海洋样品中~(231)Pa和U,Th同位素的联合分离测定

本文结合已报道的U,Th分离方法和~(231)Pa分离条件建立了Th-Pa-U联合分离流程和测试技术,并用以分离测定一个锰结核和一个深海沉积物样品中的~(231)Pa,U和Th同位素含量的深度分布。用~(231)pa_(ex),~(230)Th_(ex)和~(230)Th_(ex)/~(232)Th法分别计算该锰结核的生长速率为1.5,0.9和1.5mm/Ma。U,Th和~(231)Pa的化学回收率(％)分别为40—80,80—92和60—86。     

南沙海区沉积物沉积速率的测定和沉积环境探讨

运用~(230)Th_(ex)和~(230)Th_(ex)/~(232)Th方法测定柱状样NS87—11样品的沉积速率分别为1.51cm/10~3年,1.06cm/10~3年,结合N元素的含量以及Th/U比值,氧同位素资料等讨论本沉积区的沉积环境和古气候的变化特征,认为本柱样中更新世以来经历海平面上升→下降→上升→下降→上升的格局,古气候反映暖→冷→暖→冷→暖。     

九龙江河口区表层水铀同位素的粒级分布

利用微滤和超滤技术研究了九龙江河口区表层水中铀及其同位素组成的粒级分布和地球化学行为.结果表明,溶解态(<0.4μm)中低分子量组分(<10 000 u)占主要份额,胶体态(10 000 u~0.4μm)238U所占比例不足1%,且随盐度的增加其所占份额逐渐降低.溶解态、低分子量组分和胶体态238U的比活度与盐度之间存在良好的线性正相关关系,证实它们在九龙江河口区呈现保守行为.在颗粒态(>0.4μm)中,各粒级组分238U所占份额主要受控于相应颗粒物的浓度,在盐度小于20的区域,各粒级颗粒组分238U占颗粒态的份额有如下变化次序:10~53μm>2~10μm>0.4~2μm>大于53μm,而在盐度大于30的近外海站位,该次序发生一些变化:0.4~2μm>10~53μm>2~10μm>大于53μm,最小粒级颗粒组分238U的贡献有所增加,反映了自生铀贡献的加强.九龙江河口区表层水中溶解态(包括低分子量组分和胶体态)的234U/238U)_A.R.均大于1,显示出234U过剩的特征,而各粒级颗粒组分中的234U/238U)_A.R.则接近于平衡值(1.0).这一现象与陆地岩石风化过程中水体对铀的淋滤释出量及234U的优先浸出有关.对232Th/238U质量比的研究显示,溶解态及其所包括的低分子量组分和胶体态的232Th/238U质量比均小于1,而颗粒态及其所包括的4个粒级组分中的232Th/238U质量比均大于1,反映了向外海输送过程中铀、钍地球化学行为的差异.     

海洋放射年代学的若干问题

海洋放射年代学是同位素地质学的一门分支学科.它主要是应用天然放射性核素:230Th、231Pa、234U、238U、232Th、226Ra、210Pb、14C测定珊瑚礁、鲕岩、海泥、软体动物贝壳的年龄,测定锰结核和海洋沉积物积累的速度;研究放射性元素在海水、悬浮物和沉积物中垂直和空间分布的特征;讨论放射性元素和同位素存在形式和沉淀机理;阐述海洋物质来源;探讨锰结核成因等.     

南沙海域基于234Th-238U不平衡的颗粒态有机碳输出通量研究

利用234Th-238U不平衡方法研究南沙群岛海域春季真光层颗粒动力学性质,测定了4个站位水柱中颗粒态有机碳(POC)、溶解态及颗粒态234Th和238U的含量,讨论了各站位水柱中234Th/238U)A.R.的垂直分布.运用稳态箱式模型计算各站位不同水层中溶解态234Th相对于清除至颗粒物的平均停留时间和颗粒态234Th相对于迁出作用的平均停留时间.结合POC/234ThP比值,用两种方法估算出各站位的颗粒态有机碳输出通量分别为8.51-34.94和13.28-50.06mmol·(m2·d)-1.两种方法结果一致,说明234Th是表征POC循环的良好示踪剂.     

海洋沉积物中微量铀、钍分离流程

本文以南海沉积物为对象、进行若干条件实验、拟出适合海洋沉积物中微量铀、钍分离的化学流程。用加入铀、钍同位素示踪剂~(282)U-~(228)Th的方法,测定了南海陆坡水深1,600米的沉积岩芯的铀、钍含量及其同位素的比值。     

中国近岸海域沉积物226Ra的分布特征

本文对中国7个近岸海域沉积物226Ra的分布进行了研究,结果表明珠江口表层沉积物的226Ra含量较高,其余6个近岸海域(黄河口、胶州湾、长江口、杭州湾、厦门湾、大亚湾)的226Ra含量相近。226Ra含量值显示了研究海域沉积物的“亲陆性”,但不同站位226Ra含量受物源区域、水动力作用及其他环境理化诸因素的影响。226Ra在况积物盐酸沥取相的放射性比度及总量均大于残渣相的相应数值,说明陆源物质在风化及向海迁移过程中绝大部分镭进入到水相中。元洪码头附近海域岩心中226Ra的垂直分布表明,镭发生了沉积后的再迁移。所有各相的活度比(238Ra/226U)_a.r、(226Ra/230Th)_a.r.均小于1.0,进一步证明中国近岸沉积物普遍存在226Ra-238U、226Ra-230Th不平衡现象。     

深海锰结核的放射化学研究

本文采用单柱的阴离子交换技术和α能谱测定法测量了取自中太平洋北部海域的深海锰结核样品中铀、钍同位素的放射性.结果表明,锰结核表层的231Pa和230Th放射性比它们的母体高2-3个数量级,并且由表及里换指数关系衰减.锰结核的生长速率测定为0.8-7.4mm/106a,这与锰结核本身的Fe、Mn含量及下覆沉积物的类型有关.锰结核的翻转时间测定为104-105年数量级.     

印度洋海底岩柱样品中钾、铀和钍的中子活化研究

用高灵敏度和具多元素分析能力的中子活化分析法研究了取自印度洋海底岩柱样品中钾、铀和钍的浓度,给出了它们离洋底距离而变化的分布模型,实验得出的钾和钍的变化曲线似乎与用18O/16O法以及230Th/234U法给出的古温度曲线基本相符。     

海水中234Th的超低水平液闪谱仪测定

本文提出了利用超低水平液闪谱仪测定海水中234Th的方法.海水经氢氧化铁吸附共沉淀富集后,接着用阴离子交换和TBP/煤油萃取进行Th同位素的分离与纯化.对一系列测定条件进行了详细的研究,提出了测定海水中234Th的适宜程序,即在含有234Th和产额示踪剂230Th的纯化后的5mol/dm3HNO3溶液中加入TBP/煤油进行萃取,然后用0.1mol/dm3HNO3反萃取,后者是先用契伦柯夫计数法测量234Th(通过234mPa),后加入闪烁液Hisafe 3用α/β模式测量α放射体230Th.对于α和β放射体液闪谱仪的计数效率分别为100%和55.7%±2.7%.234Th的化学回收率和总探测效率分别为70%～80%和30%～45%.该法测定海水中的234Th快速、简便和高效.     

同位素示踪技术在海洋环境研究中的应用

综合δD、δ18O、224Ra、226Ra、228R、钍系同位素和210Pb、14C等同位素示踪技术研究的最新成果,概述了同位素示踪技术在海洋水体运动、颗粒动力学、海洋生物生产力、沉积动力学、古海洋学等方面的研究进展,提出了在这一领域应重点发展的研究方向,以期推动同位素示踪技术在海洋环境研究中的应用。     

Nitrate δ15N and δ18O evidence for active biological transformation in the Changjiang Estuary and the adjacent East China Sea

The Changjiang Estuary has been considered as one of the most polluted estuaries in the world due to high nitrate (NO-3) input, especially in spring and summer. In this study, δ15N and δ18O of NO-3 , along with other chemical parameters in this area, were measured in spring to evaluate NO-3 biogeochemical processes. A simple two end-members mixing model was used to examine the relative contribution of the Changjiang River Diluted Water and marine water to NO-3 sources in the Changjiang Estuary and the adjacent East China Sea. The isotopic signals show that NO-3 behaved relatively and conservatively in Transect F and Transect P where assimilation was weak possibly due to vertical mixing, while active assimilation and weak nitrification occurred in Transect D. Spatial difference in assimilation was indicated by the～1:1 enrichment of δ15N and δ18O in the three transects, while spatial difference in nitrification was reflected by deviations of δ15 N and δ18O from assimilation line. Our results suggest that the input of the Changjiang River Diluted Water promoted NO-3 assimilation possibly by stratifying the water column which favored the phytoplankton growth.     

植物生长过程中碳同位素分馏对气候的响应

探讨C4植物的碳同位素组成对气候的响应是碳同位素示踪研究的重要任务。观察了典型的C4植物玉米生长过程的碳同位素效应，结果表明，玉米在其生长季节里碳同位素组成有明显的变化。不同部位的叶片碳同位素组成变化不一样，顶部叶片变化较大，下部叶片变化则相对较小。这种变化受温度、水分和光照强度等多种气候要素的影响。同一株玉米，其顶部的叶片δ^13C值比下部叶片要偏正，而且随着玉米的不断生长，这一现象更加明显，温度和光照强度则是引起这一现象的主要气候因子。     

太平洋结核结壳中的锶铅同位素关系研究

依据多金属结核、铁锰结壳的记录 ,研究了太平洋海水结核结壳中锶、铅同位素的关系 ,结果表明 ,太平洋海水中锶同位素与铅同位素无明显的相关性。作者认为这是由于太平洋海水中锶、铅的滞留时间相差很大 ,达 4个数量级 ,锶同位素记录了 10 0 0 0 0 a至百万年时间尺度上全球性大洋范围内海水物质来源的变化 ,而铅同位素能在较小的时间尺度上反映局部的大洋海水物质来源的信号 ,是高分辨率的物源示踪剂     

夏季大亚湾悬浮颗粒有机物碳、氮同位素组成及其物源指示

2015年夏季开展了大亚湾悬浮颗粒有机物碳（POC）、氮含量（PN）及其同位素组成的研究,结果表明,δ13C_POC和δ15N_PN的变化范围分别为-25.7‰~-17.4‰和-6.3‰~10.4‰,平均值分别为-20.2‰和8.2‰。大亚湾悬浮颗粒有机物含量及其碳氮同位素组成的空间变化反映了不同有机质来源的影响:喜洲岛附近海域表现出高POC、PN、δ13C_POC和δ15N_PN的特征,指征着浮游植物水华的主导贡献;东北部范和港附近海域具有高POC、PN、低δ13C_POC和高δ15N_PN的特征,反映了河流/河口水生有机物的影响;湾顶白寿湾附近海域的δ13C_POC和δ15N_PN出现低值,体现了陆源有机质和人类污水排放的影响。借助δ13C_POC和δ15N_PN的三端元混合模型,定量出海洋自生有机质、陆源有机质、河流/河口水生有机质等3个来源的贡献平均分别为70%、13%和17%,其中海洋自生有机质是夏季大亚湾悬浮颗粒有机物的最主要来源。从这3种来源颗粒有机物含量的空间变化看,海洋自生有机质含量由湾内向湾外减少,与初级生产力的空间变化相对应;河流/河口水生有机质含量在大亚湾东北部出现高值;陆源有机质含量在表、底层出现不同态势,表层陆源有机物含量在湾中部海域最低,而底层则呈现出自湾内向湾口增加的趋势,主要受控于离岸距离和珠江冲淡水、粤东沿岸上升流输送的影响。     

Geochemical characteristics of gases from the largest tight sand gas field (Sulige) and shale gas field (Fuling) in China

This study performed a detailed geochemical analyses of the components, stable carbon isotopes of alkane gas and CO₂, stable hydrogen isotopes of alkane gas and helium isotopes of reproducing gas from the largest tight gas field (Sulige) and shale gas (Fuling) field in China. The comparative study shows that tight gas from the Sulige gas field in the Ordos Basin is of coal-derived origin, which is characterized by a positive carbon and hydrogen isotopic distribution pattern (δ¹³C₁ > δ¹³C₂ > δ¹³C₃ > δ¹³C₄; δ²H₁ > δ²H₂ > δ²H₃), i.e., the carbon and hydrogen isotopes increase with increasing carbon numbers. Carbon dioxide from this field are of biogenic origin and the helium is crust-derived. Shale gas from the Fuling shale gas field belongs to oil-derived gas which has complete carbon and hydrogen isotopic reversal of secondary alteration origin (δ¹³C₁ < δ¹³C₂ < δ¹³C₃; δ²H₁ < δ²H₂ < δ²H₃), i.e., the carbon and hydrogen isotopes decrease with increasing carbon numbers. Such complete isotopic reversal distribution pattern is due to the secondary alteration like oil or gas cracking, diffusion and so on under high temperature. In that case, positive carbon or hydrogen isotopic distribution pattern will change into complete isotopic reversal as the temperature increases. Carbon dioxide is of abiogenic origin resulting from the thermal metamorphism of carbonates and helium is crust-derived.     

海洋铪同位素演化及其对大陆物源与洋流变化的启示

尽管海洋铪(Hf)同位素早在20世纪80年代就有报道,但直到最近几年随着分析测试技术的发展,它作为示踪陆源风化输入和洋流循环改变的新指标才越来越受到关注。综述了全球大洋Hf同位素现代分布以及新生代演化特点,其中最重要的现象是Nd-Hf同位素投影图上海水与岩石具有不一致的趋势线。在这些观测资料的基础上着重讨论了围绕海洋Hf同位素物源争议的一系列问题,阐述了海洋热液系统、大陆差异风化、洋岛陆架沉积物溶解等对海洋Hf的贡献以及Hf,Nd存留时间不一致等对海洋Hf同位素的影响等。弄清Hf的海洋地球化学行为,对深入认识海洋Hf的循环以及古海洋演化具有着重要的意义。     

南海珠江口海区人工放射性核素~(90)Sr,~(173)Cs分布特征的研究

一、调查区域与分析方法 珠江口调查海区是指北起虎门、南至北纬22°00′,东起大亚湾、西至东经113°30′的海域。设水质调查站20个,表层沉积物调查站14个,采集了3个生物样品。并在8个珠江入海口门处设水质和表层沉积物调查站。     

铵锌镉还原法测试硝酸盐氮、氧同位素方法研究

本研究利用铵锌镉还原法将海水、湖水和自来水水体中硝酸盐转化为N₂O气体测试氮、氧同位素, 结果表明当反应体系的pH值在6～8之间, NO₃^-还原为NO₂^-的转化率大于95%, NO₂^-还原为N₂O的转化率大于99%。配置5种丰度的硝酸盐氮、氧同位素标样, 将实验结果与理论值绘制校准曲线, 氮同位素校准曲线斜率为0.48, 相关性良好(R²=0.999 8), 5种丰度δ¹⁵N_N2O标准偏差在0.18‰～0.43‰之间(n=5);氧同位素校准曲线斜率为0.70, 相关性良好(R²=0.999 6), 5种丰度δ¹⁸O_N2O标准偏差在0.27‰～0.46‰之间(n=5)。铵锌镉还原法与镉柱还原法测定硝酸盐氮、氧同位素结果的精密度和准确度一致, 同时海水、湖水和自来水3种不同类型水样的硝酸盐氮、氧同位素测试数据满足实验要求, 而且在实验流程的简洁性和高效性方面更具优势。     

镭、氡同位素示踪调水调沙对黄河口水体运移及营养盐分布特征的影响

为研究调水调沙影响下的镭、氡同位素和营养盐在黄河口的分布特征,于2013年7月调水调沙期间在黄河口及其邻近海域进行了多点的连续观测。研究发现:(1)黄河口海域镭、氡同位素分布呈现明显的“分区”现象,南北两区分别为“调水调沙影响非显著区域”和“调水调沙影响显著区域”,北部海域镭、氡同位素浓度高值主要来源于陆源输入(包括河流输入和海底地下水排放);(2)调查期间,北部海域水体年龄为(2.9±1.6)d,南部海域水体年龄为(5.0±2.1)d;水龄随潮汐变化表现出涨潮时水龄增大、落潮时水龄减小的波动趋势;(3)北部海域溶解无机氮(DIN)和溶解硅(DSi)含量明显高于南部海域,而溶解无机磷(DIP)在两个区域的含量相差不大。