生成甲烷的细菌的同位素与有机地球化学坂田将著

甲烷细菌的生成途径与稳定碳、氢同位素比值的关系是广泛应用于评价甲烷起源的方法,但对其有效性有必要进一步研讨.乙醚类脂化合物和五甲基二十碳烷有可能成为甲烷细菌的生物标志,但也要考虑其它生物来源的可能性.     

中国海洋碳循环生物地球化学过程研究的主要进展(1998-2002)

阐述了1998-2002年期间中国海洋碳循环及其生物地球化学过程研究的3个主要进展部分：（1）海-气二氧化碳通量过程；（2）海水中碳及其生物地球化学循环；（3）入海河流流域土壤和沉积物在海洋碳循环中的作用；海洋与陆家容纳了近一半人类排放的二氧化碳，另外的50%被释放到大气中，海洋在缓和二氧化碳温室效应方面的作用不言而喻的，海洋储有的碳主要以无机碳的碳酸盐（CO3^2-）和碳酸氢盐（HCO3^-）的形式存在。海洋生态系统通过生物泵的作用驱动大气CO2进入海洋，在表面混合层中，由于生物的光合作用，CO2不断被转化成有机碳和生物碳酸盐，并进一步从表层CO2向深层转移，形成了海洋碳循环的主要途径，海洋水体中碳循环过程受到河口与近海碳的形态，转化，分布，迁移和生物生产过程等影响，海洋生物泵明显影响着海洋对空气中CO2的容量，春季和冬季东中国海皆为大气二氧化碳的汇，夏季皆为二氧化碳的源，秋季渤海与北黄海为二氧化碳的汇，南黄海与东海是二氧化碳的源。入海河流流域土壤，非入海河流流域的土壤和海洋沉积物在碳的来源，分布，含量以其迁移循环中具有重要的作用。     

天然气水合物的上界面——硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面

定义了海域天然气水合物成矿带的上界面。指出在地球深部存在最原始的、从根本上不依靠光合作用来生存的生命系统。根据对ODP岩心样品中微生物数量的统计,海底以下沉积层中的生物数量可能占据全球原核生物总量的70%,其生物总碳量和地球表面所有植物的碳总量相当。地球内部如此巨大的生物总量应该在地壳中的气体分布等方面起着重要作用。甲烷在地壳层中广泛存在,并主要是微生物成因的。微生物产甲烷的途径主要有两个,一是二氧化碳还原,另一个是醋酸盐发酵。相应地,参与产甲烷的微生物菌群主要是产甲烷菌和食醋酸菌。甲烷在沉积层中的厌氧氧化是一个不争的事实。该过程发生在海底以下一个非常局限的区带,称为硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带。通常,这个区带很窄,仅为一个面,因此,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带又称硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面。这是一个基本的生物地球化学界面,在功能上它起到屏蔽甲烷向海底和大气逸散的作用,是一个巨大的甲烷汇。甲烷的厌氧氧化同样是一个由微生物介导的过程,参与此过程的微生物主要是食甲烷古菌和硫酸盐还原菌。硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面在海洋沉积层中一般深可达海底以下上百米,浅可至海底。此界面为天然气水合物的上界面,该界面以上没有甲烷...     

海洋加铁固碳路在何方?

"给我半罐铁,我将给地球带来下一个冰河期。"大气中逐渐增加的二氧化碳浓度使"全球变暖"引起人们的广泛关注。海洋作为大气二氧化碳的一个重要的"汇",其主要吸收途径是通过浮游植物的光合作用,将二氧化碳转化为有机碳。这种无机碳的固定、     

南海东沙东北部甲烷缺氧氧化作用的生物标志化合物及其碳同位素组成

南海东沙东北部碳酸盐岩和泥质沉积物中的生物标志化合物组合及其碳同位素组成分析表明,研究区内甲烷缺氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane-AOM)发育.研究区内碳酸盐岩中含丰富的AOM标志化合物,2,6,11,15-四甲基十六烷(Crocetane-Cr.)、2,6,10,15,19-五甲基番茄烷(Pentamethylicosane-PMI)和2,6,10,15,19,23-六甲基二十四烷(Squalane-Sq角鲨烷)的13C亏损强烈(δ13C值介于-74.2‰~-119.0‰PDB之间),表明碳酸盐岩形成于AOM,同时反映该研究区曾发生过强烈、持续的富CH₄流体释放活动.柱状泥质沉积物中,AOM生物标志化合物在硫酸岩-甲烷过渡带(SMI-Sulfate-Methane Interface)边界附近相对丰度高,SMI之上样品中含量低,或未检出,表明现代环境在SMI附近有大量嗜甲烷微生物生长,使得深部上升的甲烷被大量消耗,很少有甲烷逸出海底.AOM生物标志化合物可用来指示SMI边界.不同站位、不同岩性AOM生物标志化合物组成(包括碳同位素组成)的差异反映了嗜甲烷古细菌组成的不同.     

冷泉渗漏区海底微生物作用及生物标志化合物

在有冷泉活动和水合物产出的海底环境中,甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌十分发育,它们主导着海底天然气(主要是甲烷)的缺氧氧化作用,并在海底碳循环和生物种群繁衍中发挥着重要作用。海底天然气渗漏活动区的甲烷氧化古细菌使渗漏CH4缺氧氧化为HCO3-,硫酸盐还原细菌使SO42-转化为HS-,从而使细菌微生物获得生命所需的能量,生物种群得以发育和繁衍。甲烷氧化古细菌有ANME-1、ANME-2、ANME-3三个种群,形成相应的醚类异戊二烯类和类异戊二烯烃类生物标志物。硫酸盐还原细菌有Desulfosarcina和Desulfococcus两个主要的细菌群落,形成二烃基甘油二醚和脂肪酸生物标志化合物。这种天然气渗漏区内微生物活动产生的生物标志化合物都具有特别负的碳同位素组成,δ13C值为-41.1‰~-95.6‰,说明微生物群落在生命代谢过程中摄取了来自甲烷的碳,同时也反映了天然气渗漏系统缺氧带存在的古细菌和硫酸盐还原细菌活动。     

南极半岛东北海域表层沉积有机质来源及其沉积环境

采用气相色谱-质谱技术对南极半岛东北海域海底表层沉积物的总有机碳、有机质碳同位素(δ13 Corg)和生物标志化合物等进行了测试分析。研究区表层沉积物总有机碳TOC平均值高于现代深海沉积物中的平均含量。δ13 Corg的变化说明该海域有机碳来源呈海洋水生生物来源和陆源混合的特征。正构烷烃的峰型分布、主峰碳、饱和烃轻重比C-21/C+22和(C21+C22)/(C28+C29)、甾烷组合和藿烷组合证实研究区西部表层沉积物有机质来源以陆源高等植物为主,其陆源可能来自于附近的南极半岛和南舍得兰群岛;研究区东部表层沉积物有机质来源偏以海源为主,且以低等浮游生物、藻类及细菌生物等海源输入为主。碳优势指数(Carbon preference index,CPI)、奇偶优势指数(Odd-even Predominance,OEP)和甾烷C29ααα20S/(20S+20R)比值显示研究区D1-7站位和D5-9沉积物有机质演化程度较高,D5-2和D2-4站位的有机质演化程度低,其他站位介于中间状态。饱和烃中姥鲛烷、植烷及其比值(Pr/Ph)等组合显示研究区西部以氧化-弱还原的沉积环境为主,其可能是受高温低盐别林斯高晋海水流和附近火山喷发的影响所致;研究区东部以还原—强还原沉积环境为主,可能是受低温高盐的威德尔底层水(WSBW)和威德尔海深层水(WSDW)影响所致。     

温室气体家族再添新成员

继二氧化碳、甲烷等温室气体之后，科学家又发现了另一种有强烈温室效应的气体——硫酰氟。硫酰氟是熏蒸工业上使用的一种重要消毒气体，用来杀死害虫、细菌和其他有害生物。最初，硫酰氟作为溴化甲烷的替代品进入熏蒸工业。溴化甲烷曾经是一种应用十分广泛的熏蒸消毒剂，但因其对臭氧层的破坏作用而逐渐淡出熏蒸工业。现在，“替代者”硫酰氟也有了麻烦。研究发现，硫酰氟在大气中的寿命可长达36年，比想象中长得多；另外，虽然目前大气中硫酰氟的数量非常之少（其所占比例约为万亿分之15，并且每年增加5％），     

南海东北部海区的溶解有机碳

碳是生态系统中重要的生命元素之一。近年来,海洋学家们对海水中溶解有机质的研究已经引起了很大的注意。海水中总有机质的重要来源是海洋内部的生物学过程,包括浮游植物通过光合作用固定二氧化碳,浮游植物的直接分解,死细胞的溶解和部分矿化、海洋沉积物的再悬浮作用和河流以及大气将陆源有机质搬入海洋等。这些溶解有机物很快被异氧生物(主要是微生物)所利用,可能也有不到10％的溶解有机质变成大分子量的络合物混进难溶的残质中沉到海底。目前,一般采用有机碳的测定     

湖泊沉物中有机质碳同位素特征及其古气候

本文对湖泊沉积物中有机质碳同位素的形成条件及其与环境气候的关系进行了初步讨论。湖泊沉积物中有机质碳同位素主要由湖泊沉积物中有机质来源决定，因此也涉及有机质合成所面碳的来源。此外，还受源水化学性质，湖泊初级生产力、大气二氧化碳浓度、流域水文特征、区域自然环境、沉积环境以及沉积的物理藏后的保存状况等因素影响。     

生物标志物及其碳同位素在冷泉区生物地球化学研究中的应用

甲烷通量在很大程度上控制着海底冷泉区生物地球化学过程及生态系统。缺氧甲烷氧化(AOM)作用是消耗CH4的一种重要途径,主要是由甲烷氧化古菌和硫酸盐还原菌共同调节的,其反应机制及碳循环可以利用生物标志物及其碳同位素比值来表征。这两种微生物所产生的特定生物标志物都具有相对负的δ13C值,且硫酸盐还原菌生物标志物的δ13C值要比古菌的略偏正,说明在AOM过程中,甲烷碳从古菌到细菌的传递。甲烷通量决定海底冷泉区微生物群落结构,通量高时以ANME-2古菌群落为主,而OH-AR和BIPH两个生物标志物指标可以指示古菌群落结构变化。所以,利用生物标志物及其δ13C值不仅能够证明AOM作用的存在和反应机制,还可以对冷泉区(尤其是古冷泉区)环境及微生物群落结构进行分析和重建。     

古新世/始新世过渡期碳旋回和气候转暖的年代

现代全球碳旋回模式不能用自然机制解释碳储层中稳定碳同位素比值（δ１３Ｃ）记录大的瞬间变化。大约１２００～２０００Ｇｔ碳输入大气层（如沉积的甲烷水合物分解形成的甲烷）能够解释大约５５Ｍａ前的δ１３Ｃ异常 ,以及高纬度地区温度上升和古新世—始新世界面附近海洋和陆地生物群的变化。对北大西洋西部沉积岩心进行物理、化学和光谱分析显示 ,三分之二的碳同位素异常出现在不足几千年范围内 ,表明是灾害事件将碳释放到大洋和大气中。５４９３～５４９８万ａ前 ,大洋和大陆同期开始δ１３Ｃ异常和生物变化。δ１３Ｃ异常持续时间表明…     

海洋漩涡增强全球变暖

洋流能够把海底的碳和营养物质“吸”上来,从而促进海洋有机物的生长。一项新的研究表明,洋流似乎不能减少地球大气中二氧化碳的生成,恰恰相反,它很可能最终成为温室气体的一个稳定来源。     

气候变暖导致极地海洋碳吸收能力降低

地球上大约一半以上进入大气层的二氧化碳是被海洋吸收的,因此,海洋有“碳吸存槽”的美誉。但最新的环境研究发现,因为气候变化,南大洋从大气中吸收二氧化碳的能力正在受到侵扰。如果气候     

北冰洋太平洋扇区碳循环过程对环境变化响应的研究进展与展望

全球碳增汇需求高涨,海冰消退后的北冰洋被期待是一个主要的潜在碳增汇区。北冰洋太平洋扇区因受控于楚科奇海及其邻近海域较高的海洋固碳效率和碳深海封存量,在整个北冰洋碳循环中起着举足轻重的作用。开展该海域碳循环过程对环境快速变化的响应机制研究是实现北冰洋碳汇精准预测的基础。本文重点阐述了楚科奇海及其邻近海域碳循环过程（即海洋对大气二氧化碳的吸收、生物固碳、太平洋入流携带碳经陆架生物地化过程后向深海输出封存的陆架泵）对北冰洋环境快速变化的响应,并提出未来研究需要聚焦的关键科学问题。     

行动时刻——人类在危机中的自我拯救

现在还不算太晚——但也差不多了。人类已经向大气中排放了5千亿吨二氧化碳，并且每年至少还要再排放90亿吨——这些碳成为地球沉重的负担。按照目前的趋势，在2050年之前，人类向大气排放的二氧化碳量将达到一万亿吨，     

南海和冲绳海槽沉积物的生物标记化合物

本文对南海深海和冲绳海槽二个柱状样进行了正构烷烃、甾烷和萜烷生物标记化合物分布特征的研究。由于它们所处的沉积环境和生源母质上的差异,反映在正构烷烃的CPI值、C_(17)和C_(18)的含量、轻重烃比值、化合物构型的转化、有机质的成熟度和17α(H)-22,29,30-三降藿烷与18α(H)-22,29,30-三降新藿烷的比值等地球化学参数上的差别。冲绳海槽沉积物的多源性决定了其有机组分的特殊性,如生物来源的C_(17)和C_(18)量占有优势,有机碳含量(1.0—1.3％)高于南海样(0.3—1.0％),重排甾烷量少,生物构型的ββ藿烷已转变成地质构型的αβ藿烷和βα型莫烷化合物。     

氯甲烷的海洋生物地球化学研究

对氯甲烷的海洋生物地球化学循环的研究进展进行述评。介绍了氯甲烷在海洋环境中的来源、分布、去除、海-气通量、大气氯甲烷的源、汇估算及海水中氯甲烷的分析方法等方面,并提出在国内海域进行氯甲烷研究的几点设想。     

东海赤潮高发区表层沉积物中部分脂类标记物的分布与来源

通过对2005年和2006年东海赤潮高发区表层沉积物部分脂类标记物（正构烷烃、脂肪酸等）的分析，初步探讨了表层沉积物有机物的来源。沉积物中正构烷烃的碳优势指数Icp值及姥鲛烷／植烷的质量比（Pr／Ph）普遍较低，而n-C16,n-C18的质量分数较高。分析表明，石油烃是东海赤潮高发区表层沉积物脂肪烃的主要成分。来源于细菌、海洋微藻和陆生高等植物的脂肪酸如直链饱和脂肪酸、支链饱和脂肪酸、不（多不）饱和脂肪酸等在2005～2006年间的组成和分布比较稳定：直链脂肪酸含量普遍较高，其次为支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸，多不饱和脂肪酸含量相对较少。利用生物标记物分析表明，海洋自生生物源（细菌、海洋微藻等）是沉积物中脂肪酸的主要来源，陆源脂肪酸对东海赤潮高发区表层沉积物的贡献较小。     

海底甲烷缺氧氧化与冷泉碳酸盐岩沉淀动力学研究进展

海底缺氧带甲烷氧化作用是一个重要的甲烷生物地球化学过程,已被许多地球化学现象所证实。甲烷缺氧氧化有效地减少了渗漏到海水和大气中的甲烷通量,但目前仅有的数据还不能很好地限定甲烷缺氧氧化在全球甲烷循环和全球碳循环中的作用。甲烷缺氧氧化的机理还存在争议,很可能是一个“反甲烷生成”过程。在许多天然气渗漏发育区域,由于甲烷缺氧氧化作用引起环境碱度的增加而沉淀冷泉碳酸盐岩,在海底表层沉积物中形成块状碳酸盐岩结壳。但冷泉碳酸盐岩生成所需的物理化学和生物地球化学条件在很大程度上还不清楚。数值计算表明,孔隙水中溶解足够量的甲烷、冷泉渗漏强度适中、较小的生物扰动作用有利于冷泉碳酸盐岩的生成,而过高的沉积速率则抑制冷泉碳酸盐岩结壳的生成。因此,海底发育冷泉碳酸盐岩可以指示天然气渗漏系统的演化特征。