)C值为–23.05‰—–21.24‰。沉积物中正构烷烃碳链的分布范围是nC_(14)—nC_(33),低碳数峰群以nC_(16)、nC_(18)为主峰碳且具有偶碳数优势,高碳数峰群以nC_(29)为主峰碳。脂肪酸的碳数分布范围是nC_(14)—nC_(30),低碳数单峰型分布,短链饱和脂肪酸(short chain saturated fatty acids,SCSFA)和单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的含量占总脂肪酸含量的70%以上,长链饱和脂肪酸(long chain saturated fatty acids,LCSFA)的含量不到10%,据此说明这两个区域有机质均以海源输入为主。在有机物保存和降解方面,海南岛附近海域有机质载荷(OC/SSA)和δ~(13)C之间的正相关,表现了良好的陆源和海源的有机物更替,但是珠江口附近海域系列样品却未见相似过程。不仅在物源更替方面,在有机质降解特征上珠江口附近海域中的有机物与海南岛附近海域和南海陆架深水区也有很大的差别。海南岛附近海域和南海陆架深水区有机质的降解符合一般规律,随着水深的增加降解程度逐渐变大,然而珠江口附近海域随着水深的增加有机质却越来越"新鲜"。结合前人对珠江口附近海域黏土矿物组成的研究,本文认为珠江口附近海域沉积物中有机质之所以会出现上述"异常"可能是因为该研究区域黏土矿物对有机质选择性吸附所导致。     

渤海表层沉积物中有机碳的分布和来源

大河影响下的陆架边缘海沉积有机碳的分布和来源是全球碳循环研究的重要内容。本研究于2012年5月采集了渤海海域的29个表层沉积物样品,分析了粒度组成、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、木质素含量和稳定碳同位素丰度(δ13C)等参数,结合基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,定量研究了沉积物中有机碳的分布和来源情况,并讨论了其影响因素。结果表明,研究区域表层沉积物中TOC含量为0.19%~0.81%,渤海中部泥质区站位(大于0.65%)明显高于其周围砂质区域站位(小于0.40%);TOC与黏土含量也有显著的正相关性,说明细颗粒沉积物容易富集有机碳。沉积有机碳的δ13C范围为-23.7‰~-21.8‰,显示沉积有机碳是海源和陆源有机碳的混合输入。木质素参数,如C/V、S/V和LPVI的数值范围显示研究区域表层沉积物中木质素主要来源于被子植物草本组织与木本组织的混合,同时有少量裸子植物的贡献。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型显示研究区域沉积物中有机碳主要来源于海洋浮游植物,平均为64%,陆源有机碳中来自土壤的贡献最高(平均为27%),C₃维管植物的贡献较少(平均为9%)。海洋浮游植物有机碳主要分布在渤海中部泥质区及离岸较远的区域,而土壤有机碳和C₃维管植物有机碳则主要沉积在河口附近及近岸区,并可以离岸输运到较远的地方。     

赤道东北太平洋沉积物间隙水中溶解有机碳的分布特征

沉积物间隙水中的溶解有机碳(DOC)是沉积物有机质矿化过程中的中间产物[1],沉积物中的有机质通过微生物水解和(厌氧)发酵等方式溶解成各类具有不同分子量的有机化合物,通常总称为溶解有机碳,并释放到沉积物间隙水中.而溶解有机碳又进一步被细菌等微生物所利用,最终被氧化为溶解无机碳,完成有机质的矿化过程.因此,沉积物间隙水中DOC的浓度是消耗和生成之间平衡的结果[1].已有的研究表明,沉积物间隙水中DOC的含量显著高于底层水体中DOC的含量,导致其向底层水体的扩散;近期的研究也表明,来自海底沉积物的DOC通量是底层水体中DOC的重要来源,是海洋有机碳储库中的重要组成之一[2~4].     

厦门西港表层沉积物的化学特征

本文根据1990年厦门西港重要站点的表层沉积物中的重金属(Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg)、有机污染物(总有机碳、石油、DDT、666)和磷(无机磷、有机磷和总磷)等测定资料,讨论了它们的地球化学性质及环境影响。结果表明,沉积物中Pb和Zn含量明显偏高,Pb、cu含量与1983年相比已有一定积累,也产生了有机污染现象。