洛南黄土有机碳同位素组成及其与洛川、西峰黄土对比

以往黄土-古土壤碳同位素的研究主要集中在东亚季风控制的干旱-半干旱黄土高原中北部地区,而对于秦岭南部暖温带季风性半湿润气候区黄土-古土壤序列有机碳同位素的研究鲜有报道。对比两种气候条件下的黄土有机质碳同位素组成可更广泛和深入地认识黄土碳同位素所指示的生态环境变化。为此,本研究选取了位于秦岭南麓的洛南上白川、刘湾两剖面,剖面厚度分别为74m和10m,以20cm间距采集上白川剖面38个样品,刘湾剖面51个样品。采用高温灼烧氧化法对全部样品有机质碳同位素组成进行测定,并将结果与黄土高原中部洛川和西峰剖面有机质碳同位素进行了对比。结果表明：  上白川剖面有机碳同位素( δ¹³C_org.)的变化范围为-24.43‰～-21.30‰,刘湾剖面的变化范围为-24.70‰～-20.52‰,洛川剖面的变化范围为-23.37‰～-18.72‰, 西峰剖面的变化范围为-23.68‰～-19.47‰。末次间冰期位于半湿润地区的上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较半干旱地区洛川、西峰剖面偏负1‰～2‰,即上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值分别较洛川剖面的峰值偏负1.8‰和1.9‰,较西峰剖面的峰值偏负1.3‰和1.4‰。因此,该区的植被覆盖应是以C₃植物为主的C₃和C₄混合草原植被类型;   从整体上来看,洛南剖面古土壤层碳同位素较相邻黄土层的碳同位素偏正,因此,古土壤形成时期C₄植被相对比例增加。末次间冰期洛南上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较洛川、西峰剖面的峰值偏负1‰多,表明受东亚季风控制的半干旱-半湿润的黄土区,暖季节降水对C₄/C₃植被相对比例增加的趋势和幅度均具有明显的影响,主要表现在暖季节降水的增加有利于C₄植被相对比例的增高,同时降水的季节性分布和/或降水量的增多影响土壤有机碳同位素所记录的C₄植被相对比例及其增加幅度。     

南海全新世大暖期海表水的高酸性证据

利用正热电离质谱高精度测定了南海化石珊瑚样品的δ¹¹B 比值,定量地重建了中晚全新世以来南海海表水的pH值。结果显示南海海表水pH值并不像预先设想的那样稳定。其中古海水pH值最低为6100aB.P.前的7.91;   最高为4300aB.P.前和1200aB.P.前的8.29。南海海表水pH值从全新世大暖期开始,整体上呈缓慢增加趋势,而到现代以后明显下降。珊瑚δ¹¹B记录表明南海海表水在中晚全新世有两个高酸性的时期,一个发生在全新世大暖期,一个为现代。全新世大暖期时南海出现的高海平面、偏强的东亚夏季风和偏弱的冬季风可能是导致其海表水出现高酸性的原因。现代南海海表水pH值显著偏低,背离了中晚全新世以来南海海表水pH值逐渐增加的趋势,这很可能说明人类大量排放的CO₂确实改变了南海海表水自然变化的规律,南海在变酸。     

无定河流域碳氮稳定同位素研究

对黄河中游一条很有特点的高悬沙支流--无定河流域进行了碳氮稳定同位素调查,发现该流域植被的碳氮同位素组成分布范围很广,碳同位素组成呈现出明显的双峰特征,说明该流域生态系统属于C3和C4混合植被类型.植物的氮同位素组成与碳同位素组成之间并不存在相关关系.沿河沉积物中的碳氮同位素组成之间存在有弱负相关性.河水悬浮体中碳氮同位素组成显示出良好的负相关关系,反映出该河悬浮体中主要有2种物质来源以及具保守性的物理混合特征.根据无定河流域植被、土壤、沉积物的碳同位素调查结果,估算出该河流颗粒有机质中C3植物碳的贡献可占75%～80%.河水悬浮体中有机质的控制性来源是中下游陆地侵蚀物质,同样也反映了流域植被的同位素特征,C3植物碳的贡献占优势.初步的研究结果已经证明,在研究河流中生源要素的输送通量与降水及径流过程之间的关系和河流物质与陆地生态环境变化之间的关系时碳氮稳定同位素示踪应该是十分有效的手段.     

新仙女木事件在罗布泊湖相沉积物中的记录

通过对罗布泊CK-2钻孔湖相沉积物磁化率、粒度、碳酸盐和有机质含量的测定以及地球化学元素的多元统计分析, 探讨了我国西北极端干旱区域的环境对全球气候变化的响应.结果显示各代用指标均一致揭示了发生在12.8~11.6kaBP间非常明显的低温期, 且降温幅度大, 变化迅速.这次冷事件在时间坐标以及发生特点上都与格陵兰冰心记录的末次冰消期中的新仙女木事件相对应, 为新仙女木事件的全球性特征提供了新的证据.这说明在我国新疆的极端干旱区, 其气候与环境的变化也与北半球高纬度地区有着密切的联系; 由主成分分析结果, 揭示了我国西北地区的西风气候区有别于东南季风气候区的水热配置特点, 即冷期湿润, 暖期干旱, 并提出了该事件信号从北大西洋传送到罗布泊地区的潜在机制.      

无机碳酸盐沉积的硼同位素分馏——B（OH）3掺入碳酸盐的证据

进行了高pH（8．96～9．34）海水的无机碳酸盐沉积实验,测定了沉积碳酸盐的硼同位素分馏．结果表明,碳酸盐和海水B（OH）3间的硼同位素分馏系数（αcarb-3）变化范围是0．937—0．965,平均值为0．953．这些结果与Sanyal等报道的结果都表明碳酸盐与溶液B（OH）3间的硼同位素分馏系数磁αcarb-3不是恒定的,而是与溶液pH呈现负相关关系．测定的碳酸盐沉积的硼同位素组成（δ^11Bcarb）并未都落在最佳的理论δ^11B4-pH曲线上,并且与任何已知δ^11B4-pH理论曲线不平行．因此有理由断定,随海水pH的变化,将有变化分数的B（OH）3掺入进碳酸盐中,但仍以B（OH）4^-掺入为主．因此在采用海洋生物碳酸盐硼同位素重建古海水pH时,应用B（OH）4-和B（OH）3间理论的硼同位素分馏系数（α4-3）是不适当的,同时有必要建立一种经验方程．     

南海珊瑚礁硼同位素组成及其环境意义

采用正热电离质谱方法测定了中国南海诸岛７０００ａ以来的珊瑚礁的硼同位素的硼含量。讨论了珊瑚礁中硼同位素 硼含量,Ｐ不管不顾忻代等参数的关系。结果表明,所测定的珊瑚礁硼同位素组成变化范围为２２．７￣２４．８‰,并且与珊瑚 硼含量呈正相关关系。根据硼同位素与海水ＰＨ值的关系计算出过去７０００ａ南海泊ＰＨ值变化８．１０￣８．４１。初步探讨了硼同位素组成与南海海平面变化的关系。     

锂同位素测速法在察尔汗水动态中的应用

采用锂同位素示踪技术,对察尔汗首采区采卤过程中晶间卤水的流向、流速和流量进行了测定。研究的初步结果表明,锂同位素示踪技术在地下水动态的研究中具有较好的应用前景。     

西北干旱区湖泊碳同位素与环境变化

湖泊沉积的碳同位素组成因可记录地质历史时期C3/C4植被等环境变化信息,被广泛用于陆地生态系统和全球环境变化研究,在中国西北干旱区湖泊古环境研究中也广为应用.近年来,进一步深入研究的成果,为湖泊碳同位素地球化学所反映的环境意义注入了新的信息,使得我们需要从多方面考虑湖泊碳同位素在环境变化示踪研究中的解释.文章总结了过去几十年来西北干旱区湖泊碳同位素的研究结果,讨论可能存在的湖泊沉积物碳同位素变化机制问题,为更好地将碳同位素地球化学应用于湖泊环境变化研究提供参考.     

层状云催化宏微观物理响应的数值模拟研究

层状云系是进行人工增雨开发利用空中云水资源的重要对象,增雨作业需要有科学可行的技术指标来指导实际作业的科学实施,而合理准确评估人工增雨作业的效果也是需要解决的重要课题,通过数值模式合理地仿真模拟实际催化作业的过程,进而研究增雨作业后云和降水的一系列宏微观特征的变化及其机理,是建立和改进催化作业技术的必要途径,也是评估实际人工增雨作业效果的有效手段。本文使用三维中尺度冷云催化模式对2014年4月15日河北省一次层状云降水的飞机催化作业过程进行了仿真模拟,力图对实际作业过程进行合理再现,通过对模拟结果的分析,研究飞机播撒的AgI（Silver iodide）催化剂在空中的扩散传输特征,分析催化对云和降水宏微观特性的影响,并对此次飞机催化作业的增雨效果进行评估。研究结果表明,播撒的AgI催化剂烟羽扩展的水平尺度可达数十公里以上,垂直方向上,大部分AgI粒子则主要集中在作业层上下约1 km的厚度范围内,AgI粒子的向上输送明显强于向下的输送;催化后云中的冰晶和雪粒子明显增加,导致催化模拟前期的霰增长受到抑制,之后随着霰碰并雪过程及零度层附近冰相粒子淞附过程的增强,云中霰的总量逐渐增加;催化作业后,催化云的雷达回波强度有明显增强,且随时间变化表现出不同的结构特征;催化导致地面降水出现先减少后增加的时间变化特征,催化后3小时,作业影响区向作业区下游扩展100 km以上,总体呈现减雨—增雨的区域分布特征;数值模拟评估表明,整个评估区内的净增雨量达到3.6×107 kg,平均增雨率为1.1%,暖层霰粒浓度和尺度的增加是降水增加的主要原因。由于作业目标云系的催化条件一般,而播撒的AgI剂量偏大,造成增雨作业效果偏低。     

海南岛滨珊瑚δ18 O对环境条件的响应

利用采自海南岛东岸沙老岸礁的活体橙黄滨珊瑚岩心,测试了其中11 a(1992—2002)的珊瑚骨骼氧同位素组成。通过与同期观测记录的海洋表面温度、海洋表层盐度进行比较分析,提出珊瑚δ18O对环境条件变化的响应特征。该地区珊瑚δ18O的年际变化主要受海洋表面温度的控制,而以夏季为代表的季节性变化则主要受海洋表层盐度的影响。