海洋沉积物不同相态中Sr、Nd同位素提取方法研究

海洋沉积物中Fe-Mn氧化物相和残渣态的Sr、Nd同位素组成能够敏感地指示洋流循环及物质来源,但实验室对沉积物中上述相态的Sr和Nd同位素的提取易产生过量或提取不完全,进而影响同位素测定结果的准确性,因此制定有效的提取流程显得非常重要。本文采用不同浓度盐酸羟胺(Hydroxylamine Hydrochloride,HH)与醋酸(Acetic Acid,HAc)混合溶液对中印度洋海盆深海沸石黏土、北极半深海沉积物以及安达曼海近海沉积物的Fe-Mn氧化物相进行提取,残渣态用HNO3-HF高压密闭消解法溶融,测定了各相态的主微量元素含量及Sr、Nd同位素组成,通过分析不同实验条件下得到的Fe-Mn氧化物相与残渣态的稀土元素(REE)配分模式、Al/Nd含量比值及Sr、Nd同位素组成,建立了3种不同成因类型海洋沉积物不同相态的化学提取方法。提取深海沸石黏土中Fe-Mn氧化物相的理想试剂条件为0.25 mol/L HH和15%HAc,北极半深海沉积物和安达曼海近海沉积物的试剂条件为0.5 mol/L HH和15%HAc。该方法可以准确获得沉积物中Fe-Mn氧化物相与残渣态的Sr、Nd同位素组成信息,为古海洋学的研究提供方法支持。     

UTEVA树脂分离纯化珊瑚中铀、钍的改进研究

珊瑚是记录海洋环境变化信息的载体之一,测定其U/Ca比值可重建海水温度或测定Th/U同位素比值可计算年龄重建海平面高度等.准确测定珊瑚中U、Th含量及同位素比值是提取所记载的海洋环境变化信息的前提,其难点在于高Ca基体分离和痕量U、Th富集纯化.基于此,本研究拟采用UTEVA树脂改进了一步富集分离珊瑚中U、Th的前处理...     

冲绳海槽有孔虫壳体的微量元素Sr,Nd同位素地球化学

钙质生物壳的微量元素组合和Sr,Nd同位素组成是识别海底混合源沉积物中生物源物质相对贡献的重要参数.冲绳海槽有孔虫壳体强烈富集Sr,P,Mn和Ba,富集Li,U,Th,Sc,Co,Pb,Zn,Cr,Rb,Y,Sb和轻稀土元素,弱富集V,Ga,Zr,Nb,Cd和中稀土元素,相对贫Ge,Mo,In,Sn,Cs,Hf,Ta,W,Tl,Bi和重稀土元素,海水中微量元素的背景含量和生物活动对微量元素的选择性吸收是有孔虫壳体中微量元素发生富集和贫化的主要机制,冲绳海槽有孔虫壳体的稀土元素配分模式与海水和太平洋有孔虫的有明显差异,表现出中稀土元素相对富集,并具有微弱的负Ce异常.有孔虫壳体的Sr,Nd同位素比值也与大洋海水不同,分别为0.709769和0.512162,前者略高于大洋海水,后者略低于大洋海水,表明冲绳海槽海水明显受大陆河水影响.     

南海东部海域表层沉积物锶同位素物源示踪研究

锶同位素作为物源示踪剂和计时器在海洋地球化学研究中得到了广泛应用,南海东部海域沉积物中非碳酸盐相物质由慢源型火山物质和陆源硅铝物质组成,两者呈互为消长关系,由北向南陆源物质逐渐减少而慢源物质逐渐增多,海盆内发育的火山喷发是慢源型物质的主要来源,陆源物质主要是中国大陆碎屑物质经台湾海峡进入南海,南海东部海域非碳酸盐相沉积物87Sr/86Sr比值分布特点是:(1)陆架和陆坡边缘沉积物中87Sr/86Sr比值高(0.718 994),向东至深海盆东部边缘逐渐降低(0.713 545);(2)东沙群岛、中沙群岛周围海区87Sr/86Sr比值小(0.709 232);(3)台湾海峡南部87Sr/86Sr比值(0.717 940)接近地壳平均值,黄岩岛附近87Sr/86Sr比值(0.704 241),与幔源物质的锶同位素组成一致,这种分布规律说明中国大陆物质对南海东部海域沉积物的贡献由西向东、由北向南逐渐减小,对幔源基性岩组分和陆源硅铝质组分计算得出,东沙群岛以东、黄岩岛以北海区沉积物中陆源硅铝质组分平均含量为87%,台湾省南部基性岩组分含量不到10%,黄岩岛周围基性岩组分含量接近50%,来自台湾海峡的陆源物流向南一直延伸到17°N左右。幔源基性岩组分和陆源硅铝质组分理论计算值与区内沉积物中火山碎屑、陆源碎屑实际分布相一致。     

冲绳海槽中部玄武岩的岩石学和地球化学研究

1992年冲绳海槽地质调查时,在134站(126°56′7″E,27°30′0″N)共采集到3件玄武岩样品,其中1件取自134站表层样,另外2件取自134站柱状样中的118-143cm处和193- 218cm处(刀口位置)。通过对上述3件玄武岩样品的岩相学、岩石化学组成、稀土元素和微量元素和锶同位素比值分析研究,认为本区玄武岩具多期次喷发特征,早期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数较低,晚期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数相对较高,表明了单斜辉石为晚期结晶堆积产物。本区玄武岩稀土配分模式与岛弧拉斑玄武岩基本一致,其87Sr与86Sr质量分数比值m(87Sr)/m(86Sr)为0.7046,亦与岛弧拉斑玄武岩相当。最后利用Rb-Sr丰度特征确定本区的地壳厚度为19-24 km。     

盐湖卤水中锶的二次离子交换分离及锶的同位素质谱法测定

介绍了用国产树脂对盐湖卤水中锶的二次离子交换分离方法。从含有大量的Na,Mg及Ca的卤水体系中,用该方法分离出的锶能够满足同位素质谱分析,不产生同位素分馏效应。将本法用于盐湖卤水中锶同位素丰度比测定,其结果是满意的。     

冲绳海槽中部玄武岩的岩石学和地球化学研究

1992年冲绳海槽地质调查时,在134站(126°56′7″E,27°30′0″N)共采集到3件玄武岩样品,其中1件取自134站表层样,另外2件取自134站柱状样中的118-143cm处和193- 218cm处(刀口位置)。通过对上述3件玄武岩样品的岩相学、岩石化学组成、稀土元素和微量元素和锶同位素比值分析研究,认为本区玄武岩具多期次喷发特征,早期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数较低,晚期喷发形成的玄武岩中单斜辉石质量分数相对较高,表明了单斜辉石为晚期结晶堆积产物。本区玄武岩稀土配分模式与岛弧拉斑玄武岩基本一致,其⁸⁷Sr与⁸⁶Sr质量分数比值m(⁸⁷Sr)/m(⁸⁶Sr)为0.7046,亦与岛弧拉斑玄武岩相当。最后利用Rb-Sr丰度特征确定本区的地壳厚度为19-24 km。     

海洋硅藻稳定同位素研究进展

对海洋初级生产力贡献约40%的硅藻,在全球气候与碳循环中扮演着重要的角色。硅藻稳定同位素(δ30Si和δ18O,δ13C和δ15N)测试对象分别为从海洋沉积物中提取的纯硅藻壳体的生物硅和氧及其内嵌有机质的碳和氮。联合运用各种物理分离(去有机质、碳酸盐,筛分,差异沉降,重液浮选以及微池分流重力场流分离技术)和化学纯化技术从沉积物中提纯出硅藻是其稳定同位素古海洋学应用的前提。确定硅藻δ15N两种制样过程(燃烧和湿式消解)中是否分别存在大气N2和非NO3-组分的污染;δ30Si分析中氟化剂使用的避免、制样方法的改进以及MC-ICP-MS对硅同位素分辨能力的提高;δ18O分析中硅藻壳体外层不稳定氧的完全有效去除,是其同位素古海洋学应用范围扩大和精度提高的关键。硅藻δ13C能评估大气PCO2和海洋初级生产力变化;δ15N和δ30Si可定量示踪海洋硝酸盐和硅酸等营养物利用程度;δ18O则记录了海表温度和海水氧同位素组成。硅藻稳定同位素信号单一,受后期改造作用弱,生命效应低,解译针对性强,在两极和赤道少(或缺)有孔虫海区应用广泛。在此基础上,对目前该领域中存在的问题及未来的研究方向进行了阐述。     

电感耦合等离子体质谱测定海水中的锂、铷、硼、锶

测定海水中的Li、Rb、B、Sr 不需要像痕量元素一样采用复杂的分离富集方法, 去除基体元素,富集目标元素, 而是直接将海水稀释50 倍, 优化电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)参数, 提高测试灵敏度后, 在线加入内标Re 上机测试, Li、Rb、B、Sr 的方法检测限(3σ)分别为0. 75, 0.25, 14.0 和0.10 μg/L。连续测试10 次海水样品, 计算相对标准偏差(RSD), Li 为1.47%, B 为3.13%, Rb 为2.05%, Sr 为2.01%;并进行加标回收率实验, 回收率在96.5%～105%之间。结果表明, 该操作简单, 测定速度快, 数据稳定,可靠, 满足海水中这4 种元素的测试要求。测定了大西洋底层海水(距离海底200 m)中这4 种元素, 数据偏差小于2.65%, 低于方法测试标准偏差, 该层位水体稳定, 无变化。     

天然海水硝酸盐氮同位素组成的蒸馏法测定

建立了测定天然海水中硝酸盐氮同位素组成的蒸馏法,该方法主要是在碱性条件下利用戴氏合金将海水中的硝酸盐还原为氨,后利用稀盐酸吸收生产的氨,将得到的氨吸收液浓缩后干燥结晶,利用同位素比值质谱仪测定所得晶体的氮同位素组成。研究中开展了戴氏合金添加量及氨吸收溶液在不同条件下干燥结晶对氮同位素测值的影响研究。结果表明,戴氏合金添加量为3.0 g及60 ℃下直接干燥结晶为最佳的实验条件。所建立的氨蒸馏法氮空白值仅为(0.90±0.19) μmol,低于此前文献报道的氮空白值;氮同位素组成(δ15N)空白值为(-14.7±4.1)×10-3。运用所建立的氨蒸馏法实测得到的硝酸盐δ15N值与氨扩散法、硝酸盐直接测定法得到的数值非常吻合,进一步证明所建立氨蒸馏法的可靠性。改进后的氨蒸馏法适用于硝酸盐浓度在2~50 μmol/dm3内的天然海水硝酸盐氮同位素组成的测定,方法的标准偏差为±0.3×10-3。     

海水中三价与六价铬高效液相色谱-三重四级杆电感耦合等离子体质谱法(HPLC-TQ-ICP-MS)的联用测定

基于高效液相色谱(HPLC)与三重四级杆电感耦合等离子体质谱(TQ-ICP-MS)联用技术,构建海水中三价铬与六价铬在线分离与测定的检测方法。采用TQ-ICP-MS碰撞反应池(KED)技术消除³⁵Cl¹⁶O¹H⁺、⁴⁰Ar¹²C对⁵²Cr同位素测定可能存在的质谱干扰。选用Dionex IonPac AG 7 (4 mm×50 mm10μm)阴离子交换柱为分析柱,对流动相浓度及pH值进行优化,结果表明,当流动相浓度为0.08 mol/L NH₄NO₃、0.6 mmol/L EDTA,pH值7.5,流速1.0 mL/min时,仅需80 s就可以完成三价铬和六价铬的理想分离与测定。对络合剂EDTA的络合浓度、pH、温度及时间进行了深入研究,结果显示,当EDTA浓度为10 mmol/L、络合pH值7.5、络合温度50°C、络合时间2 h时,三价铬可以最大程度的被EDTA络合。在0.1～50.0μg/...     

孢粉稳定碳同位素研究进展

由于植物的光合作用途径不同,C3和C4植物的δ13C值有明显不同的分布范围,这可以用来研究环境的变化。花粉的碳同位素分析结果显示其δ13C值与植物的δ13C值变化规律一致,也能很好地反映植物的光合作用途径,进而间接反映其所处的气候环境条件。相比于植物体,化石花粉颗粒组成成分较单一,而其生成时间短,因而其碳同位素或许能较好地反映植物开花期时的环境条件,如雨水、大气CO2等的性质,为更精确的环境重建提供可能。初步的研究结果也显示花粉的δ13C值与开花期的温度存在线性关系。高精度结果的取得依赖于实验技术和仪器设备的改进,研究表明传统孢粉的醋酸酐处理过程中存在碳同位素污染,采用浓H2SO4浸泡可达到相同的去除纤维素的目的而避免污染。另外,通过对质谱仪的改进——装配旋转镍丝等进样系统(SWiM-IRMS),使实验所需的测试量大大减少,对单粒花粉进行测定也已经成为可能,但实验的精度还待进一步提高。     

生物硅的生成与溶解速率的研究——以胶州湾为例

营养盐的含量与元素间的比值直接控制着生态系统的生产力和浮游植物的种类组成.近岸海区硅藻可占初级生产的75%,但其生长速率受Si(OH)4含量的限制.胶州湾浮游植物的物种组成以硅藻为主.用29Si同位素示踪培养方法,采用四极杆质谱同位素稀释技术同时测定了胶州湾硅的生成速率与溶解速率.胶州湾生物硅(BSi)的含量为0.90～1.14 μmol/L,岩成硅(LSi)的含量为46.3～52.3 μmol/L.岩成硅是生物硅的约50倍.胶州湾BSi的含量处于世界近岸海区的低值范围,LSi的含量与LSi/BSi的比值均处于高值区.BSi的绝对生成速率为4～6 nmol/L*d,比生成速率为6～17/d.BSi的绝对溶解速率为<9 nmol/d,比溶解速率为<23/d.进一步开展胶州湾不同季节水体中BSi的生成速率与溶解速率的研究,是深入认识海湾浮游植物生长限制及其资源可持续利用的基础.     

海水反硝化和厌氧氨氧化速率同步测定的15N示踪法及其应用

反硝化与厌氧氨氧化作用是海洋结合态氮迁出的主要途径,15N示踪法是定量反硝化和厌氧氨氧化作用的新方法,它具有灵敏度高、可同步测量反硝化与厌氧氨氧化速率的优点.本研究开展了一系列方法学实验,以确定高纯氦气驱赶水样所含气体的时间、超声赶气时间、同位素比值质谱仪测量N2含量的精度、N2含量及其同位素组成测定的工作曲线以及示踪剂的最佳添加量等,从而确立起15N示踪同步测定海水反硝化和厌氧氨氧化速率的方法.所建立方法测量N2含量的相对标准偏差小于8%,可满足海洋反硝化与厌氧氨氧化速率测定的需要.应用该方法实测了厦门筼筜湖富氧与缺氧水体的反硝化与厌氧氨氧化速率,结果表明,缺氧底层水的反硝化速率[4.10～5.47μmol/（dm3·d）]比富氧表层水[0.43～0.46μmol/（dm3·d）]明显来得高,但缺氧底层水的厌氧氨氧化速率[0.00～0.12μmol/（dm3·d）]则比富氧表层水的速率[0.52～0.67μmol/（dm3·d）]低得多.     

X射线荧光光谱法测定海洋沉积物中的41种元素及氧化物

海洋沉积物样品具有盐分含量高、吸水性强、基体复杂、不同元素浓度差异悬殊等特点,其元素定量分析无论在样品前处理以及分析测试方法都有不少问题。特别是常微量元素很难用同一种方法进行测定,波长色散X射线荧光光谱可以很好的解决这一难题。因此,本文构建了粉末压片制样波长色散X射线荧光光谱法直接测定海洋沉积物样品中41种元素或其氧化物(Na_2O、MgO、Al_2O_3、SiO_2、P、S、Cl、K_2O、CaO、Fe_2O_3、Sc、Ti, V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Ba、La、Hf、W、Pb、Bi、Ce、Nd、Th、U)的方法。样品在30 t的压力下保压30 s,制备的样片坚固光滑、吸潮性小。针对海洋地质样品的多样性,通过多种校准标准品拟合曲线进行测量,降低了检出限,优化了测量条件。用经验系数、理论α系数与经验系数相结合和康普顿散射线内标法校正元素间的基体效应。对土壤成分标准物质GBW07408和海洋沉积物成分标准物质GBW07315进行精密度考察,大部分元素的方法精密度提高至0.16%~3.87%,绝大多数主次痕量元素的测量精密度(RSD)小于4%,方法检出限为0.8~220μg/g。对渤海湾三个站位沉积物样品41种元素或其氧化物测定,结果表明,测定方法的重复性好,经国家一级标准物质验证,表明方法准确可靠,能满足日常分析要求。该方法对水系沉积物、土壤等陆地地化样品同样适用。     

动物蛋白酶解物与无机氮、磷源的组合对小球藻(Chlorella vulgaris)生长和生化指标的影响

采用三因素不完全正交设计方法,通过对细胞密度、干重、叶绿素和可溶性蛋白质含量的测定.确定了N、P源与蛋白酶解物之间的最佳组合,研究碳酸氢铵作为N源、磷酸二氢钠作为P源与动物蛋白酶解物之间的组合对小球藻生长和生化指标的影响.结果表明:(1)动物蛋白酶解物与N、P源间存在互作效应--影响小球藻细胞密度、叶绿素的主要因素分别是P浓度、蛋白酶解物浓度;而N浓度及蛋白酶解物浓度同时对小球藻的蛋白质含量起主要作用;(2)同时添加N 50mg/L、P 4mg/L、蛋白酶解物12ml/L能显著提高小球藻生物量,促进叶绿素和藻体蛋白质的合成(P<0.05).     

高效毛细管电泳法测定海参多糖的单糖组成

目的:采用高效毛细管电泳法测定3种不同海参多糖的单糖组成。方法:海参多糖水解后,经PMP衍生化,高效毛细管电泳分析。电泳条件:缓冲液为60 mmol.L-1硼砂溶液(pH=9.0);柱温25℃;运行电压25 kV;检测波长245 nm;压力进样50 mbar,进样时间5 s。结果:3种不同海参多糖中均含GalN、GlcN、GalNAC、Glc、Man、Fuc、Gal、GlcUA,梅花参多糖中各单糖的摩尔比为1.00∶1.02∶1.63∶1.19∶1.02∶10.26∶0.82∶0.38,四方刺参多糖中各单糖的摩尔比为1.00∶0.41∶0.43∶0.56∶0.29∶5.47∶0.43∶0.25,北极参多糖中各单糖的摩尔比为1.00∶0.26∶0.22∶0.25∶0.06∶1.36∶0.27∶0.16。结论:该方法具有简单、快速、分离效率高等特点,能同时测定海参多糖中氨基糖、中性糖、糖醛酸的组成。     

不同温度条件下褐菖鲇幼鱼的耗氧率和排氨率

利用静水密闭式呼吸仪,测定了不同温度（10、12、……、30℃）条件下褐菖鼬（Sebastiscus marmoratus）幼鱼耗氧率和排氨率变化．结果表明,温度对幼鱼耗氧率和排氨率均有显著影响（P〈0．05）．温度10～30℃,幼鱼耗氧率、排氨率变化范围分别为0．02～0．30mg／（g·h）和2．64～10．01ug／（g·h）,温度26、16℃时耗氧率和排氨率分别上升至峰值,分别为最小值10℃组的15．00、3．79倍;温度（F）对幼鱼耗氧率R0[mg／（g·h）]和排氨率RN[ug／（g·h）]的影响可分别用多项式表示：R0=-2．00×10^-5 T4＋1．50×10^-3 T3-3．69×10^-2 T2＋0．3978T-1．5376,R2=0．988和RN=3．00×10^-5 T6 -4．00×10^-3 T5＋0．1996 T4-5．1111T3＋70．817T2-501．10T＋1415．80,R2=0．964;幼鱼的氨熵变化范围为0．02～0．19,其蛋白质供能比变化范围为5．64％～56．65％,平均蛋白质供能比为22．56％;各温度跨度代谢率Q10值均值为4．02,18～28℃代谢率Q10值为2．81±0．09与鱼类平均Q10值较接近;各温度跨度组排泄率Q10均值为0．93,对比同一温度跨度组代谢率和排泄率Q10值,代谢率Q10值均大于排泄率Q10值两倍以上,最大组间相差达7倍．因此,幼鱼能量消耗的供能物质以脂肪和碳水化合物为主,蛋白质为辅．此外,温度变化对幼鱼代谢的影响程度明显大于对排泄的影响,且其适宜生长温度为18～28℃．