黄河下游-河口-邻近海域表层沉积物中木质素的特征及其示踪意义

河流输入的陆源有机碳在河口和陆架区的生物地球化学过程是全球碳循环的重要环节,对陆源有机质的输入量的估算是研究陆架区的生物地球化学过程的基础。黄河输沙量极大,为探究其携带的陆源有机质对陆架边缘海有机碳库的影响,以黄河河口及邻近渤海海域为研究对象,分析了表层沉积物中的木质素,结合总有机碳含量、总氮含量和有机碳稳定同位素评估了表层沉积物中有机碳的组成、来源和分布。8种木质素酚单体中,紫丁香基酚类(S)与香草基酚类(V)的含量比值S/V(0.63±0.31)和肉桂基酚类(C)与香草基酚类含量比值C/V(0.25±0.15),反映出研究区陆源有机碳主要来自草本被子植物。V系列中木质素酸(Ad)与木质素醛(Al)的比值(Ad/Al)V较高(0.53±0.14),表明陆源有机质的降解程度较高。利用稳定碳同位素比值δ13C和木质素含量Λ8相结合的土壤有机质-陆生维管植物-水生有机质三端元模型对陆源有机物的贡献的分析结果显示,土壤有机质、陆源维管植物和水生有机质的平均贡献分别为59.9%±15.0%、7.3%±7.0%、32.8%±11.8%。土壤在陆源有机质中的贡献占有绝对优势,可能与该区域沉积物的主要源区——黄土高原植被覆盖率低、土壤侵蚀严重有关。     

渤海中南部沉积物中生源要素的分布特征

从化学结合形式出发,对渤海中南部海区沉积物中OC、N、P、BSi等生源要素的含量进行调查分析,讨论了各生源要素的分布及其影响因素。结果表明:受陆源输入的影响,表层沉积物中各形态氮、磷及有机碳均呈现"近岸高,远岸低"的分布趋势,生物硅的含量分布则与海区浮游硅藻的分布趋势相一致;可交换态氮是总氮中较活跃的部分,占总氮的比例约为3.7%;固定态铵是总氮的主要组成部分,约占总氮的38.4%,其主要与有机质含量及黏土矿物组成有关;渤海表层沉积物中OC/BSi、ON/BSi以及OP/BSi的比值分别为2.38、0.19、0.03,低于Redfield比值,说明有机质优先于生物硅分解;OC/ON平均值在6.0~14.0之间,判断渤海沉积物中有机质受陆源输入和海洋自生共同影响;其中,有机碳主要以陆源输入为主,而有机氮在沉积物表层主要以陆源输入为主,在沉积物下层则主要来源于海洋自生。     

长江口外赤潮多发区近几十年来的古生产力记录及环境意义

选取长江口外赤潮多发区沉积物柱状样,在高分辨率测年基础上,通过有机碳、有机碳同位素(δ13C)、生物硅、绿素等多项指标的分析获得了调查海区古生产力的变化信息。并结合近几十年来营养盐浓度及组成结构的变化探讨了海洋浮游藻类组成结构的变化在海洋古环境中的记录。柱状样年代可追溯到20世纪40年代初。δ13C值在柱中的分布为-26.15×10-3~-19.5×10-3,表明有机碳为陆源与海生的混合。生物标志物在柱状样中的分布可大致分为三个阶段,50年代以前含量均较低;50年代至80年代含量均增加,表明海洋浮游藻类活动强烈且以硅藻为主,与此阶段长江口营养盐浓度迅速增加相对应;80年代以后,生物硅的含量下降至整个柱中最低水平,绿素有所降低,但高于50年代前的水平,而有机碳含量增加,表明在该时段硅藻生物量降低,其他藻类生物量有所增加,这与长江口营养盐氮盐持续增加而硅酸盐逐年降低、氮与磷的含量比值、磷与硅的含量比值迅速增大有关。沉积记录还表明此阶段陆源有机碳的贡献增强。     

北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏特征

北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积记录连续,是重建过去周边流域变化与黄海海洋环境信息的良好载体。目前围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳的研究工作多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征,对于该泥质区长时间尺度沉积有机碳埋藏过程与机制的研究相对薄弱。通过北黄海西部泥质区W03岩芯的总有机碳指标,重建了全新世以来北黄海西部沉积有机碳的埋藏特征,探讨了气候及海洋环境变化对北黄海西部沉积有机碳埋藏的控制机制。研究表明：海平面上升的停滞期（10.3～9.8 cal.kaBP）,发育硬质黏土层,有机碳以陆源输入为主（60.7%）,动荡的沉积环境导致总有机碳含量相对较低,平均含量仅为0.22%;海平面上升期（9.8～7.0 cal.kaBP）,海源有机碳的贡献增加（47.7%）,相对稳定的沉积环境有利于该时期有机碳的埋藏;高海平面以来（7.0 cal.kaBP至今）,黄海环流体系逐渐形成,陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流强度变化发生相应的改变,海源有机碳的贡献继续增加（50.0%）,总有机碳的含量升高至0.58%。北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏主要受控于海平面变化和海洋环流体系的运动。     

环雷州半岛近海表层沉积物有机碳分布及其控制因素分析

对环雷州半岛近海43个海底表层沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、沉积介质条件(包括沉积物粒度)进行了分析,探讨了沉积物TOC、TN的区域分布特征以及影响有机碳分布的主要因素。结果表明,环雷州半岛近海海域海底表层沉积物有机碳含量在0~0.79%之间,平均值为0.26%。与中国其它近海海域相比,环雷州半岛大部分近海区域海底表层沉积物有机碳含量明显偏低,为有机质贫乏区,仅雷州半岛西南部流沙湾近海海域为TOC相对高值区。总氮含量也不高,在0.011%到0.100%之间,TOC与TN存在较强的正相关性,且平面上TOC与TN分布高度重合,显示氮元素主要以有机化合物形式存在。TOC/TN比值在5.1~14.3之间,表明沉积有机质具有陆源输入和海洋自生来源的混合特征,但以雷州半岛西侧北部及东侧中部海域受陆源有机质输入影响更大。大多数站位海底沉积物粒度构成以粉砂为主、粘土次之,少数站位以砂质沉积为主。沉积物有机碳含量与粘土及粉砂含量呈弱正相关性,与沉积物pH值、Eh值及砂含量呈弱负相关性,这表明海底沉积物有机质丰度受有机质来源输入、海底氧化还原状态和沉积水动力条件(沉积物粒度)等因素综合控制。     

长江口水体胶体有机碳的季节变化

为了探讨长江口水体胶体有机碳含量的季节变化, 按季度采集长江口南支表层水样, 利用切向流超滤技术(TFF)分离水样中小胶体物质(1—5kD)、中胶体物质(5—500kD)和大胶体物质(500kD— 0.45μm), 测试分离后样品的有机碳浓度。结果表明: 长江口水体中总胶体有机碳浓度有明显的季节变化, 表现为冬季>夏季>秋季>春季, 其原因可能是冬季长江流域陆源输入增加, 水生生物生物量和生物活性减弱双方面的共同作用使得含量最高, 而春季流域陆源有机碳含量输入较少, 且流域内春汛雨量多水量大对水体中有机碳浓度具有稀释作用, 从而导致该季节胶体有机碳含量较少。总胶体有机碳在不同分子量的分配上季节差异不大, 中胶体有机碳浓度及其在总胶体有机碳中所占的比例均高于小胶体有机碳和大胶体有机碳。由于长江口胶体有机碳的含量较高, 并有明显的季节变化, 对有机碳的入海通量和生物地球化学循环发挥重要的作用。     

234 Th示踪法测定北太平洋西北海域冬季真光层中颗粒态有机碳输出通量

讨论了1997年冬季在北太平洋西北海域7个站位的表层至200m水深水柱中溶解及颗粒态234Th,颗粒态有机碳(POC)、氮(PON)及叶绿素a浓度的垂直分布剖面.溶解态、颗粒态及总的234Th的放射性在真光层中显著低于母体238U的放射性,总的234Th放射性在水深大于100m时趋于平衡.利用234Th-238U在海洋表层海水中的放射性不平衡推导出了北太平洋西北海域冬季真光层海水中234Th的平均停留时间和输出通量以及颗粒态有机碳和有机氮的输出通量.在亚北极环流区溶解态234Th的停留时间为40~50d,而在黑潮-亲潮共同影响区为20d左右.颗粒态有机碳和有机氮从真光层的输出通量范围分别为3.8~8.2和0.50~0.98mmol/(m2·d),西部海区高于东部海区,南部海区高于北部海区.在黑潮-亲潮共同影响区较高的颗粒态有机碳输出通量表明光照量及陆源营养盐物质的提供是两个决定生产力的主要因素.叶绿素a的水深分布和POC/PON的值同Redfield的比值的一致性表明这个海区的冬季颗粒物主要由浮游植物构成.北太平洋西北海域在冬季的颗粒有机碳输出通量可高于世界大洋一些海区春、夏季的颗粒有机碳输出通量.     

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。     

赤道东北太平洋沉积物中生物钡的分布特征

分析了赤道东北太平洋海域沉积物中Ba、Ti、Al和有机碳(Corg)的含量。研究表明,研究区沉积物中钡为0.198%~0.792%;采用标准陆源物质扣除法获得的生物钡(Babio)的含量为0.162%~0.764%,占沉积物中总钡含量的81.6%~96.5%,平均为88.7%,其在沉积物中的分布表现为上部一致,下部变化较大;有机碳(Corg)的含量为0.18%~0.58%,并表现为随沉积物深度的增加而降低。沉积物中Babio/Ti的比值表现为东区高于西区,且向高纬度降低的特点,而沉积物中Corg/Ti和Babio/Ti则表现为负相关关系,表明研究区沉积物中钡可能和上层海洋生产力的相关性不明显。     

末次冰期以来南海东北部陆源有机碳埋藏通量演变:海平面和季风驱动

大陆边缘盆地是大陆风化剥蚀产物的主要沉积汇,其中有机碳的埋藏通量及其控制机制的研究对于理解全球碳循环具有重要科学意义。本研究基于南海东北部台西南盆地TWS-1岩芯的AMS14C测年、总有机碳、总氮含量和稳定碳同位素组成的分析,探讨了末次盛冰期23ka BP以来南海东北部陆源有机碳的来源、历史和影响机制。与潜在物源端元对比表明,台湾是研究站位沉积物陆源有机碳的主要物源,相对海源其贡献比例约为58%,陆源物质可能主要通过海底峡谷水道和低海平面时期陆架河流输入。重建的陆源有机碳通量在末次冰消期早期(19—13kaBP)和中全新世(7—4ka BP)期间有两个峰值,分别约0.16g/(cm2·ka)和0.09g/(cm2·ka)。综合分析表明,二者分别受控于冰期低海平面时期增强的陆架风化剥蚀和全新世季风强盛期降水驱动的古台湾岛剥蚀。我们的工作表明冰期-间冰期循环中海平面和季风分别驱动的大陆边缘有机碳埋藏可能对全球碳循环和大气CO2浓度演变有重要影响。     

南海南部约30 ka来沉积有机质的生物输入特征

对位于南沙海区的1962柱状样中的有机质进行了热解色谱分析，估算了沉积有机质中水生生物输入和陆源生物输入的变化情况，得出了两种输入的高分辨率的堆积速率曲线，并依此探讨了有关的古海洋事件。发现Younger Dryas、Heinrich及Bond周期事件在本海区皆有表现，说明“西太平洋暖池”在末次冰期是不稳定的。     

Deposition Rates of Terrestrial and Marine Organic Carbon in the Osaka Bay, Seto Inland Sea, Japan, Determined Using Carbon and Nitrogen Stable Isotope Ratios in the Sediment

Carbon and nitrogen stable isotope ratios (¹³C and ¹⁵N) of surface sediments were measured within Osaka Bay, in the Seto Inland Sea in Japan, in order to better understand the sedimentation processes operating on both terrestrial and marine organic matter in the Bay. The ¹³C and ¹⁵N of surface sediments in the estuary of the Yodo River were less than –23 and 5 respectively, but increased in the area up to about 10 km from the river mouth. At greater distances they became constant (giving ¹³C of about –20 and ¹⁵N about 6). It can be concluded that large amounts of terrestrial organic matter exist near the mouth of the Yodo River. Stable isotope ratios in the estuary of the Yodo River within 10 km of the river mouth were useful indicators allowing study of the movement of terrestrial organic matter. Deposition rates for total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) over the whole of the Bay were estimated to be 63,100 ton C/year and 7,590 ton N/year, respectively. The deposition rate of terrestrial organic carbon was estimated to be 13,200 (range 2,000–21,500) ton C/year for the whole of Osaka Bay, and terrestrial organic carbon was estimated to be about 21% (range 3–34) of the TOC deposition rate. The ratio of the deposition rate of terrestrial organic carbon to the rate inflow of riverine TOC and particulate organic carbon (POC) were estimated to be 19% (range 3–31) and 76% (range 12–100), respectively.     

Origin of sedimentary organic matter in the north-western Adriatic Sea

In order to evaluate the origin and the transformation of organic matter on the shallow shelf of the NW Adriatic Sea, organic carbon, total nitrogen and stable isotope ratios of organic carbon were analysed in riverine suspended matter and sediments as well as in marine suspended and sedimentary organic matter, in marine phytoplankton and zooplankton.The deposition of organic matter is influenced by fine sediment concentration. Surface sediments were characterised by highly variable biogeochemical conditions on the sea floor, whereas sub-surface sediments showed a more homogeneous hypoxic/anoxic environment.Low C_org/N ratio and high organic carbon and nitrogen concentrations in riverine suspended organic matter indicate an important contribution of freshwater phytoplankton within rivers, particularly during low flow regimes, which adds to the marine phyto- and zooplankton at shelf locations.In order to evaluate the importance of terrestrial, riverine and marine sources of OM in shelf sediments, a three end-member mixing model was applied to shelf surface sediments using ¹³C/¹²C values for organic matter and N/C ratios. The model showed an elevated contribution of terrestrial organic substances at intermediate depths (10–15 m), mostly corresponding to an area of coarser grain-size, whereas the riverine and marine organic fractions were mainly accumulating near the coast and offshore, respectively.     

渤海东部晚第四纪环境演变及潮流沙席沉积

通过对渤海东部CD5孔岩性、生物以及年代学的地层分析,晚第四纪以来划分出2个陆相和2个海相层,两次海侵的时间段分别为39～22和9kaBP至今。CD5钻孔附近渤海潮流三角洲大约在3600～2400aBP以来开始快速沉积,形成了4·8m厚的潮流沙席,结合渤海中东部10多个钻孔资料,总结了潮流沙席的环境演变过程,自全新世海侵以来可以大致分为9～8、8～3·6～2·4、3·6～2·4kaBP以来3个阶段,而目前正处于相对稳定状态。     

菲律宾海北部19cal.kaBP以来表层海水温度变化

对菲律宾海北部E-2岩心柱(29.62°N、131.14°E,水深3 877m)进行了浮游有孔虫δ18 O分析、AMS14 C测年以及U3k7表层海水温度(U3k7-SST)的测试。结果表明,E-2岩心记录了约19cal.kaBP以来U3k7-SST变化过程,其末次冰消期整体变化过程与北大西洋高纬地区相似,记录了Heinrich 1(H1)、Blling/Allerd(B/A)和Younger Dryas(YD)等快速气候事件,同时也识别出发生于19.4～19.2和18.5～18.0cal.kaBP的2次变冷事件,说明了研究区与北大西洋气候存在遥相关;在B/A和YD阶段中发现的百年尺度气候波动及变化过程,可能反映了热带过程对研究区域的影响;E-2岩心柱末次冰消期变暖存在阶段性,其变暖时间开始于19.4cal.kaBP,而大幅升温阶段则从15.3cal.kaBP开始。     

桑沟湾及附近海域表层沉积物碳氮同位素分析及有机质来源

Naturally existing stable carbon and nitrogen isotopes are important in the study of sedimentary organic matter sources. To identify the sources of sedimentary organic matter in Sanggou Bay and its adjacent areas, which is characterized by high-density shellfish and seaweed aquaculture, the grain size, organic carbon(OC), total nitrogen(TN), carbon and nitrogen isotopic composition(δ13C and δ15N) of organic matter in the surface sediment were determined. The results showed that, in August, sedimentary OC and TN ranged from 0.17% to 0.76% and 0.04% to 0.14%, respectively. In November, OC and TN ranged from 0.23% to 0.87% and 0.05% to 0.14%, respectively. There was a significant positive correlation between OC and TN(R=0.98, P0.0001), indicating that OC and TN were homologous. In August, the δ13C and δ15N of organic matter varied from-23.06‰ to-21.59‰ and 5.10‰ to 6.31‰, respectively. In November, δ13C and δ15N ranged from-22.87‰ to-21.34‰ and 5.13‰ to 7.31‰, respectively. This study found that the major sources of sedimentary organic matter were marine shellfish biodeposition, seaweed farming, and soil organic matter. Using a three-end-member mixed model, we estimated that the dominant source of sedimentary organic matter was shellfish biodeposition, with an average contribution rate of 65.53% in August and 43.00% in November. Thus, shellfish farming had a significant influence on the coastal carbon cycle.     

长江三角洲冰后期沉积物的有机碳氮和有机碳同位素组成与古环境指示

长江三角洲的CM和HM孔揭示了冰后期以来的河床相、河漫滩—河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积环境。钻孔的有机碳、总氮和有机碳同位素δ13C以及碳酸盐组成在不同沉积相中变化规律不一致,基本上落在现代长江主要支流和干流的沉积有机质组成范围内,而偏离河口地区的表层沉积有机质组成,反映长江流域的高等植被是三角洲冰后期沉积有机质的主要来源,而水生生物有机质的贡献较少。冰后期早期河床相和晚期三角洲相的沉积有机质组成变化要大于中间的河漫滩、河口湾到浅海相沉积。冰后期沉积有机质和碳酸盐组成基本上可以反映冰后期长江流域的古气候变化特征,主要的古气候波动变化与孢粉研究结果相似;但全新世大暖期和古洪水等气候变化事件在沉积有机质组成上的反映不显著。显然,河口三角洲地区由于陆海相互作用强烈,沉积地层不连续,且沉积有机质来源比较复杂和沉积环境变化大,运用全岩有机元素和有机碳同位素以及CaCO3组成指示古环境有相当的难度和多解性,需要寻找更敏感与可靠的古气候与古环境的替代指标。     

南日群岛东部海域岩芯沉积物有机碳含量和δ13CTOC值的变化特征及古气候环境意义

2008年在南日群岛东部海域用钻机采集长度为1 004 cm的岩芯样品,测试沉积物中总有机碳（TOC）含量、稳定碳同位素比值（δ13CTOC）、碳氮比值（C/N）、碳酸盐含量以及14C数据,分析其垂直剖面上的变化特征,阐明其沉积环境和古气候的指示意义.沉积物TOC含量变化范围为0.44%～0.74%,垂直剖面上总体显示出末次冰期和全新世中期TOC含量较高,全新世早期相对稳定,而全新世中后期TOC波动范围明显增大.C/N值在5.3～14.9之间变化,平均值为8.1;δ13CTOC值范围为-23.07‰～-21.04‰,表明沉积物中的有机质以海洋自生为主,同时混有部分陆源有机质.碳酸盐含量在3.3%～10.9%之间.TOC含量、C/N比值、δ13CTOC值在岩芯垂直剖面上具有很好的相关性.14C测年数据以及各要素测值在垂直剖面上的变化特征表明：自11 250 aBP以来该海域附近古气候有可能经历了以下4个演化阶段：①11 500～9 000 aBP期间气候寒冷、海平面下降,采样点可能为浅水区或潮间带;②9 000～8 000 aBP期间为升温期,气候由寒冷转向温暖;③8 000～4 300 aBP期间,为相对稳定的暖湿期,在后期气候出现小幅的波动;④4 300 aBP至今,气候进入明显的周期性波动期,暖湿和干冷气候多次交替变化;4 300～3 000 aBP期间为相对寒冷的时期;3 000～1 800 aBP期间为较稳定温暖期,1 800～1 000 aBP期间气温快速降低,标志着研究区进入一个新的寒冷阶段,但是自1 000 aBP以来,气候又再次出现转暖的趋势.     

柴达木盆地达布逊湖地区3万年来气候演化的微古生物记录

柴达木盆地第四系富含各种生物化石，尤以介形类最为丰富。以盆地东部达布逊湖东南岸的达参1井浅部的介形类特征为基础，划分出了3万a来的9个古气候演化阶段，其中I1－I5对应于冰后期，Ⅱ1－Ⅱ4对应于末次冰期的晚冰期。这9个阶段中，26．3－20．0、12．2－10．1、8．0－4．5、3．8－2．5kaBP4个阶段生物丰度和分异度都较高，反映了当时气候温暖湿润，适于生物生长。20．3和2．8kaBP是晚更新世以来的两次气候极适宜时段，生物丰度和分异度都达到了最高，而30kaBP左右的生物突然大量灭绝和盐层开始析出是全球性的气候变冷以及青藏高原的第5次隆升的结果。     

台湾海峡南部海域夏季上升流颗粒有机碳含量的逐日变化特征

根据2004—2006年夏季台湾海峡南部海域上升流区追踪过程中观测的颗粒有机碳（POC）、叶绿素o（ehl一0）、总悬浮颗粒物（TSM）含量数据,3个年份夏季上升流区POC含量范围分别为0．1150～0．2444、0．1391—0．6508、0．1068～0．5350m/dm^3,其平均值比同年份其他断面POC含量的平均值高．POC含量及Cchl-a／CPoc值的逐日变化对上升流事件的响应较好,反映出现场生产力对颗粒态有机碳的贡献与上升流发生过程的耦合;Cehl-a／CM值与chl一0含量呈正相关,在上升流的稳定期和衰减期,二者关系表现形式有所不同,能细分上升流事件的过程;上升流区的c洲一。／Ceo。值相对偏小,反映了上升流区浮游生物的高营养转换效率．POC和TSM含量的逐日变化关系在不同年份有不同表现,TSM含量对POC含量的影响存在促进和限制的可能;颗粒有机质含量占TSM比例的变化规律不明显,CPoc／CTsM值的逐日变化不能较好地响应上升流事件;CP0c／C鸭。值与TSM含量关系均呈负相关;受陆源有机物的补充及现场有机物的生物地球化学过程的影响,c眦／cTsM值与TSM含量关系更为复杂．