LA-ICP-MS方法在鲤鱼耳石微区研究中的应用

0 引言 耳石是存在于硬骨鱼类内耳膜迷路内的硬骨组织,主要由碳酸钙构成,起平衡和听觉作用.内耳共有微耳石、矢耳石和星耳石各一对.     

不同水域鲤鱼耳石微化学特征及其环境指示意义

利用中子活化分析对密云水库与白洋淀水域两个不同水域（无污染水域和重污染水域）中鲤鱼耳石的微量元素进行分析，发现白洋淀鲤鱼耳石中Sr、Zn、As、Au、Ba、K、Na的含量明显比密云水库鲤鱼耳石的相应元素含量高。采用线性判别方法对两地耳石中Sr、Zn、As、Ba4种元素进行分析，表明存在明显的分组差异，而且两地的差别主要在于Sr含量不同，其次是Zn、As和Ba；白洋淀鲤鱼耳石中As、Ba、Sr、Na等元素含量变化幅度比密云水库鲤鱼耳石中相应元素含量的变化幅度大，与白洋淀水域废水排放时间上的周期性和短暂性导致元素在耳石部分日轮上沉淀等因素相吻合。两地鲤鱼耳石微量元素特征存在截然的区别，与两地水域水体中微量元素差异相一致，表明鲤鱼耳石微化学特征具有水化学环境指示意义，为进一步研究利用鲤鱼耳石进行水化学环境监测或恢复鲤鱼生长期水环境特征奠定了基础。     

鱼耳石微化学特征在湖库水质评价中的标型意义——以河北白洋淀和北京密云水库野生鲤鱼为例

对河北白洋淀和北京密云水库的野生鲤鱼耳石和水体中的微量元素进行了定量分析。白洋淀鱼耳石中诸微量元素含量均高于密云水库的鱼耳石,反映了白洋淀各水体较密云水库水体的环境复杂,污染程度高。统计分析结果表明,在鱼耳石中大致存在两类生物地球化学习性不同的元素,水体中第一类元素的变化不会引起耳石中相应元素的响应,如Au、K和Na;第二类元素的变化会引起耳石中相应元素的强烈响应,如As、Ba、Co、Cr、Fe、Sr和Zn。诸微量元素在耳石中富集的强弱顺序为,Zn>Sr>Se>Fe>As>Ba>K>Co>Au>Na>Cr。通过相关性分析发现,白洋淀和密云水库的鱼耳石和水体中对应微量元素平均含量的自然对数值之间均存在良好的线性关系。     

野生鲤鱼耳石中蛋白质的提取与表征

通过对北京密云水库的野生鲤鱼的微耳石和星耳石中的蛋白质进行提取,分别得到了3种基质蛋白,根据其在提取过程中溶解性的不同,分为水可溶蛋白(WSP)、酸可溶蛋白(ASP)和酸不可溶蛋白(AIP).通过高效液相色谱、X射线衍射、红外光谱分析和氨基酸成分分析等方法分别对3种基质蛋白进行了表征,发现微耳石和星耳石中3种基质蛋白特征存在差异,并初步推断蛋白质特征的差别与碳酸钙晶体在微耳石和星耳石中的不同晶型有关.     

不同水域鲤鱼耳石CaCO3晶体结构特征与环境响应初探

鱼耳石主要成分是CaCO3,主要以文石(或霰石)形式存在,在过去四、五十年来在晶体结构研究方面取得了较多的成果.然而,不同水域鲤鱼耳石CaCO3晶体结构信息特征与环境响应研究却未见报道.本文对密云水库和白洋淀水域鲤鱼耳石X-粉晶衍射结果进行了研究,并分析了两地晶胞参数a0、b0、c0和单位晶胞体积的差异.结果显示,两地耳石样品均由霰石组成,分属三种不同结构:两种六方晶系P63/mmc(no.194)结构和一种斜方晶系Pbnm(Pnma no.62)结构.属于六方晶系的耳石样品中,密云水库鲤鱼耳石样品晶胞参     

鱼耳石元素研究热点及常用测试分析方法综述

鱼耳石是鱼类内耳中的钙质沉积体,组成和结构非常稳定,它的生长轮受其生理控制和环境条件影响有规律地昼夜生长。耳石可作为鱼类的生物学记录者并为重建其生活特征和环境参数提供依据。文中就近20年来国内外关于鱼耳石微量元素和同位素方面的研究热点、鱼耳石元素研究中常用的测试分析方法以及其在环境监测中的应用前景和存在的问题作一整理和综述,望能为广大耳石研究者提供一些思路和揭示其在环境科学中的广阔应用前景。     

X射线断层扫描技术在鲤鱼耳石对环境响应研究中的应用初探

作为生命矿物文石和球文石的载体,鱼耳石(fish otoliths)记载了鱼体生长过程中大量的环境信息。近30年来,其研究取得了很多成果,但利用医学技术的研究尚未见报道。文中尝试应用医学X射线断层扫描技术(CT)对取自河北白洋淀和北京密云水库的野生鲤鱼耳石进行分析研究。结果表明:白洋淀鲤鱼的星耳石和微耳石CT值均大于密云水库鲤鱼耳石相应的CT值,与白洋淀水体中的重金属元素含量明显高于密云水库水体中的重金属含量存在较好的相关性;同一水域星耳石与微耳石的CT值也存在明显差异,分析认为这种差异可能与元素的亲和性及占位方式有关。     

鱼群识别的氧、碳稳定同位素方法

鱼群识别是渔业科学和管理上的重要课题之一。本文以海鱼和逥遊鱼的具体研究为例,扼要地阐明鱼耳石的氧、碳稳定同位素成分研究,特别是δ18O和δ13C的关联分析,在鱼群识别方面的效果和应用。鱼耳石是一种存在于真骨鱼类内耳中层状的,矿物成分以文石为主的钙碳酸盐岩结构体。与基因分析方法相比,鱼耳石的氧、碳稳定同位素方法具有两个显著的优点,一是耳石的微结构能提供鱼类不同生长阶段的时间序列和细节;二是耳石的形成机制能提供鱼类生活的周围环境和历史信息。因此,鱼耳石中δ18O和δ13C的关联分析在鱼群识别中发挥着独特的作用。     

鱼耳石中锶和钡富集的影响因素及其环境响应

鱼耳石中元素锶和钡主要来源于鱼类生存的水体,这两种元素通过腮或肠进入内耳淋巴液,继而以类质同象的方式沉淀在耳石晶格内部空位和晶格间隙中。耳石结晶沉淀的整个过程不仅受生物的调控作用,而且还受到外界环境,如水体元素浓度、盐度、温度等因素的影响,因此耳石中某种元素的浓度与其在水体中的浓度之比(元素富集系数)与鱼类所生存的环境之间具有一定的响应关系。在以上各种因素中,水体元素浓度对耳石元素富集系数的影响最为显著。一般来说,耳石中某种元素的含量与水体中相应的元素浓度呈正相关关系,而水体中元素之间就耳石中的富集过程也存在一定的相互促进或抑制作用,如Sr对Ba为协同作用,Ca对Sr、Zn为拮抗作用。另外,水体盐度或温度与元素富集系数之间不存在简单的线性相关关系,而是因鱼种、水体综合环境及元素种类不同而有所差异。研究结果表明:鱼种一定的情况下,耳石中元素富集系数与水体盐度和温度存在良好相关关系。基于以上相关性分析,可以认为耳石中元素富集系数与环境因子(水体元素浓度、盐度、温度)之间存在响应关系。因此,可以选用那些受环境影响大但对自身调控影响小的元素(如:Sr、Zn、Pb、Mn、Ba、Fe、Li、Ni、Cd)来建立耳石与水体环境之间元素富集系数的定量化模型,并利用这种响应关系及定量化模型进行生态环境监测和渔业管理。     

白洋淀和密云水库野生鲤鱼耳石热释光特征研究

鱼耳石的主体由生命矿物文石组成，其研究在过去二三十年中已取得了不少成果，但是将热释光技术用于鱼耳石的研究未见报道。本文对生长在河北白洋淀和北京密云水库的野生鲤鱼耳石的热释光曲线特征进行了研究，分析了两水域野生鲤鱼耳石中陷阱深度（E）值的差别。热释光测试结果显示，白洋淀10颗鲤鱼耳石样品热释光曲线的峰点温度（T）、发光强度（J）、积分强度（S）和半高宽（w）的均值大于密云水库，而且前者热释光曲线各参数值和E值的稳定程度均不如后者。分析还表明白洋淀鱼耳石在不同温度下的电子和空穴的逃逸几率（α）均大于密云水库。据调查，白洋淀各水体较密云水库水体的环境复杂，污染程度高。研究结果表明，鱼耳石的热释光曲线特征对鱼所生长的水体水质和水环境相当敏感，通过更深入研究，可能成为水质和水环境的重要标型。     

鲤鱼耳石Micro-CT特征与水域中重金属元素响应关系研究

将激光剥蚀等离子质谱技术(LA-ICP-MS)及显微X射线断层扫描技术(Micro-CT)运用到鲤鱼耳石对水环境中重金属元素的响应关系研究中. LA-ICP-MS结果表明白洋淀水域鲤鱼耳石中的Cu和Pb含量大于密云水库相应元素的含量;Micro-CT数据统计表明白洋淀水域鲤鱼耳石的Micro-CT值高于密云水库鲤鱼耳石的Micro-CT值.原子序数大的重金属元素Cu和Pb的富集程度是导致两研究区水域Micro-CT值差异的主要原因.耳石中的元素与水体元素具有相似的分布趋势,且对水体中的相应元素有明显富集作用.因此,鲤鱼耳石Micro-CT特征与水环境中重金属元素存在一定的耦合关系,可作为标型特征指示水体中重金属元素信息.     

基于耳石核心氧同位素SHRIMP分析研究青海湖裸鲤繁殖特征

青海湖裸鲤是中国重要的内陆珍稀鱼种，在青海湖湖泊生态系统中起着核心作用。繁殖环境是鱼类种群延续的关键因素，能获取青海湖裸鲤的繁殖环境参数和明确最佳产卵场，对于保护和扩大其渔业资源量也非常重要。本文尝试利用耳石的微区原位氧同位素组成分析青海湖裸鲤的繁殖特征，利用SHRIMPⅡ离子探针测定5尾青海湖裸鲤耳石微区原位δ18O组成，沿着最长生长轴到边缘打点，束斑直径大约25μm，束斑深度约2～3μm。分析结果表明，裸鲤耳石的δ18O值变动范围分别是-4.88‰～3.46‰、-0.28‰～3.91‰、-1.43‰～2.94‰、-1.81‰～3.35‰，并且耳石间歇带的δ18O值高于成长带。耳石间歇带是裸鲤在湖水中形成，而成长带是在河水中形成，上述结果与青海湖湖水的δ18O值显著高于河水的δ18O值一致，因此记录了裸鲤的洄游行为。核心区域差异性的δ18O值则反映了裸鲤的产卵地和水温状况，表明有的裸鲤在水温较低的河口产卵孵化，有的在水温较高的河流上游产卵孵化。与其他样品不同的是，其中1尾裸鲤耳石的δ18O变动范围是-9.36‰～-5.21‰，表明该裸鲤固定在河流里生长繁殖，不发生洄游行为。这一发现为...     

鱼耳石的成因矿物学属性:环境标型及其研究新方法

鱼耳石是鱼类头骨两侧的组织器官,是典型生命矿物文石的载体,发育明显的环带结构.其环带数和韵律层厚度反映鱼龄和鱼体生长速率;其δ18O值能指示水体温度.利用环带的几何学特征、颜色、常量和微量元素特征与氧同位素和碳同位素组成结合,可有效地鉴别鱼的种群结构,追索鱼的源区、迁移习性、营养水平,记录水体环境的变迁,预测未来水体环境变化趋势,指导渔业生产战略布局.本文首次开发的鱼耳石之文石纳米形貌和热发光参数,可有效地指示相应水体的环境特征,用于进行不同来源区的判别和鱼类资源管理.     

鱼耳石的成因矿物学属性:环境标型及其研究新方法

鱼耳石是鱼类头骨两侧的组织器官，是典型生命矿物文石的载体，发育明显的环带结构。其环带数和韵律层厚度反映鱼龄和鱼体生长速率；其δ^8O值能指示水体温度。利用环带的几何学特征、颜色、常量和微量元素特征与氧同位素和碳同位素组成结合，可有效地鉴别鱼的种群结构，追索鱼的源区、迁移习性、营养水平，记录水体环境的变迁，预测未来水体环境变化趋势，指导渔业生产战略布局。本文首次开发的鱼耳石之文石纳米形貌和热发光参数，可有效地指示相应水体的环境特征，用于进行不同来源区的判别和鱼类资源管理。     

生物矿物学研究进展

“生物矿物学”一词是1973年马克·康尼尔提出的,它研究各种生物作用参与下产生的、具有一定组份的固结生成物,如骨骼、牙齿、软体动物中的耳石和外骨骼、珍珠、尿结石、胆结石、唾液结石等。它的研究对象很多方面与传统矿物学不同,首先是在其结构中总有有机物质存在,这些有机物与矿物部份是完全有规律的。它们的构造主要有放射状、同心环状、柱层状、枝叉状、交错层状等,     

田湾核电工程场地风化囊体工程特性研究

针对田湾核电工程场地调查时发现的不良风化囊体,在原有勘探方案基础上通过加密钻孔与取样,结合浅层地震勘探、声波测井、点载荷试验及室内测试等手段,查明了场地风化囊体的分布范围,对其形成原因进行了探讨,并对风化囊体内岩体的完整性和岩石风化等级进行了评价,得到了反映风化囊体工程特性的力学指标及动态参数,分析了风化囊体对核电建设的影响,为核电工程基础设计提供了科学依据。 更多还原     

皖南早奥陶世叠层石礁暴露面研究

在皖南地区早奥陶世叠层石礁上识别出１４个暴露面。根据渗滤囊分布情况,将暴露面划分为不发育滤波囊构造和发育渗滤囊构造两种。详细阐述了渗滤囊形态和内部构造,并结合叠层石礁构型、水深和水动力能量关系,计算出该区相对海平面下降幅度５．０７￣７．５０ｍ,上升幅度为５．００￣８．０５ｍ。     

腾冲火山构造区马站岩浆囊地球物理特征的再探讨

云南腾冲火山盆地深部存在岩浆囊是人们关注的问题,多方面进行了大量的研究且存在不同意见。作者此前依据低电阻异常推断出位于小空山、大空山、黑空山等火山口的下部,深13~30 km范围内东西向25 km,南北向30km的低电阻率的岩浆囊,其东侧为大盈江断裂。文章利用反射地震、重力、航空磁测资料进一步探讨了岩浆囊的其他地球物理特征。由于火山喷发,不仅在火山口附近形成了局部物质亏损,而且,岩浆囊本身也亏损了岩浆物质,在重力上延图中滤去了表层的火山局部负重力异常后,呈现出大空山北侧的与低阻体相对应的负重力异常,这与岩浆囊高温熔融状态含水低密度物质有密切关系。整体的重力负异常印证了低阻岩浆囊的存在。腾冲马站岩浆囊的温度为397~651°C,平均温度为524°C,其主体中心部位不可能存在磁性体。对航磁资料的处理,消除表层火山岩影响后,仍然发现有较强磁异常,其平面投影范围与低阻体相近,推断磁异常是岩浆囊顶层,在15 km深度以上范围内,随着岩浆囊体温度逐步下降,当低于480°C以后会形成新的铁磁性矿物,因此,在囊体上层出现了范围与囊体相近的较强的磁性体。反射地震仅仅在浅部较清楚地观测到较连续的反射波界面,是浅部火山岩、含水层、以及花岗岩顶界面的反映。向深部反射界面很不连续推测是由于多次岩浆上涌,其喷发时间有先后,成分有差异,故岩浆囊物质的不均匀性,虽然由于含水、矿化、熔融体构成了低电阻的共性,可温度的不均匀,却又显示了不同期次岩浆成分有变化,由岩浆囊向地表的通道上,东部花岗岩下为高速,相对于较低温度的物质,在小空山、大空山和黑空山深部沿大盈江断裂带有东西两个大的隐伏花岗岩体之间是最新的火山喷发通道,具有相对低速的通道。     

沟鞭藻被囊作用的产生机制

根据近期研究成果，如孢囊个体数量及被囊作用的季节性变化、被囊或生殖作用的受控因素、孢囊成分、结构及空间分布等特点，推测被囊作用的产生机制可能包括：①抵御不利的气候条件；②摄食时；③抗御营养供应不足时；④逃避捕食；⑤生殖过程中的一个阶段；⑥利于分散。     

海相黑色页岩中一种动物型的有机显微组分

传统煤岩学主要研究腐殖型的有机显微组分,关于海相腐泥型的有机显微组分及其与成煤、成油（气）、成矿的关系在以往的文献中较少报道.作者在对早古生代海相腐泥型有机显微组分的研究中,发现了一种特殊的有机显微组分.经过对这种组分生源的追查和化石的鉴定表明,这种组分来源于被囊动物化石尾海鞘的“房”稍—被囊,因此把这种组分归之为动物型的有机显微组分,命名为“被囊体”.这种组分是追索被囊动物化石的线索,具有重要的地质找矿意义.