海南岛南岸三亚湾海水Sr/Ca、Mg/Ca变化及对珊瑚微量元素温度计的响应

本文对海南岛南岸三亚湾2008~2009年海水的周间隔取样,用全谱直读等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析方法对其Sr/Ca、Mg/Ca比值进行了测定。结果显示其比值（Sr/Ca=8.558~9.227mmol/mol,Mg/Ca=4.924~5.403 mol/mol）与全球各大洋和主要珊瑚礁区有明显地高异常偏差,而且在春末夏初和秋末冬初两个过渡期,三亚湾海水Sr/Ca比值波动幅度比Mg/Ca相对较大,且体现了一定的差异性。在此基础上,结合海水的Sr/Ca、Mg/Ca比值在时间和地域空间上的变化对珊瑚温度计标定的影响,及对不同站点建立的珊瑚Sr/Ca温度计进行了重新校正,并与分配系数法对比分析,我们认为利用珊瑚的Sr/Ca、Mg/Ca比值重建古SST记录时必须综合考虑包括海水微量元素比值变化在内的各种影响因素对温度计标定的干扰。     

Testing coral paleothermometers (B/Ca,Mg/Ca,Sr/Ca,U/Ca andδ18O) under impacts of large riverine runoff

Sea surface temperature (SST) proxies including B/Ca, Mg/Ca, Sr/Ca, U/Ca andδ18O were analyzed in the skeleton of aPorites coral collected from the Zhujiang River (Pearl River) Estuary (ZRE). These geo...     

三亚湾海水中Sr/Ca、Mg/Ca 变化及对珊瑚微量元素温度计的响应

对海南岛南岸三亚湾海水2008~2009年周间隔取样,用全谱直读等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析方法对其Sr、Mg、Ca的含量m(Sr)、m(Mg)、m(Ca)进行了测定。结果显示,m(Sr)/m(Ca)=8.558×10-3~9.227×10-3、m(Mg)/m(Ca)=4.924~5.403,与全球各大洋和主要珊瑚礁区有明显的高异常偏差,而且在春末夏初和秋末冬初两个过渡期,三亚湾海水m(Sr)/m(Ca)波动幅度比m(Mg)/m(Ca)相对较大,且体现了一定的差异性。在此基础上,结合海水的m(Sr)/m(Ca)、m(Mg)/m(Ca)在时间和地域空间上的变化对珊瑚温度计标定的影响,对不同站点建立的珊瑚m(Sr)/m(Ca)温度计进行了重新校正,并与分配系数法对比分析,我们认为利用珊瑚的m(Sr)/m(Ca)、m(Mg)/m(Ca)重建古海水表面温度(SST)记录时必须综合考虑包括海水微量元素比值变化在内的各种影响因素对温度计标定的干扰,为进一步了解气候环境演变具有重要意义。     

热带海洋珊瑚Sr/Ca、Mg/Ca温度计的研究及其意义

珊瑚以其独特的生物学及生态学特性成为研究热带海洋环境的重要信息载体。阐明了珊瑚微量元素Sr／Ca、Mg／Ca温度计的建立基础、测定方法、研究成果、环境意义、争论问题及进一步研究的设想。多种海表温度计的对比研究,为现代和古海洋环境的重建、探索气候的变率与特征事件(冷暖、旱涝、ENSO等)的关联以及为预测未来气候变化的趋势提供科学的判据。     

滨珊瑚Sr/Ca的种间和种内差异性*

滨珊瑚骨骼的锶和钙元素的比值(Sr/Ca)是重建热带海区海水表面温度(sea surface temperature, SST)变化最常用的地球化学代用指标之一。但是, 珊瑚作为生物体, 其生理活动会对骨骼内的Sr/Ca产生干扰从而影响重建的准确度。文章采用全谱直读等离子体原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ICP-OES)技术对南海北部涠洲岛两块滨珊瑚的Sr/Ca比值进行测量, 并结合卫星观测的SST值分别建立各个珊瑚个体的Sr/Ca-SST温度计方程。结果显示: 1) 该研究采集的两种滨珊瑚(澄黄滨珊瑚和普哥滨珊瑚)的Sr/Ca值和温度计具有显著的种间差异。因此在古气候重建时, 建议古珊瑚和现代珊瑚严格使用同一种滨珊瑚; 2) 同种滨珊瑚不同个体之间的Sr/Ca也存在差异性, 一方面是由于冬、夏季的极端低、高温对珊瑚生理产生胁迫, 从而造成Sr/Ca出现异常值; 另一方面则是取样误差导致, 尤其是夏季高温和冬季低温时期; 3) 同一珊瑚个体内的不同生长轴的生长率存在显著差异, 然而Sr/Ca却没有显著的差异性, 说明不同生长轴的取样对骨骼Sr/Ca没有显著影响。最后, 文章用多样品的平均值建立Sr/Ca温度计方程, 用于减小个体之间的差异性带来的误差, 得到Sr/Ca(mmol·mol^-1)= -0.04027×SST(℃)+9.623的方程。用该温度计对涠洲岛海域的SST后报的误差为±0.6℃(1σ), 达到了古海温重建的精度需求。     

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。     

基于鲎试剂生产的中国鲎血液质量监测方法研究

为了研究中国鲎血液质量的监测方法, 实验选择9只中国鲎检测其血液中铜含量、血细胞数量、血浆蛋白含量、血淋巴蛋白含量等指标, 并进行相关性分析。结果表明, 中国鲎血液中铜含量与血细胞数相关性r=0.917, 与血浆蛋白含量相关性r=0.995, 与血淋巴蛋白含量相关性r=0.983, 均呈现极显著相关性。中国鲎血液中铜含量与血细胞数的相关关系为Y₁=6.14+0.86X(R²=0.840), 与血浆蛋白含量的相关关系为Y₂=2.08+0.78X(R²=0.989), 与血淋巴蛋白含量的相关关系为Y₃=1.87+0.62X(R²=0.966)。中国鲎血液中铜含量不但能够直接反映血蓝蛋白的含量, 而且可以反映血细胞数、血浆蛋白含量、血淋巴蛋白含量。因此, 以中国鲎血液中铜含量作为监测血液质量的指标, 可以推动中国鲎可持续采血技术的发展与完善, 对中国鲎的利用与保护具有重要意义。     

南海北部冷泉碳酸盐岩中钙质生物壳体和自生碳酸盐矿物的Mg/Ca、Sr/Ca及其环境指示

南海北部冷泉碳酸盐岩具有包裹结构和孔洞结构,并且含有丰富的生物遗迹。利用电子探针对位于不同结构单元(包裹结构和基质)的自生碳酸盐矿物和钙质生物壳体进行了Mg/Ca和Sr/Ca分析,结果显示:自生碳酸盐矿物Mg/Ca变化范围为0.50~39.19mmol/mol,平均为12.50mmol/mol,Sr/Ca变化范围为0.06~2.90mmol/mol,平均为0.53mmol/mol;钙质生物壳体Mg/Ca变化范围为1.14~84.57mmol/mol,平均为24.57mmol/mol,Sr/Ca变化范围为0.77~1.84mmol/mol,平均为1.08mmol/mol。Mg/Ca和Sr/Ca的关系显示自生碳酸盐矿物均具有低到中等的Mg/Ca、低Sr/Ca的特征,没有明显分组现象;但是钙质生物壳体却根据其在岩石中的结构位置呈现明显的分组现象,基质钙质生物壳体具有高Mg/Ca、中等Sr/Ca的特征,包裹的钙质生物壳体具有低Mg/Ca、中等Sr/Ca的特征。根据碳酸盐矿物和钙质生物壳体的Mg/Ca特征,认为基质钙质生物壳体是在甲烷渗漏环境下钙化的,无机碳酸盐矿物的出现影响了其Mg/Ca;而包裹的钙质生物壳体是在非甲烷渗漏环境下钙化的,由于生物扰动、灌洗等作用以包裹团块的形式保存在碳酸盐岩中。依据Sr/Ca在成岩过程中的变化特点推测最初形成的基质钙质生物壳体可能具有较现在高的Sr/Ca。研究结果在甲烷渗漏信息地球化学指标提取方面具有一定意义。     

黔北石膏洞9.9～4.2 kaBP石笋微量元素记录及环境意义

通过对黔北石膏洞一石笋(编号SG-1)进行碳氧稳定同位素测试和XRF元素扫描分析,结果表明研究时段内Mg/Ca、Sr/Ca和Ba/Ca比值都表现了较明显的阶段性变化:Mg/Ca比值在9.9~6.6kaBP偏低,6.6~4.2kaBP期间逐渐升高,整体变化趋势与石笋δ18 O变化趋势较为一致,呈正相关关系,表明石膏洞石笋Mg/Ca比值主要受降水的影响,即降水增多(δ18 O偏负),岩溶水在母岩中滞留时间短,Mg/Ca比值降低;反之则升高。Sr/Ca和Ba/Ca比值在8.7~4.2kaBP的变化与石笋δ13 C变化趋势一致,呈反相关关系,植被和土壤微生物活动有可能是影响石膏洞石笋Sr/Ca和Ba/Ca的主要因素。但是在9.9~8.7kaBP,Sr/Ca和Ba/Ca比值与石笋δ13 C关系复杂,有可能同时受到温度、降水、地表植被和上覆土壤等众多因素的影响。因此,运用Ba/Ca和Sr/Ca进行古气候研究时需要慎重,要注重多指标对比研究。     

印-太暖池区全新世Mg/Ca温度转换中的盐度因素

有孔虫Mg/Ca温度计是古海洋学研究中恢复古温度的重要手段之一。然而,越来越多的研究表明,Mg/Ca温度计的准确性受多种因素的影响,特别是盐度的控制十分重要。文章实测并搜集整理了印-太暖池地区全新世(大约11kaB.P.以来)1000余个浮游有孔虫Mg/Ca比值数据,分别利用包含和不包含盐度信息的两个常用转换方程求取了古海水温度,并将二者进行了对比,旨在探讨盐度因素对Mg/Ca温度计的影响。结果显示,在表层水温大约28℃以下,两个方程获得的结果几乎一致,平均差异为0.07℃;在表层水温28℃以上,二者平均相差大约1℃。此外,表层海水盐度越低,包含盐度信息的转换方程获得的古海水氧同位素的值越大。上述结果揭示盐度对该地区有孔虫Mg/Ca比值的影响效应不明显。     

滨珊瑚Sr/Ca的种间和种内差异性

滨珊瑚骨骼的锶和钙元素的比值(Sr/Ca)是重建热带海区海水表面温度(sea surface temperature, SST)变化最常用的地球化学代用指标之一。但是,珊瑚作为生物体,其生理活动会对骨骼内的Sr/Ca产生干扰从而影响重建的准确度。文章采用全谱直读等离子体原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ICP-OES)技术对南海北部涠洲岛两块滨珊瑚的Sr/Ca比值进行测量,并结合卫星观测的SST值分别建立各个珊瑚个体的Sr/Ca-SST温度计方程。结果显示:1)该研究采集的两种滨珊瑚(澄黄滨珊瑚和普哥滨珊瑚)的Sr/Ca值和温度计具有显著的种间差异。因此在古气候重建时,建议古珊瑚和现代珊瑚严格使用同一种滨珊瑚;2)同种滨珊瑚不同个体之间的Sr/Ca也存在差异性,一方面是由于冬、夏季的极端低、高温对珊瑚生理产生胁迫,从而造成Sr/Ca出现异常值;另一方面则是取样误差导致,尤其是夏季高温和冬季低温时期; 3)同一珊瑚个体内的不同生长轴的生长率存在显著差异,然而Sr/Ca却没有显著的差异性,说明不同生长轴的取样对骨骼Sr/Ca没有显著影响。最后,文章用多样品的平均值建立Sr/Ca温度计方程,用于减小个体之间的差异性带来的误差,得到Sr/Ca(mmol·mol–1)=–0.04027×SST(℃)+9.623的方程。用该温度计对涠洲岛海域的SST后报的误差为±0.6℃(1σ),达到了古海温重建的精度需求。     

蓝色荧光粉Sr2B5O9Cl:Eu2+发光特性的研究

采用高温固相法合成了近紫外光激发的蓝色荧光粉Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺,研究了SrCl₂ ·6H₂O用量和Eu²⁺浓度对其结构和发光性能的影响.随着Eu²⁺浓度的增加,其结构无明显变化,发光强度先增强后减弱,当其浓度为8mol%时,荧光粉的发光强度最大;当用Ca取代Sr时,荧光粉的发射峰从425 nm红移到453 nm. 适当过量     

STUDIES ON THE MANGROVE ECOSYSTEM OF THE JIULONGJIANG RIVER ESTUARY IN CHINA Ⅲ. ACCUMULATION AND BIOLOGICAL CYCLE OF CALCIUM AND MAGNESIUM IN Kandelia candel COMMUNITY

This is a paper dealing mainly with the accumulation and biological cycle of calcium and magnesium elements of the artificial 20-years old Kandelia candel community in the Jiulongjiang River Estuary of Fujian Province, China.The result of measurements is that the quantities of the two elements in the standing crop are (kg·ha^-1) 772.91 for Ca and 526.57 for Mg.In the biological cycle of the two elements, the annual uptakes are 174.86 for Ca and 89.30 for Mg (kg·ha^-1); the amounts of Ca and Mg returned via litter fall are estimated to be (kg·ha^-1·a^-1) 103.28 for Ca and 40.42 for Mg; the annual retention are (kg·ha^-1·a^-1) 71.58 for Ca and 48.88 for Mg, respectively.The turnover periods of Ca and Mg are 8 and 13 years, respectively.     

白令海底栖有孔虫壳体镁钙比值对水团温度的响应

底栖有孔虫壳体Mg/Ca是重建深层水团古温度的主要指标。通过分析表层沉积物样品中底栖有孔虫Uvigerina peregrina壳体的Mg/Ca和δ18 O,探讨了"Mg/Ca古温度重建方法"在白令海低温水体中的可行性及其转换函数。结果表明,利用U.peregrina壳体δ18 O换算的"结壳温度"明显低于"现代水团温度",不能客观反映温度对Mg/Ca的控制作用;可能受季节性变化的影响,水深小于150m样品中U.peregrina壳体的Mg/Ca与"现代水团温度"之间并没有表现出明显的相关性,但是,在深海区两者之间却呈现出良好的指数关系:Mg/Ca=0.69*e0.43*T。该公式指出白令海低温水体中Mg/Ca对温度的敏感性约为43%℃-1,由其估算的温度误差约为0.2℃。     

微齿喜马拉雅低额溞生长及种群增长的研究

于1990年6月在哈尔滨市东北林业大学实验林场一水池中采到微齿喜马拉雅低额溞，根据实验结果应用生物统计学方法对它的生长和种群增长进行研究。结果表明，在不同温度条件下性成熟时间与水温的关系为，雌性（10-30°C）：h=8072t^-1.313（r=0.985, P＜0.01）；雄性（5-25°C）：h=1074t^-0.855（r=0.9844，P＜0.01）。在20±1°C条件下，其体长增长模型为：l_t=3.334-2.7345e^-0.1117t。龄期（x）与年龄（t，d）的关系为：雌体：t=0.07169x²＋1.3808x-1.7361；雄体：t=0.8425x²＋2.534x-1.8600。内禀增长率（r_m）为0.4076。种群增长呈“logistic”型，其方程式为：y=3625/[1+e^{(3.848-0.164t)}]。     

离子色谱法测定海水中氯离子和硫酸根离子

氯离子和硫酸根离子是海水中重要的无机阴离子，在研究海洋生态变化、海洋循环作用过程与海洋全球气候变化等领域具有重要的指示意义。其测定方法较多，但缺少相应的测试方法。本文对测定海水中Cl^-，SO₄^2-的离子色谱方法进行了优化，选用IonPacAS14碳酸盐选择性离子色谱柱，以3.5 mmol/L Na₂CO₃+1 mmol/L NaHCO₃为流动相，可消除海水样品中碳酸盐及其他阴离子的干扰。该方法对Cl^-检出限为0.29 mg/L，线性相关系数r²=0.999 2，对SO₄^2-检出限为0.42 mg/L，线性相关系数r²=0.997 9。样品的加标回收率在95%~102%，Cl^-和SO₄^2-的相对标准偏差分别为1.92%和4.18%。该方法简便、迅速、灵敏、准确度高，可满足批量海水样品中Cl^-与SO₄^2-的准确测试。     

小长山岛3种大型海藻组织碳、氮含量和δ15N值的环境指示意义

大型海藻组织碳、氮含量及δ¹⁵N值的变化对于指示营养盐来源及营养盐评价研究具有重要的意义。为探究大型海藻组织碳、氮含量及δ¹⁵N值的变化特征,于2020年7月至2021年6月逐月分析了小长山岛潮间带孔石莼（Ulva pertusa）、角叉菜（Chondrus ocellatus）、鼠尾藻（Sargassum thunbergii）3种大型海藻组织的碳、氮含量和δ¹⁵N值的变化,并对其生长环境中海水的理化因子进行了测定。结果发现：孔石莼组织的氮含量与海水中的NO₃-N和DIN含量之间存在显著的相关性,角叉菜组织的氮含量与海水中的NH₃-N含量之间也存在显著的相关性。然而,大型海藻组织的碳含量和C/N比值与海水中的碳、氮营养盐之间并无显著的相关性。孔石莼组织的δ¹⁵N值与海水中的NO₃-N和DIN含量之间也存在显著的相关性。因此,孔石莼适于用作NO₃-N和DIN来源的指示藻种。结果指示小长山岛潮间带海水中具有供大型海藻生长利用的充足的营养盐,其主要受到生活污水和养殖排放的影响。     

基于耳石微化学的南海北部海域两种枪乌贼洄游路线初步研究

根据2016年5月于南海北部采集的中国枪乌贼（Uroteuthis chinensis）和剑尖枪乌贼（U.edulis）样本,分析其不同时期耳石微量元素的差异,推测两种枪乌贼类可能的洄游路线。研究结果表明,选取的枪乌贼样本均孵化于2015年10月-2016年2月,其中主要分布于11-12月。中国枪乌贼耳石Sr/Ca随着月份推移呈现出先降低后回升的趋势;剑尖枪乌贼耳石Sr/Ca在不同月份间有更多的变化,稚鱼期的Sr/Ca为最低;中国枪乌贼耳石的Ba/Ca值随着生长而下降,成鱼期迅速上升,剑尖枪乌贼耳石Ba/Ca由仔鱼期后开始逐渐下降,至成鱼期逐步回升。根据耳石Ba/Ca与水深关系确定了不同生长时期对应的水层,随后将对应水层的平均温度与Sr/Ca建立关系,发现除1月孵化的中国枪乌贼外其耳石Sr/Ca与水温均呈正相关,而剑尖枪乌贼耳石Sr/Ca与水温均呈负相关。根据上述结果,最后推测两种枪乌贼的洄游方式均在大陆架范围内进行南北定向洄游。     

末次冰消期临沂石笋微量元素记录及其气候意义

结合山东临沂LY石笋(发育年代17~11.4ka BP)δ18 O记录,分析了LY石笋微量元素变化特征、影响因素及其指代的气候环境变化信息。LY石笋Sr/Ca、238 U和(234 U/238 U)0变化与石笋δ18 O记录、65°N夏季太阳辐射曲线在千年尺度上变化趋势一致,较好地保存了末次冰消期早期气候环境由冷干向暖湿过渡的信息。Heinrich Event 1时期(17~14.7ka BP),石笋Sr/Ca比值和238 U含量表现为相对高值,(234 U/238 U)0表现为相对低值;Blling-Allerd时期(14.7~12.7ka BP),石笋Sr/Ca比值和238 U含量迅速减少至低值,(234 U/238 U)0呈逐渐增加的趋势;Younger Dryas时期(12.7~11.4ka BP),石笋微量元素无明显波动,Sr/Ca比值和238 U含量表现为相对低值,(234 U/238 U)0表现为相对高值。研究认为LY石笋Sr/Ca比值主要受与降雨量相关的渗流水滞留时间、水-岩相互作用和先期碳酸盐沉淀的影响,可以指示外界降雨量的变化。LY石笋238 U和(234 U/238 U)0则主要受与有效降水量有关的洞穴上覆土壤湿度和氧化还原条件的影响,大气粉尘活动可能是导致石笋238 U、(234 U/238 U)0变化与δ18 O曲线不完全协同的原因。此外,LY石笋Sr/Ca和(234 U/238 U)0变化可能还受石笋生长速率的影响,具体影响机制还有待进一步研究。     

三价钛还原法分析硝酸根氮氧同位素的方法研究

本研究利用三价钛还原法将标准样品、海水、湖水和雨水中硝酸根转化为N₂O测试其氮氧同位素值,并优化实验条件（NO^-₃浓度、试剂量、反应时间和温度等）。结果表明：4 cm³硝酸根水样（浓度约为20 μmol/dm³）,加入100 mm³TiCl₃溶液（浓度为150 g/dm³）,25 ℃反应24 h,NO^-₃还原为N₂O的平均转化率为86.3%（n=5）。5种丰度硝酸根氮氧同位素标样校准曲线斜率分别为0.947和0.617,相关系数R²分别为0.999和0.994;方法检出限的NO^-3浓度为2.5 μmol/dm³,其δ¹⁵N的标准偏差小于0.7‰(n=5),δ¹⁸O_VSMOW值的标准偏差小于2.5‰(n=5);20 μmol/dm³硝酸根样品δ¹⁵N的标准偏差小于0.5‰（n=5),δ¹⁸O_VSMOW值的标准偏差小于1.0‰（n=5）。该方法测定3种不同类型水样δ¹⁵N的标准偏差分别为0.3‰、0.6‰和0.5‰;δ¹⁸O_VSMOW的标准偏差分别为2.1‰、2.0‰和1.6‰。三价钛还原法分析水体中硝酸根氮氧同位素操作步骤简单,测试效率高,但氧同位素结果需要系统校正。