长江口沉积物碳氮元素地球化学特征及有机质来源分析

根据对长江口水下三角洲上部(CJ16)和口门浅滩(CJ19)柱状样的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机碳同位素(δ13C)以及长江口表层样TOC的测定,得出其粒度及碳氮元素特征,利用C/N和δ13C分析有机质来源及不同来源的贡献率。研究结果表明:(1)沉积物中有机碳含量在0.19%～1.17%之间,CJ16柱中有机碳含量比CJ19柱略高;总氮含量均比较少,且变化幅度小;C/N比值在5～17间变化;CJ16柱的δ13C值在24.70‰～22.86‰间变化,CJ19柱为24.88‰～22.37‰,且CJ19柱δ13C值在36 cm以上段较下段明显增大,推测可能与南汇边滩互花米草(C4植物)的引种有关;(2)长江口表层沉积物TOC的含量范围为0.17%～1.16%,平均值为0.52%;(3)粒度特征显示长江口主要以粉砂和粘土为主,砂含量较少,粒度与长江口TN、TOC含量有较好的相关性;(4)C/N和δ13C值的特征均显示该区有机质为陆源和海洋混合,利用C/N比值估算出来自陆源的有机碳比例在CJ16柱约为40%,而在CJ19柱中约为60%;根据δ13C值估算出CJ16柱陆源和海源两种有机质来源几乎是各占一半的比例,CJ19柱来自陆源的有机碳占总有机碳的60%,与用C/N比值法测得的结果较一致。上述结果显示长江口的不同空间位置碳氮元素分布特征不同,沉积记录受到粒度、河口区物源的影响,还受到陆源和海源不同有机质来源输入的影响。     

长江口水下三角洲表层沉积物有机质分布特征

根据对长江口水下三角洲31个表层样沉积物粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)的测定,得出了粒度及有机质的分布特征,利用C/N比分析有机质来源及不同来源的贡献率.研究结果表明:1)长江口水下三角洲表层沉积物平均粒径介于3 ～8Φ之间,存在由陆向海变细的趋势;2)TOC含量在0.1％ ～1.2％之间,平均值为0.52％;TN含量介于0.02％ ～0.08％之间,平均值为0.057％.TOC和TN含量的分布特征相似,具有自陆向海、由低至高的变化趋势,这主要是受到沉积物粒径的影响,但是TOC在崇明岛东侧和九段沙东侧有两个高值点,可能与人类活动或局地因素有关;粒度校正之后,TOC含量在0.40％～1.67％之间,平均值为0.68％;TN的含量介于0.05％～0.10％之间,平均值为0.07％.TOC含量在近岸地区略高,TN含量是北部地区略高于南部地区,并且TOC和TN都在崇明岛东侧和九段沙东侧有两个高值点;3)C/N比值在6～16之间,平均值为9.6;利用C/N比值估算得到的陆源有机碳含量在35％ ～ 90％之间,平均值为60％.C/N比和陆源有机碳含量在长江口南支外围邻近海域表层沉积物中较高,表明南支带来了大量的陆源有机质入海,并呈舌状向东北方向凸出;而在长江北支附近其值相对较低,表明北支径流影响相对减弱,潮流作用相对增强.研究表明,长江南支是主要的陆源有机质入海通道,而进入水下三角洲之后陆源有机碳分布受到了河口混合过程的显著影响.     

日本大沼湖沉积物碳氮比值、有机碳同位素特征及其近400年的古气候环境意义

通过对日本大沼湖沉积物样品总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素、总氮含量(TN)和C/N值的测定,结合沉积岩芯火山灰和1℃年代,分析了大沼湖沉积物中有机质的来源,探讨了沉积物有机碳同位素的主要影响因素.结果表明:大沼湖沉积物中有机质主要来源于自生藻类,受陆源输入的影响较小;沉积物δ13C值指示了夏季温度的变化.过去400年来,大沼湖地区存在1660～ 1730年和1780～ 1860年两个明显的冷期,与邻近地区冰芯、树轮和湖泊沉积物记录的冷期基本一致,分别对应于Maunder和Dalton太阳黑子极小期.     

西太平洋暖池核心区新不列颠海沟有机质来源及碳酸盐含量变化

深海有机质的来源与演化及其碳酸盐含量变化是碳循环的重要环节之一。通过分析新不列颠海沟水深3908 m采集的柱状沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量、有机碳的δ¹³C值和AMS-¹⁴C定年以及CaCO_3含量变化,探讨该海区的有机质来源与演化及碳酸盐含量变化与控制因素。研究发现:(1)该地区的有机质主要来源于海洋自生有机质,但受到陆源有机质输入的影响,其中在末次冰消期和全新世早期,海平面相对较低,但海平面逐渐上升会带来部分侵蚀的陆源土壤输入,而且作为降水带的赤道辐合带(ITCZ)位置偏南引起的陆源剥蚀物质输入增强,使陆源有机质贡献比例较高,主要来自巴布亚新几内亚森林土壤的有机质贡献;(2)该地区的CaCO_3含量在末次冰消期以来呈现出末次冰消期和全新世中晚期较低,而全新世早中期较高的特征,其变化主要受海平面变化和ITCZ迁移引起的陆源碎屑物质输入强弱的影响。     

潮白河中游沉积物氮磷和有机质分布特征及评价

潮白河是京津冀地区的重要河流。本研究以潮白河中游段为研究区,针对该区段沉积物有机质、氮磷污染程度不明的问题,通过对研究区130个采样点表层沉积物中有机质(OM)、总氮(TN)和总磷(TP)的测定,分析了表层沉积物中有机质和氮磷的分布特征及污染来源,将有机指数和有机氮污染指数评价法相结合开展污染及生态风险评价。结果表明:(1)潮白河中游表层沉积物中OM含量变化范围为0.17%~13.15%,平均含量为5.32%; TN的含量为0.005~1.028 g/kg,平均含量为0.192 g/kg;TP的含量为0.367~4.825 g/kg,平均含量为1.662 g/kg。(2)相关性分析表明,OM与TP、OM与TN均呈弱相关,而TN与TP呈强相关。这是因为TN和TP来源相近,主要来自外源,与OM来源有一定差异。根据TOC/TN特征分析,OM主要受藻类、浮游植物和非纤维束植物等影响。(3)有机指数评价结果显示,潮白河中游段表层沉积物监测点中60%为清洁,33.85%为较清洁,4.62%为尚清洁,1.54%为有机污染。有机污染点主要位于运潮减河入潮白河口和田贾庄排干渠入潮白河口。区域有机氮评价结果以清洁级别为主,整体较好。     

巢湖富营养化过程的沉积记录

土地利用和人类活动加剧所导致的营养元素输入的增加是引起湖泊富营养化趋势增强的重要原因。巢湖沉积钻孔柱状样中总有机碳和总氮自20世纪70年代以来呈明显升高趋势,分别增加了2.5、2.9倍。由柱状样中的TOC/TN比值、TARHC、OEP判断得出,19世纪末到20世纪40年代中期TOC是陆源和内源两种来源并重;20世纪40年代中期到20世纪70年代初期以陆源为主,并可能存在石油污染;20世纪70年代以来沉积物有机质中藻类来源的有机质占主要地位。巢湖沉积柱状样的研究表明20世纪70年代以来巢湖富营养化开始恶化。     

哈素海沉积物中氮和有机质的分布特征

针对哈素海富营养化日趋严重的现实,系统开展了湖泊沉积物中不同形态氮及有机质的空间分布和污染特征研究。结果表明,表层沉积物中TN、Org N、NH+4 N及有机质的水平分布均表现经向分异特征,Org N的分布特征主导了TN的水平分布格局,有机质与TN具有强相关性。沉积柱芯中TN随深度增加而递减,有机质和Org N与TN的垂向分布相似,尽管 NH+4 N的垂直变化分异较大,但仍表现于表层富集的特点。Org N为表层沉积物和沉积柱芯中氮的主导形态,NH+4 N为无机氮的主导形态,成岩过程中,沉积物中TN只有极少部分在发生矿化。沉积物中有机质主要来源于湖中芦苇等大型挺水植物及陆源输入。哈素海表层沉积物的氮污染对底栖生物已经产生了严重的生态毒性效应,对底栖生物群落及整个水生生态系统构成了严重威胁。     

武汉东湖沉积物碳氮磷垂向分布研究

建立了东湖Ⅰ站90 cm和Ⅱ站150 cm沉积物剖面年代序列框架,研究了碳氮磷的垂向分布,并对碳-氮和碳-磷耦合进行了讨论.东湖Ⅰ站和Ⅱ站沉积物总有机碳(TOC)分别为3.00%和2.44%,总氮(TN)分别为0.45%和0.34%,总磷(TP)分别为1.11mg/g和0.69 mg/g.东湖Ⅰ站和Ⅱ站沉积物TOC与TN之间呈极显著的正相关关系,TOC/TN质量比的变化是受到气候变化、人类活动、氮比有机碳分解速度快等因素综合作用的结果.TP与TOC之间也呈正相关关系,但相关性差,由于污水大量排入Ⅰ站,导致东湖Ⅰ站TOC/P质量比明显低于Ⅱ站,表层沉积物中磷比碳降解速度快导致TOC/P质量比升高.     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

南海表层沉积物与沉降颗粒物中有机碳的δ~(13)C对比研究及其古环境再造意义

对南海表层沉积物与沉降颗粒物有机碳的δ13C进行了对比研究,从古环境再造方面探讨了陆源和海源对南海表层沉积物的贡献。南海表层沉积物有机碳的δ13C比沉降颗粒物中有机碳的δ13C偏重表明,Suess效应对南海现代过程的影响不可忽视,两者的δ13C差值反映了Suess效应对南海现代过程的影响程度。利用两者的δ13C差值,对现代陆源和海源有机碳的δ13C进行修正后,计算得到,在南海陆架周围表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为48%,海源的比例为52%;在远离陆架的表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为14%,海源的比例为86%。     

海南岛万泉河口沉积物有机碳、 氮同位素的特征及其环境意义*

对海南岛万泉河口沙美内海柱样K3和K4沉积物进行生物地球化学指标总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³ C)、氮同位素(δ¹⁵ N)的分析,以及²¹⁰ Pb定年了解其近代变化特征,追踪沉积物有机质来源的变化,提取沉积环境演变及人类活动的信息。K3中TOC的变化介于0.51 ％ ~1.12 ％ ,K4变化介于0.43 ％ ~1.49 ％ ,而其随时间的变化反映了流域内人类活动的历史。17世纪TOC含量明显增加记录了明末清初开始流域内广泛种植农作物的活动,19世纪以来TOC含量逐渐增加,至现代达最高值,对应了工业革命以来人类活动的增强。K3和K4的δ¹³ C值变化分别在-24.38 ‰ ~-21.02 ‰ 之间和-24.74 ‰ ~-20.17 ‰ 之间,δ¹⁵ N值变化分别在2.20 ‰ ~4.62 ‰ 之间和2.39 ‰ ~5.02 ‰ 之间,映证了本区沉积物有机质是陆源物质和海洋物质混合的特点。明末清初开始流域内广泛种植玉米等农作物造成δ¹³ C值增加和δ¹⁵ N值减少; 自19世纪以来至现在,该区的经济活动增加,人口的持续增长,尤其是近50年来化肥农药的大量使用,造成陆源输入的有机碳含量大幅增加,使δ¹³ C值减少和δ¹⁵ N比值增加。 δ¹³ C值自19世纪以来就逐渐变轻,说明陆源和海洋有机碳的比例发生了变化,较轻的陆源有机碳比例相对增加,较重的海洋有机碳比例相对减少,反映了玉带滩沙坝的增长、沙美内海封闭、海水交换作用减少的状况。C/N比值分别从底部的16.19和17.36到顶部减小为11左右,自19世纪以来呈明显减小的趋势也反映了沙美内海泻湖自生的藻类有机质供应越来越多,也说明了其逐渐封闭、水动力条件越来越弱,与外海的交换作用逐渐减少的状况。     

南海表层沉积物与沉降颗粒物中有机碳的δ13C对比研究及其古环境再造意义

对南海表层沉积物与沉降颗粒物有机碳的δ13C进行了对比研究,从古环境再造方面探讨了陆源和海源对南海表层沉积物的贡献。南海表层沉积物有机碳的δ13C比沉降颗粒物中有机碳的δ13C偏重表明,Suess效应对南海现代过程的影响不可忽视,两者的δ13C差值反映了Suess效应对南海现代过程的影响程度。利用两者的δ13C差值,对现代陆源和海源有机碳的δ13C进行修正后,计算得到,在南海陆架周围表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为48%,海源的比例为52%;在远离陆架的表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为14%,海源的比例为86%。     

黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物中有机碳、氮的分布特征及其影响因素

利用元素分析仪对2007年获取的黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物进行了有机碳、氮含量分析.结果表明,在同一站位有机碳大体上的分布为,表层沉积物中TOC含量≤底层悬浮体中POC含量<表层悬浮体中POC含量;依据表层沉积物中TOC、TN含量和悬浮体中POC的分布,研究区可划分为5个区,依次为莱州湾西部靠近黄河口区(Ⅰ和Ⅱ...     

赛里木湖沉积物有机质变化特征及其环境信息

在分析赛里木湖湖泊沉积物中氮含量(TN)、有机碳含量(TOC)及其碳同位素(δ~(13)C_(org))以及色素等指标的变化特征的基础上,结合沉积物中有机指标的环境意义的探讨,揭示了新疆赛里木湖湖泊沉积物中有机质所蕴含的环境信息.赛里木湖沉积物中总有机碳含量、总氮含量的变化反映了流域初级生产力的变化,沉积物色素变化是有机质保存条件的指标,间接指示了湖泊-流域水热配置环境.有机碳同位素(δ~(13)C_(org))反映了湖泊内外源的混合信息.结合有序样品聚类分析方法,可以将赛里木湖近代环境划分为四大发展阶段:1、各有机指标相对稳定;2、各有机指标明显波动;3、各有机指标显著增加;4、各有机指标快速增加.     

北极楚科奇海-北白令海表层沉积物陆源有机质示踪与埋藏效应

大陆边缘贮存了全球海洋约80%以上的沉积有机碳,在海洋埋藏的有机质中占有至关重要的地位,同时,其也是陆源有机质的一个重要汇区。北极陆架是全球最大的陆架,因而,弄清楚北极沉积物中有机质的分布与来源,对增进全球碳循环的认识具有重大意义。目前北极在有机质来源方面的研究还较少,且所使用的指示参数较为单一[1]。由于大陆边缘沉积有机质的复杂性以及各个指示参数(包括整体性参数和生物标志物)本身的限制,多参数估算有机质来源的工作变得越来越重要。本文旨在应用多参数指标(有机C/N值,有机碳稳定同位素δ13C和BIT指数)示踪陆源沉积有机质,从而进一步了解楚科奇海和白令海北部陆源有机质的埋藏过程。表层沉积物样品来自西北冰洋楚科奇海与北白令海的20个站位的箱式表层样品。样品采集后置于-20℃冰柜中保存,带回实验室进行上述参数的分析。有机碳氮以及有机碳稳定同位素δ13C的测定分别使用Elementar元素分析仪(德国)以及Thermo的同位素比质谱仪(美国)。BIT指数是甘油二烷基甘油四醚酯(GDGT)中土壤来源的支链GDGT与海洋来源奇古菌醇Crenarchaeol的比例,可以指示土壤有机质在沉积有机质中的含量[2]。GDGT萃取液通过高效液相色谱质谱仪进行测定。研究区有机C/N值高值出现在白令海东南和楚科奇海南部;有机碳稳定同位素δ13C值分布情况与C/N值相似,偏轻的同位素值分布在研究区域东侧。根据支链GDGT的含量与奇古菌醇含量计算得到的BIT指数平均值约为0.150,分布为在东部较高,且在北部靠近海盆方向逐渐降低。这个结果也与王寿刚等(2013)[3]和Park等(2014)[4]的结果相近。结合上面的结果,通过二端源混合模型可以计算沉积有机碳中陆源有机碳的相对含量。δ13C值的计算结果与Naidu等(2000)[1]的相近,他们得到的海源比例约为50%。有机C/N比值计算的陆源有机质含量较低,这可能与矿物吸附的无机氮或者沉积物中微生物的降解有关。而BIT指数计算的值是最低的,这与Hopmans等(2004)[2]所述的相一致,即BIT指数指示的是一个土壤来源。以上陆源有机质的分布与研究区分布在东西侧的阿纳德尔流和阿拉斯加沿岸流密切相关。     

21 kaB.P.以来大兴安岭中段月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成变化及其古气候意义

月亮湖是位于大兴安岭中段阿尔山一柴河火山区的一个火山口湖,地处现今季风/非季风影响的过渡地带,对气候环境变化反应敏感.月亮湖长约9m的沉积岩芯记录了21cal.kaB.P.来的古气候演化历史.月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成(δ13Corg)、总有机碳含量(TOC)和总氮含量(TN)分析结果表明:δ13Corg值分布范围为-34.3%～-24.8‰,具有9.5‰的变化幅度,但总体仍然在陆生C3植物的变化范围内.TOC含量分布范围为1.04%～23.55%,TN含量分布范围为0.08%～1.78%,TOC与TN含量变化趋势相同,呈正相关性,两者都显示出末次冰期晚期时含量特别低的特征.沉积物的TOC/TN比值(原子比)分布范围为6.3～28.2,其中末次冰期晚期的值比较低,说明沉积物中有机质以内源水生生物为主,其后TOC/TN比值明显升高且多14,说明大部分有机质来源于汇水盆地中的陆生植物.根据多个指标综合分析,有效湿度的影响很可能是δ13Corg变化的主导因素.因此,近2万年来月亮湖全岩有机碳同位素组成变化与古气候变化的对应关系是:暖湿气候对应着偏负的δ13Corg值,冷干气候对应着偏正的δ13Corg值,全新世期间因植被变化不大,其δ13Corg值变化幅度也不大.     

珠江口近百年来富营养化加剧的沉积记录

由于土地利用和人类活动加剧所导致的营养元素由河流输入的增加是引起河口港湾地区富营养化趋势增强的重要原因,由此引发的赤潮在中国沿海地区呈现越来越频繁的趋势。本文通过珠江口两个沉积柱状样(ZJ6和ZJ10)揭示了该水域近百年来的富营养化加剧趋势。由柱状样中的TOC/TN比值判断,TOC是陆源和水生两种来源的混合物。在假设陆源和水生有机质C/N比值分别为5和20后,计算了在沉积物中两种来源有机碳的含量得到:两钻孔柱状样中水生有机碳、总氮、生物硅、陆源有机碳沉积通量自20世纪20年代到90年代呈明显升高趋势,分别增加了2.0、3.6、2.9、12.0倍(ZJ6)和5.4、6.8、5.5、10.6倍(ZJ10)。这一趋势与中国珠江三角洲地区在此期间,特别是50年来生产力的迅速提高趋势相对应。两钻孔柱状样中生物硅沉积通量的增加幅度逐渐超出水生有机碳沉积通量的增加幅度,表明硅藻是富营养化的敏感藻类。目前,Si相对于N、P还不是珠江口水域的限制性营养元素,但若不对水域的营养物进行有效管理以平衡营养元素间的比例关系和减弱富营养化趋势,珠江口的浮游生物种群结构和底层水的溶解氧含量将受到严重影响。     

南黄海中部表层沉积物有机质分布与分子组成研究

通过分析南黄海中部501个站位表层沉积物通沉积物有机质、粒度及常量元素特征,了解有机质分布特征及影响因素,并进一步对其中64个站位的进行气相色谱（GC-FID）分析,探讨有机质分子组成。分析表明:南黄海中部总有机碳受水动力影响呈分布西低东高分布,总有机碳与Al2O3含量中值粒径依次相关特性;正构烷烃组成表明有机质主要来源于陆源高等植物,海洋浮游藻类贡献次之,陆源植物中草本植物与木本植物贡献相当,类异戊二烯烃反映了短链正构烷烃明显海洋还原沉积环境;常量元素与正构烷烃参数综合分析表明,南黄海中部陆源有机质主要来自于现代黄河、苏北古黄河输入,体现无机-有机综合分析对有机质物源判断;部分样品具有明显石油源输入特征,细菌对沉积物有机质贡献普遍存在。     

泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域.通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ13C)以及粒度等指标的分析,基于210Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的...     

楚科奇海-加拿大海盆表层沉积物中的氨基酸

对2003年中国第二次北极科学考察所获得的部分表层沉积物样品进行了总水解氨基酸(THAA)、氨基糖(HA)的测定。不同区域氨基酸主要成分不同,楚科奇海站位的氨基酸主要成分为甘氨酸(Gly)、谷氨酸(Glu),位于加拿大海盆的B80、B11、P27站THAA的主要成分为丝氨酸(Ser)。沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、THAA、HA含量等特征随区域不同有较大差别,白令海峡的BS11站TOC、HA含量最低,加拿大海盆的B80站THAA、TN含量最低。楚科奇海R03站TOC、TN为最高,THAA在R11含量达最大值,HA在楚科奇海台的P11站最高。初步讨论了楚科奇海—加拿大海盆表层沉积物中氨基酸的空间分布,根据氨基酸选择性降解和主成份分析结果引入DI”指标,并对七个站位表层沉积物有机质新鲜程度进行了比较,新鲜度由大至小顺序为C15>BS11>R11>S11>P11>R03>B80,这与表层沉积物来源、水动力条件等有关,由此推测楚科奇海陆架、白令海峡沉积物有机质较楚科奇海台、加拿大海盆较为新鲜。