极端干旱区胡杨生长季水分利用效率变化特征研究

 在干旱区的极端环境,植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的是看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,也就是说植物水分利用效率是其生存的关键因子之一。 就生长季胡杨叶片稳定碳同位素组成(δ13C)、胡杨叶片水分利用效率及其影响因素进行了研究。结果表明,生长季胡杨叶片δ13C值在-28.16‰±0.23‰～-26.82‰±0.22‰间变化,平均值为-27.70‰±0.13‰。胡杨各月水分利用效率在84.81±2.23～(70.97±2.40)μmolCO2·mmol-1H2O间变化,平均值为(75.69±1.31)μmolCO2·mmol-1H2O;胡杨水分利用效率变化趋势是逐渐降低。最高值出现在5月,而后不断降低,7月达到最低值。造成这种变化的原因是叶片营养物亏缺导致的叶片光合速率的减小和气温升高、土壤含水量减小以及地下水埋深加深共同导致的气孔导度的变化。     

不同水分条件下梭梭和多花柽柳苗期光合特性及抗旱性比较

在新疆墨玉县对不同水分条件下大田栽植的梭梭和多花柽柳苗期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率(WUE)、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）等光合生理指标进行了测定,同时测定了不同灌水量下梭梭和多花柽柳在不同时刻的叶片水势,以及两树种叶片的稳定碳同位素比率。结果表明:①梭梭和多花柽柳的水势在一天中的变化趋势呈“V”字型,不同处理下多花柽柳的水势日平均值略大于梭梭。②不同灌水量对梭梭和多花柽柳的水分利用效率影响不显著,在相同处理下,梭梭的水分利用效率总是大于多花柽柳。③梭梭的δ13C值为-12.65‰～-13.39‰,多花柽柳的δ13C值为-26.85‰～-27.70‰。梭梭的δ13C值显著大于多花柽柳（P<0.05）,表明梭梭的长期水分利用效率较高。④运用隶属函数综合各个指标的比较结果来看,梭梭的抗旱性强于多花柽柳。     

气袋和注射器保存不同浓度甲烷气体的时效分析

气体样品的甲烷(CH4)浓度在取样后往往不能立即测定,需用密封性容器进行保存。本研究调查了保存时间(0、12、24、48、360、720 h)和容器类型(铝箔气袋和注射器)对不同浓度(高:101.9μmol·mol-1、中:8.34μmol·mol-1、低:1.13μmol·mol-1和大气:2.12μmol·mol-1)CH4气体的影响。结果发现,两种容器中的低浓度样品在保存48 h内CH4值无明显变化,而中、高浓度样品在保存24 h后显著低于立即测定值(0 h,P<0.05)。保存15天(360 h)后,中、高浓度样品的CH4值比立即测定值减少17%~28%(气袋)和37%~38%(注射器),而低浓度样品比立即测定值增加28%(气袋)和38%(注射器),表明两种容器都不适合用来长期保存CH4样品。不同浓度样品的CH4值均随保存时间呈线性变化,其变化速率可用样品-大气间的CH4浓度差线性方程拟合,拟合度达99%以上。这些高拟合度线性方程可用于推算样品的初始浓度。     

台风“灿鸿”期间中国东部沿海城市降水中稳定同位素的变化及影响因素

为探讨极端天气降水中稳定同位素的变化,应用2015年9号台风“灿鸿”影响期间中国东部沿海城市台北、温岭、海宁、南通降水中稳定同位素资料,分析降水中稳定同位素的时空变化。结果表明：台风“灿鸿”影响期间,台北降水的δ18O平均值为-4.40‰,为最高值;温岭降水δ18O的平均值最低,为-9.80‰;海宁与南通降水的δ18O平均值居于两者之间,分别为-8.83‰和-7.88‰。4地降水δ18O均呈现出2个阶段的“厂”型变化特征。“灿鸿”降水δ18O值在时空分布上冲刷效应明显,采样站点距离台风中心越近降水δ18O值越低d值越高。台风灿鸿影响期间整个降水过程以湿润的热带海洋气团为主,台北阶段1降水受台风外围云系影响,降水的冲刷程度较轻,δ18O值偏高;台北阶段2降水与温岭降水受单一水汽团冲刷效应影响,降水δ18O不断降低;海宁和南通与灿鸿中心的距离基本相似,且水汽源相同,降水δ18O值波动比较接近。     

党河流域敦煌盆地地下水补给与演化研究

综合应用水文地球化学指标和稳定同位素技术研究了党河流域敦煌盆地地下水补给和演化规律。岩盐、石膏及芒硝等矿物的溶解对Na⁺、Ca²⁺、Cl^-及SO₄^2-离子浓度影响较大。阳离子交换作用明显,地下水中Mg²⁺和Ca²⁺浓度增加,并与碳酸盐发生沉淀,导致HCO₃^-减少。地下水的δ¹⁸O值介于-12.1‰~-7.5‰,δ²H值变化范围为-84.3‰~-61.5‰,指示了盆地不同地带地下水补给来源不同。潜水δ¹⁸O和δ²H数值随着地下水径流路径方自西南到东北越来越富集,反映了蒸发浓缩效应,南湖、盆地南部潜水同位素与河水相近,体现了现代补给。相比之下,承压水稳定同位素相对贫乏,指示过去寒冷时期的补给。该研究可以为敦煌区域地下水资源规划和管理提供一定的借鉴意义。     

西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成的时空变化

从2006 年9 月至2007 年6 月间对西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成(δ¹³CDIC) 及 其相关的水体理化参数进行了一个水文年的季节性采样调查。夏、秋两季δ¹³CDIC 平均值(-13. 91‰、-13.09‰) 小于春、冬季节(-11.71‰、-12.26‰), 呈现出明显的季节性。δ¹³CDIC 与温度 呈负相关(p = 0.000; r = -0.646), 而与氧化还原电位正相关(p = 0.000; r = 0.569), 表明河段 表层水体δ¹³CDIC 受到季节性变化的水体理化性质等河道有机质氧化分解条件的控制; 夏季洪水期δ¹³CDIC 与航测距离呈正相关, 而春季枯水期的δ¹³CDIC 与航测距离负相关。δ¹³CDIC 的这种时空变异证明了研究河段河- 海作用过程影响了水体的理化性状进而控制了河道表层水体DIC 的性质。研究河段δ¹³CDIC 的上述时空分布规律与流域所处的地理环境关系密切, 汛期的夏季受陆源有机质的强烈分解作用的影响, DIC 的同位素组成向海洋方向变轻; 枯期的春季因海洋作用加强以及咸潮的入侵, 河道DIC 的同位素组成向海洋方向变重。     

哈萨克斯坦东部水体氢、氧同位素和水化学特征

哈萨克斯坦是中亚干旱-半干旱地区最大的内陆国家,东部以阿尔泰山、天山与我国相隔,区内河流众多,是该国水资源的主要来源地,额尔齐斯河、伊犁河是中哈两国重要的跨境河流。通过对哈萨克斯坦东部不同区域河水和湖水的主要离子、氢、氧同位素分析,初步研究了该区域的水化学和同位素空间分布特征及其对地表水循环的指示意义。结果表明：哈萨克斯坦东部河水离子组成以HCO3-Ca为主,局部有HCO3-Na水型分布。湖水以SO4-Na为主,有少量HCO3-Ca和SO4-Ca型水。研究区内水体Ca2+、Na+、SO42-均表现出南北低中间高的空间特征。河水氢、氧同位素变化范围分别为-123.46‰～-71.22‰和-16.09‰～-10.21‰,湖水氢、氧同位素变化范围分别为-97.82‰～-9.20‰和-12.74‰～2.44‰。额尔齐斯河河水与周围补给水体的氢、氧同位素差异显著,表明其主要来源于上游补给。河水和湖水氢、氧同位素关系式分别为δD=7.546×δ18O+3.507和δD=5.737×δ18O-24.14,且河水氢、氧同位素与经、纬度显著相关,反映了明显的内陆效应,而湖水氢、氧同位素的变化则主要反映了水体的蒸发程度,水体氢、氧同位素变化敏感地示踪了该区域水体的来源与循环特征。     

猪野泽沉积物有机地球化学指标与花粉组合的关系及其对环境变化的响应

探讨晚冰期以来猪野泽沉积物中的总有机碳（TOC）、碳氮比（C/N）、有机碳同位素（δ13C）3种有机地球化学指标与花粉组合之间的相互关系。结果表明,猪野泽沉积物中有机地球化学指标和孢粉组合对环境变化的响应程度不同,3种有机地球化学指标对环境变化的整体趋势反应敏感,孢粉组合适于对细节变化的分析。猪野泽沉积物整个剖面中（除~13.0 cal ka BP之前的底部砂层沉积段外）TOC和C/N较低值,δ13C较高值,对应总花粉浓度较低时期;TOC和C/N较高值,δ13C较低值,对应总花粉浓度较高时期。     

高精度热电离质谱（TIMS）在南极陨石研究中的应用前景

热电离质谱（TIMS）是同位素地球化学研究中传统、可靠、分析精度高的主要测试仪器之一,尤其对于微量样品的高精度同位素比值测定,以其高精度和高灵敏度获得广泛的认可,这一特征在天体化学微量样品同位素研究中具有广阔的应用前景。目前,新型TRITON TIMS质谱仪已实现了Re–Os,Cr,Sr,Nd,Pb等同位素的高精度测定。采用TIMS测定Sr同位素比值的Sr含量范围可由10pg—100ng以上,87Sr/88Sr比值测定精度可达到5‰—5ppm;LaJolla Nd同位素标样测试结果为：143Nd/144Nd=0.511842±0.000005（2SE,n=28）,143Nd/144Nd比值测定精度最佳可达2ppm;207Pb–204Pb双稀释剂法对Pb含量为5—20ng样品测定,外部精度206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别达到±0.0034、±0.0046和±0.0100（2SE,n=28）;负离子状态（NTIMS）下对Os含量低至几—几十pg的样品测定187Os/188Os比值精度可达0.2‰以内,对Os含量为ng级的样品,187Os/188Os比值精度好于20ppm;Cr同位素比值50Cr/52Cr,53Cr/52Cr,54Cr/52Cr的分析精度分别可达到1ppm,2ppm,2ppm（2SD）以内。这些方法涵盖了亲石元素、亲铁元素,长寿命放射性同位素和短寿命灭绝核素的同位素研究,为我国南极陨石的深入研究提供了有力技术保障。     

湖光岩玛珥湖晚全新世人类活动的叶蜡烷烃及其碳同位素沉积记录

通过对广东省湛江市湖光岩玛珥湖晚全新世沉积物中叶蜡烷烃（n-C₂₉,n-C₃₁,n-C₃₃）及其碳同位素（δ^{13C）进行分析,探讨该湖区约3.5 ka BP以来的植被变化历史,重点讨论了人类活动对该区域植被变化可能带来的影响。叶蜡烷烃δ13区C₃植物占绝对优势,表现为典型的C在1.7 ka BP以前偏轻,例如长链烷烃碳同位素在1.78 ka BP为-33.27 ‰,表明湖C₃型生态系统;在1.7 ka BP之后碳同位素明显快速偏重,在1.63 ka BP为-28.26‰,指示了C₄植物出现和C₄比例上升的过程。C₄植物的出现通常指示气候的干旱化,但是烷烃P_aq和ACL指数（平均链长）则显示湖区气候可能在1.7 ka BP后变湿润。通过与研究区甘蔗的同位素和ACL指数的比较分析,推测这一矛盾现象可能与湖区开始有一定规模的甘蔗种植活动有关。}     

西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料，通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代；同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m层段δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数，以U-Th年龄为基础，结合δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数均在16~17 m之间明显降低这一特点，得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a前，不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka）之上，全新世礁体的厚度为16.7 m。考虑研究区域新构造活动相对稳定，以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致，琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m，推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m，即西沙群岛海域7 900 a前的海平面在现代海平面以下约13.8 m，近7 900 a以来海平面上升了至少13.8 m。这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。     

南极大气CO_2、CH_4和N_2O本底趋势特征分析

对南极大气温室气体CO_2(含δ~(13)C-CO_2和δ~(18)O-CO_2)、CH_4和N_2O长期测值进行比较分析。结果表明,南极是全球大气温室气体浓度(CO_2稳定同位素丰度值)随纬度分布变化中的最低(高)区域。南极大气温室气体浓度值变化趋势、年增长率与全球整体上一致,但在具体数值上存在差异。南极CO_2平均年增长率(1958—2014年)为(1.43±0.59)mg·L~(–1)·a~(–1),低于同期赤道(1.51±0.72)mg·L~(–1)·a~(–1),但1980—2014年和2000—2014年年增长率均高于南半球中纬度地区。δ~(13)C-CO_2和δ~(18)O-CO_2丰度趋势揭示了化石燃料排放和全球尺度过程对CO_2的影响,但南极是受影响最小的区域。1983—2014年南极CH_4平均增长率为(6.2±4.9)μg·L~(–1)·a~(–1),低于北半球中纬度(6.5±5.6)μg·L~(–1)·a~(–1)而高于赤道(5.6±5.3)μg·L~(–1)·a~(–1)和南半球中纬度(6.1±4.9)μg·L~(–1)·a~(–1),这与CH_4人为排放增强主要在北半球中纬度地区而显著被OH氧化在赤道和中纬度地区的事实是吻合的。南极N_2O平均年增长率为(0.87±0.15)μg·L~(–1)·a~(–1)(2005—2013年),与南半球中纬度地区接近但低于北半球而高于赤道地区。     

Isotopic composition of precipitation over Arid Northwestern China and its implications for the water vapor origin

In order to reveal the characteristics and climatic controls on the stable isotopic composition of precipitation over Arid Northwestern China, eight stations have been selected from Chinese Network of Isotopes in Precipitation (CHNIP). During the year 2005 and 2006, monthly precipitation samples have been collected and analyzed for the composition of δD and δ18O. The established local meteoric water line δD=7.42δ18O+1.38, based on the 95 obtained monthly composite samples, could be treated as isotopic input function across the region. The deviations of slope and intercept from the Global Meteoric Water Line indicated the specific regional meteorological conditions. The monthly δ18O values were characterized by a positive correlation with surface air temperature (δ18O (‰) =0.33 T (℃)–13.12). The amount effect visualized during summer period (δ18O (‰) = –0.04P (mm)–3.44) though not appeared at a whole yearly-scale. Spatial distributions of δ18O have properly portrayed the atmospheric circulation background in each month over Arid Northwestern China. The quantitative simulation of δ18O, which involved a Rayleigh fractionation and a kinetic fractionation, demonstrated that the latter one was the dominating function of condensation of raindrops. Furthermore, the raindrop suffered a re-evaporation during falling processes, and the precipitation vapor might have been mixed with a quantity of local recycled water vapor. Multiple linear regression equations and a δ18O–T relation have been gained by using meteorological parameters and δ18O data to evaluate physical controls on the long-term data. The established δ18O–T relation, which has been based on the present-day precipitation, could be considered as a first step of quantitatively reconstructing the historical environmental climate.     

Stable isotopic composition of riverine dissolved inorganic carbon of the Xijiang River Inner Estuary

For researching the spatio-temporal variation of the stable isotopic composition of the riverine dissolved inorganic carbon (DIC), we had carried out a survey throughout the hydrologic year during which the δ13CDIC of the surface water and its physicochemical pa-rameter were examined along the Xijiang River Inner Estuarine waterway from September 2006 to June 2007. There was a striking seasonal variation on the average δ13CDIC, as the average δ13CDIC in summer (?13.91‰) or autumn (?13.09‰) was much less than those in spring (?11.71‰) or winter (?12.26‰). The riverine δ13CDIC was controlled by decomposed condition of the riverine organic matter linking the seasonal variation of the physicochemical parameter in the surface water according to the correlation analysis which indicated notable relations between δ13CDIC and water temperature (p = 0.000; r = ?0.569) or between δ13CDIC and oxide-reduction potential (p = 0.000; r = 0.646). The striking positive correlation between δ13CDIC and the sampling distance happened in the summer rainy season, while striking negative correlation happened in the spring dry season, indicating that river-sea interaction influenced water physicochemical parameters and controlled the riverine DIC property in the survey waterway. In view of the riverine δ13CDIC decreasing for the decomposition of the ter-restrial organic matter in the rainy season in summer and increasing for the briny invaded zone extending in the spring dry season along the waterway from the Makou gauging station to the Modaomen outlet, the δ13CDIC spatio-temporal variation was closely related to the geographical environment of the Xijiang drainage basin.     

表层雪中稳定同位素季节变化及其与水汽输送的关系——以天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区为例

根据2002年9月至2005年12月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的表层雪样品,揭示了该区表层雪中δ<'18>O值的季节变化特征,讨论了水汽输送对降水中δ<'18>O值变化的影响.研究表明,天山乌鲁木齐河源1号冰川表层雪中δ<'18>O值季节变化显著,变幅可达12.59‰左右,其变化趋势和气温的变化趋势基本一致,...     

北极新奥尔松地区夏季近地面CO2、CH4和N2O浓度的观测研究

2008和2009年夏在北极新奥尔松地区（Ny-Ålesund）不同苔原区域（鸟类保护区、海滩苔原、矿区、人类活动区等）监测CO₂、CH₄和N₂O近地面浓度的时空变化并分析其可能的影响因素。2008年7月25日-8月13日和2009年7月13-26日,在不同观测区域设置常规和非常规采样点采集气体样品共239瓶并妥善保存。实验室内使用气相色谱（GC）测定准确真空瓶中温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）的浓度。鸟类保护区的日变化中,2008年鸟类保护区CO₂和N₂O日变化浓度均大于2009年约30 ppm和25 ppb。2008年海滩苔原CO₂浓度均高于2009年约30 ppm;N₂O浓度低于2009年11 ppb;2008年鸟类保护区CH₄浓度低于2009年,而海滩苔原2008年浓度高于2009年,差值均约为0.7 ppm。这些年际变化可能由环境条件（天气变化等）和地表覆盖情况的变化引起。高海鸟活动区（HB）CO₂浓度低于海鸟活动较少的区域（MB 和 LB）;鸟类保护区CO₂浓度低于海滩苔原,N₂O浓度高于海滩苔原,主要原因是海鸟活动和鸟粪增加了土壤营养元素,影响苔藓植被发育的情况并改变上垫面状况。综合不同苔原区域：新奥尔松地区CO₂和CH₄浓度高于ZEP (Zeppelin Station)监测平均浓度,地表向大气输送CO₂和CH₄;而N₂O低于ZEP监测的平均浓度,地表从大气吸收N₂O。不同区域影响因素不同：鸟类保护区、海滩苔原和鸟岛主要是受到海鸟活动影响;矿区主要是受水分和土壤基质影响;站区和机场受到人类活动影响但并不明显,总的来说直接原因是由于地表覆盖情况以及地形不同引起。