九龙江口潮滩表层沉积物有机质的分布、来源及沉积环境指示意义

本研究旨在揭示九龙江口潮滩有机质含量及其来源的时空分异规律,寻找有效识别潮滩沉积环境的有机碳指标,以便更好地将有机碳应用于河口沉积微相识别和古环境研究。在九龙江口潮滩不同地貌单元,于夏季和冬季采集41个表层沉积物,进行粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和稳定碳同位素(δ¹³C)测试。结果显示：从高潮滩至低潮滩,沉积物粒度逐渐变粗,TOC、TN和C/N变小,δ¹³C值偏正。高潮滩有机质来源以陆源和红树林贡献为主,中潮滩以海源和互花米草贡献为主,低潮滩以海源贡献为主。九龙江口潮滩有机质的分布和来源受控于河口陆海相互作用的季节变化、潮滩沉积动力分异和潮滩植被分布。高潮滩与中–低潮滩之间,TOC存在显著性差异,TN、δ¹³C存在极显著性差异,因此参数组合TOC、TN和δ¹³C可作为高潮滩与中–低潮滩的有效判别指标。     

鸭绿江河口西岸潮滩沉积物有机质对流域变化的响应

河流颗粒有机质提供了陆地碳循环的重要信息以及人类活动的记录,通过河口地区沉积物有机质组成,可反映流域变化及海陆间相互作用。2010-2011年分两次于鸭绿江河口西岸潮滩采集柱样4根及表层样23个。对样品进行有机质碳氮总量(TOC、TN)、碳氮同位素(δ13C、δ15 N)及沉积物粒度测试。分析结果表明,由河口向西,有机质受改造程度加深且来源逐渐复杂化,致TOC/TN与δ13C的相关性逐渐降低,δ15 N与沉积物粒度的相关性也随之降低。文中以δ13C为主线探讨沉积物有机质的来源及运移,TOC/TN作为辅助,δ15 N则用于指示生化条件的改变。柱样的δ13 C分布与河流入海输沙密切相关,水库对入海泥沙的拦截,致河口潮滩沉积速率减缓,从而增加了沉积物中海源有机质的含量,δ13C随之增加。潮滩西侧柱样的δ15 N增加指示了生活工业污水的大量排放。此外,表层样δ13C分布的方向性,指示了西水道门口处的快速堆积及潮下带物质的向岸运移,并在西岸潮滩向岸一侧富集。     

环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源

2013年8月采集了环渤海地区35条主要河流河口表层沉积物样品,12月采集了渤海与北黄海24个表层沉积物样品,分析了其生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N),探讨该区域表层沉积物有机质特征及组成。研究表明:河流河口表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–26.4‰—–21.8‰,平均值为–24.5‰;渤海表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–23.8‰—–21.7‰,平均值为–22.3‰。河口表层沉积物TOC含量在0.06%—3.87%,平均值为1.31%;渤海表层沉积物TOC含量在0.52%—2.09%,平均值为1.08%。河流δ13C富集较轻,偏向陆源;海洋δ13C富集较重,偏向水生有机质来源。河流河口表层沉积物的δ13C值差异较明显,最大值与最小值相差4.6‰,但是流域地理位置距离近的河流δ13C值差异不大。河流河口表层沉积物δ15N在1.5‰—10.2‰,平均值为5.5‰;渤海表层沉积物δ15N在4.4‰—5.6‰,平均值为5.0‰。河流表层沉积物δ15N范围比渤海表层沉积物δ15N范围广,原因是河流受陆源有机物影响,且陆源有机物来源差异大。海洋表层沉积物δ15N相对均一,说明海洋表层沉积物δ15N受物源影响较小,体现了水体中有机质的转化和微生物活动对氮同位素的影响。本研究中表层沉积物的δ13C与δ15N没有明显的相关性,也体现了陆源有机质输入的影响。根据经典的二元模式计算,35条河流陆源有机质的贡献比例范围为10%—90%,平均值为60%;渤海陆源贡献比例范围为10%—50%,平均值为20%。河流有机质的来源以陆源有机质为主,水生有机质为辅。渤海有机质的来源以水生有机质为主,环渤海河流的陆源输入也有重要贡献。需要指出的是,有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和Corg/Ntotal对有机质来源判别有一定局限性,虽然稳定同位素有示踪性,然而其成分仍然不可避免地受到生物地球化学等过程的改造,在使用稳定同位素技术示踪物源时,须小心谨慎。     

珠江口不同沉积有机质的来源及相对含量

通过分析珠江口表层沉积物的C、N元素及C、N稳定同位素,发现其总有机碳(TOC,干重％)含量为0．06％-1．02％,其中深圳湾-内伶仃岛-澳门和珠海附近海域及香港、大亚湾附近海域表层沉积物中的TOC含量较高。总氮(TN,干重％)含量为0．03％-O．19％,TOC和TN的比值范围为1．36-7．84,反映了沉积有机质的混合来源。沉积物的^15N值为3．86‰-6．39‰,δ^13Corg值为-24．76‰--21．98‰,表明珠江口的沉积有机质主要来源于海洋有机质和陆源有机物。从河口向西,δ^13Corg值偏轻,表明由河流带入的陆源有机质受科氏力作用主要在珠江西岸沉积。     

近百年来大亚湾沉积物有机质的沉积记录及对人为活动的响应

通过对沉积物中粒度组成、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（TOC/TN）和碳、氮稳定同位素丰度（δ13C、δ15N）等的分析，结合沉积年代学信息与端元混合模型结果，解析了百年尺度下大亚湾沉积物中不同来源有机质的演变过程及控制因素。结果表明，大亚湾沉积物特性在20世纪70年代末至80年代初发生了显著改变:在此之前，TOC、TN、δ13C和δ15N表现稳定，陆源与海源有机碳的比例维持在3∶7，而自此之后，TOC与TN含量显著升高，TOC/TN持续下降，在1980—2000年和2010年至今都出现了陆源有机碳比例升高，海源有机碳比例降低的现象。上述显著变化表明大亚湾海洋环境自20世纪70年代末至80年代初已经发生了重大变化。近20年来GDP与沉积柱中TN和δ15N呈现出的显著正相关，与TOC/TN呈现出的显著负相关，表明沿岸经济的迅猛增长，水产养殖业的快速发展，周边人口的急速增加等人为活动，是造成大亚湾生态环境变化的重要原因。未来的研究应更密切关注人为活动对海湾生态环境的影响，通过法律法规约束行为，加强海湾生态环境保护与修复治理工作。     

长江口不同沉积环境沉积物中碳的分布和来源

利用2004年5月在长江口门区获得的R3、N3、S3和S1四个沉积物柱状样品,对其各种形态碳的含量和垂直分布、TOC/N值以及同位素δ13Corg值进行了分析,并结合该区域的水文悬沙特征,探讨了影响沉积物中碳埋藏的因素及其物质来源,结果表明:长江的径流量和沉积速率是影响长江口碳埋藏的两大重要因素,对各种形态碳在沉积柱中...     

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。     

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。     

秦皇岛近岸海域潮间带砂质沉积物中微塑料和重金属污染特征

基于密度分离原理，利用饱和NaCl溶液对秦皇岛近岸海域潮间带砂质沉积物中的微塑料进行了浮选和分离提取，采用显微红外光谱方法分析附着在滤膜上的微塑料颗粒形貌和材质。结合扫描电子显微镜?能谱仪(Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive Spectrometer，SEM-EDS)对微塑料样品进行微观形貌观察及微区成分的分析。并采用地累积指数(Geo Accumulation Indexes，I_geo)和富集系数(Enrichment Factors，EF)分析砂质沉积物中重金属Hg、Cd和Pb污染水平和富集特点。分析砂质沉积物中烧失量(Loss on Ignition，LOI)、总有机碳(Total Organic Carbon，TOC)、总氮(Total Nitrogen，TN)以及碳氮的稳定同位素组成(δ13C和δ15N)，探讨有机质的可能来源。结果表明:秦皇岛近岸海域潮间带砂质沉积物中有纤维类、发泡类、薄膜类3种微塑料，以纤维类的微塑料为主。微塑料表层富集有Si、Al、Mg、Fe和Ca等元素。沉积物中Hg和Cd富集水平较高，Pb富集水平较低。沉积物TOC和TN含量较低，LOI为TOC的1.6倍，δ13C、δ15N和TOC/TN的数值范围均显示有机质以海洋浮游植物藻类等海源为主。     

天然海藻场沿岸表层沉积物有机质的分布特征与来源

海藻场是生物多样性最高的生态系统之一, 其内部的沉积物有机质是支撑海藻场生物多样性的重要物质基础之一。本研究以浙江省嵊山岛北部无人村沿岸的天然海藻场为研究对象, 在大型海藻凋落期6~8月采集沉积物和端元生物样本, 分析了沉积物样本的粒径组成、总有机碳 (TOC)、总氮(TN)、碳氮比值(C/N)和碳氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N), 通过贝叶斯稳定同位素混合模型评估了沉积物有机质的来源及变化规律。结果显示, 1)海藻场沿岸沉积物中粉砂占比最大, 砂的占比最低, 沉积物类型为黏土质粉砂; 2)沉积物TOC、TN、C/N、δ¹³C和δ¹⁵N范围分别为0.70%~2.41%、0.11%~0.41%、5.53~6.48、–21.79‰~–19.60‰和1.56‰~4.26‰, 在空间分布上, TOC与TN含量均随离岸距离增加而下降; 3)沉积物粒径组成、C/N比值、δ¹³C和δ¹⁵N之间的关系显示沉积物有机质主要来源于大型海藻和浮游植物的混合贡献; 4)根据贝叶斯同位素混合模型计算结果显示, 大型海藻对沉积物有机质贡献率在2.30%~45.60%, 在空间分布上, 大型海藻对沉积物有机质的贡献率随离岸距离增加而下降; 5)海藻碎屑产生量和沉积物有机碳沉积量评估结果显示, 大型海藻产生的碎屑有机质中有11.98%进入海藻场及沿岸海域的表层沉积物中。本研究为评估海藻场碎屑的产生规模和时空分布, 以及渔业资源养护功能提供了数据支撑。     

冲绳海槽沉积物孔隙水地球化学特征及其指示意义

通过对东海外陆坡–冲绳海槽GSW1孔沉积物孔隙水δ₁₃C、δ₁₈O、δ₁₁B、δ₃₇Cl同位素和Cl_-、S O₄^2-、K₊、Na₊等离子指标的分析,探讨了沉积物早期成岩作用、流体来源、迁移和氧化环境的变化。研究发现,GSW1孔孔隙水溶解无机碳主要来自海水和有机质,SO₄^2-浓度随深度下降比较平缓,Cl_-浓度远低于海水,该孔表层沉积物中硫酸盐消耗主要由有机质硫酸盐还原作用（OSR）所控制,甲烷厌氧氧化作用（AOM）发生在4 m以下更深的层位。OSR产生的H₂S向上扩散富集并被氧化,是导致GSW1孔110～360 cm处SO ₄^2-浓度未明显下降的主要因素。孔隙水SO₄^2-浓度整体随着深度增加呈减小的趋势,表明GSW1孔沉...     

南海南沙海区沉积有机质分布特征及其指示意义

对现在过程的研究可为了解过去沉积环境演变信息提供重要线索。对南海南沙广阔海域23个现代表层沉积物样品总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量及同位素组成(δ¹³CTOC和δ15N)进行测试分析,以期通过沉积有机质的现代组成分布特征为反演其历史时空分布变化规律及其驱动机制提供参考。南沙海区表层沉积物TOC/TN(5.5～7.9,平均为6.5±0.6)和δ¹³CTOC(–21.9‰～–18.7‰,平均为–21.0‰±0.7‰)揭示了沉积有机质主要来自海源贡献;δ¹³CTOC与TOC和TOC/TN的相关性分析表明了TOC未受明显的早期成岩作用影响,因此表层沉积物TOC可用于反映现代上层海水生产力状况。南沙海区表层沉积物TOC(0.32%～0.97%,平均为0.67%±0.17%)呈现明显的西-东向分布差异,高值主要位于西部前缘地带,低值主要分布在东部海域。表层沉积物TOC的地理分布特征表明了西南夏季风对南沙海域表层海水生产力的主要调控作用—由夏季风产生的越南上升流和湄公河陆源输入带来的高通量营养盐促进了西部前缘海域浮游植物的勃发,...     

曼谷湾顶红树林区近百年来有机碳埋藏记录及影响因素

通过对曼谷湾顶红树林区柱状沉积物D1的总有机碳(Total Organic Carbon, TOC)、总氮(Total Nitrogen, TN)、稳定碳同位素(δ¹³C)及粒度等指标的分析,在210Pb建立的年代地层框架的基础上,重建了该地区近百年来有机碳的埋藏记录,并对其影响因素进行了探讨。结果表明,TOC含量和δ¹³C值变化范围分别为1.35%～2.26%,-24.18‰～-22.67‰,均自下而上表现为先增加后减少的趋势。研究区为河口型红树林,相比海洋型红树林,其沉积物中有机碳来源受红树林影响较小,这是由于受周期性涨落潮和河口径流的冲刷,较轻的红树林碳屑极易被分解或被带至外海,难以在沉积物中存储。综合研究区的环境因素,选择陆源、海源和人为源作为三端元,计算得出柱状沉积物中有机碳以人为源和海源为主,陆源贡献相对较低。1939年以来,人为源有机碳贡献不断增大;1980—2008年间,因入海河流上游修建大坝,导致入海物质通量减少,加之该时期区域气候模式发生变化,降雨量相对减少,陆源有机碳贡献相对降低。因围海造田、围海养殖等人类活动增强,人为...     

南极罗斯海柱样沉积物中有机碳和氮元素地球化学特征及其来源

南极周边海域沉积物中的有机碳和氮元素地球化学特征对于深入研究全球碳循环和海洋生态环境演变具有重要意义。本文对取自南极罗斯海的RBA08C柱状样沉积物进行了有机碳和氮元素地球化学特征分析。结果表明:RBA08C柱样中TOC含量在顶部0～12cm呈现随柱深增加而降低的趋势,自12cm以深含量总体相对稳定;TN总体具有与TOC相同的变化趋势,两者含量变化呈现较强正相关性,说明可能具有相同来源;沉积物TOC/TN比值和δ13 C值揭示RBA08C柱样有机质主要为海洋生源沉积,其含量变化应主要受控于上层水体生产力、沉积速率和氧化还原环境等因素的共同作用;RBA08C柱样的TOC埋藏率约为50%,与位于普里兹湾埃默里冰架边缘的IS-4站柱样相同,加之较为相近的TOC和TN含量及变化趋势,表明两者可能具有相近的沉积速率,其所在的海区是南极海域较重要的碳循环和碳储区。     

长江河口及邻近海域表层沉积物中铁溶解和磷释放活性的动力学表征

运用溶解动力学实验及活性连续体模型表征了长江河口至东海邻近海域表层沉积物中铁(Fe)和磷(P)的活性。通过动力学数据拟合得到了活性组分的理论含量m₀和表观速率常数k。结果表明，Fe(Ⅱ)普遍存在于表层沉积物中，这应是高活性有机络合态Fe(Ⅲ)絮凝/沉淀到沉积物中后快速还原的结果。沉积物中黏土及总有机碳（TOC）含量对Fe(Ⅱ)的m₀及其k值起重要控制作用。从长江河口至邻近海域沉积物中Fe(Ⅱ)均以FeCO₃形态为主，FeCO₃的溶解及与之相结合磷(主要为交换态P和自生P)的释放导致Fe(Ⅱ)和P具有相似的溶解动力学特征。与吸附于Fe(Ⅱ)矿物相的P相比，与Fe(Ⅱ)矿物相共沉淀的P的m₀较高，但k较低。与TOC含量较低的粗粒沉积物中的Fe(Ⅲ)相比，TOC含量较高的细粒沉积物中Fe(Ⅲ)的m₀值较小，但k值较大。以上特征是Fe不同的氧化还原过程导致的。Fe(Ⅲ)氧化物的含量(m₀)和活性(k)总体上控制着与之相结合P的含量(m₀)及溶解活性(k)。虽然传统活性Fe形态分析未能揭示出长江河口沉积物中活性Fe的富集作用，但溶解动力学表征结果表明，Fe的絮凝/沉淀导致河口沉积物中活性Fe的明显富集，且该过程主要发生在盐度明显增加的低盐度河口区。     

末次盛冰期以来南海北部神狐海域沉积有机质的组成特征及其古气候/环境意义

通过对两根沉积柱GHE27L和GHE24L的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N比值及稳定碳同位素（δ13C_org）的分析,本文探讨了21.1 ka BP以来南海北部陆坡神狐海域沉积有机质的组成特征及可能的古气候/环境信息。沉积柱GHE27L的TOC含量、TN含量、C/N比值及δ13C_org值分别为0.53%~1.81%,0.07%~0.18%,8.2~16.0和-23.6‰~-20.3‰。沉积柱GHE24L各参数则分布为0.45%~1.65%,0.09%~0.24%,5.3~12.2和-22.6‰~-20.4‰。沉积柱总体有机质的剖面变化显示,末次盛冰期以来南海北部沉积有机质具有海洋和陆地混合来源,但以海洋有机质来源为主。冰期陆源有机质对总有机质的相对贡献比全新世高。末次盛冰期南海北部气候相对干旱,C₄植被发育。全新世夏季风增强、降雨增多。自2.0 ka BP以来,人类活动对南海北部海洋初级生产力产生一定的影响。     

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。     

莱州湾沉积物有机质来源

应用C/N、δ13C、δ15N解析了莱州湾沉积物有机质来源,发现湾内有机质主要存在海洋、河口浮游植物以及陆地有机质3种来源。通过C/N、δ13C定量示踪,发现海洋浮游植物是湾内沉积物有机质的最主要来源,相对含量在41.6%—58.5%之间。河口浮游植物有机质、陆源有机质相对含量波动较大,分别在3.8%—43.8%、0—53.5%之间。海洋浮游植物有机质在整个海湾都表现出较高含量。近岸河口附近海域往往表现出高含量的河口浮游植物有机质特征,陆源有机质含量较高区域大都集中在黄河口周围海域,高河口浮游植物有机质以及高陆源有机质特征在黄河口周围海域均有出现。     

海南儋州湾红树林区沉积有机质来源及碳储量

本文测定了海南儋州湾南岸柱状沉积物的粒度、总有机质参数(TOC、C/N和 δ13C)和类脂生物标志物含量,并通过端元混合模型使用红树植物特征标志物蒲公英萜醇含量、长链正构烷烃含量和δ13C值半定量区分了海南儋州湾南岸沉积有机质来源,尤其是红树林的贡献.另外,通过估算沉积物的有机碳储量来评估儋州湾红树林区域的储碳能力.在...     

应用有机碳同位素技术研究湛江湾生态环境的变化过程

随着工业化进程的加快,湛江湾的生态环境承载力受到了极大的考验。为了解湛江湾生态环境的变化过程,文中利用湛江湾表层柱状沉积物样品中总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素、总氮含量(TN)和C/N值的测定,结合端元混合模型,分析了湛江湾沉积物中有机质的来源,探讨了沉积物有机碳同位素的主要影响因素。结果表明,湛江湾沉积物中有机质主要来源为自生藻类,同时也受一定程度陆源输入的影响。沉积序列的元素地球化学参数表明,沉积物δ13C值呈现短暂的负偏随后长期正偏的趋势。底部的负偏可能与大气CO2浓度增加有关,随后δ13C主体正偏的趋势主要受控于气候转暖、生产力增加以及富营养化程度增加的共同影响,暗示了人类活动对湛江湾的生态环境的影响逐渐加剧。其中,人类活动相关的工业、农业有机污染物排放可能是不断加剧海水富营养化的主要原因。