海洋沉积物中深古菌的固碳潜能——基于DNA的稳定性同位素示踪研究

深古菌分布广泛、生境多样,是地球丰度最高的微生物之一,被认为在全球碳循环中扮演着重要角色.由于分离培养困难,深古菌的生理代谢功能尚不清楚.前期研究表明,深古菌具有降解木质素的功能;宏基因组分析也表明深古菌包含完整的无机碳固定途径(Wood-Ljungdahl pathway,WL途径),但尚未有直接的功能验证报道.本研究利用木质素与NaH¹³CO₃对海洋沉积物样品进行长期培养,探究深古菌固定无机碳的能力.结果表明:在添加了木质素的培养体系中深古菌持续增长,10个月后其丰度增幅高达15.3倍,并在古菌中占比由30%上升为80%.为查明培养体系内微生物的固碳功能,监测了总有机碳δ¹³C随时间的变化,发现两种添加了NaH¹³CO₃的体系的总有机碳在最初的一个月均有升高,随后在未添加木质素的体系中基本保持不变,而添加了木质素的体系中δ¹³C缓慢而持续地增长.对培养过程中不同处理和不同阶段的样品进行DNA提取,并通过超高速密度梯度离心获得不同浮力密度DNA后,利用Q...     

陆表自然和人文要素相互作用——“全球变化及应对”重点专项研究进展

在国家重点研发计划支持下,项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法,解决了渐变型不均一性检测和订正的难题,构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集,修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据,构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景,研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景,预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用,发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间,阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系,提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径,指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关,阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中...     

TOC-IRMS联用在线高温氧化测定溶解有机碳稳定同位素组成的方法研究

本研究利用总有机碳分析仪联用稳定同位素质谱仪(TOC-IRMS)技术,探讨了高温氧化法测试水体中溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon, DOC)含量及稳定碳同位素组成。根据溶解有机碳的组成特征,从氧化难易程度、分子结构等方面选取5种可溶于水的化合物：咖啡因、葡萄糖、邻苯二甲酸、乙酸钾和腐殖酸钠,配置成DOC溶液。通过改变溶液碳含量、氧化温度、通氧量大小,载气流速等参数,研究不同实验条件对DOC碳转化率及δ¹³C值的影响。TOC-IRMS在氧化温度850℃,通氧时长20 s(流速10 cm³/min),载气流速80 cm³/min的条件下,测得5种化合物不同浓度DOC溶液的平均碳转化率为95.69%～103.57%;δ¹³C值与标定参考值基本一致,差值范围为-0.82‰～0.55‰。在上述实验条件下,测得不同类型水样的DOC含量相对标准偏差小于3.7%,δ¹³C值的标准偏差小于0.2‰,结果表明TOC-IRMS联用在线高温氧化法测定不同类型水样的DOC含量...     

中国西北侏罗纪煤系显微组分生烃潜力、产物地球化学特征及其意义

从吐哈盆地侏罗纪煤中分离富集了藻类体、孢子体、角质体、镜质体、基质镜质体和丝质体6种主要显微组分,进行了热解及热模拟实验,并对各显微组分热模拟生成的产物热解油进行了碳同位素组成等分析。各显微组分热解生烃潜力及其热解产物热解油的碳同位素组成表明,煤系有机质中藻类体的生油潜力最高,生成的液态烃类的碳同位素组成最轻;孢子体、角质体等陆源富氢组分生烃潜力低于藻类体,生成的液态烃类的碳同位素组成重于藻类体生成的液态烃类,与煤系含油气盆地中原油的碳同位素组成基本一致。这些富氢显微组分应该是煤系有机质中主要的生油显微组分。镜质体和基质镜质体的生油潜力相对较低,其生成的液态烃类的碳同位素组成比一般煤系原油重得多,而且这些组分本身对液态烃具有较强的吸附力,尽管其在煤系有机质中所占的比例很大,仍然难以成为生成液态石油的主要显微组分,只能在高成熟演化阶段成为良好的生气显微组分。丝质体等惰性组分生烃潜力极低,不可能成为生油组分。此外,结合原煤的显微组分组成、生烃潜力和元素分析,提出仅仅以壳质组的含量高低来评价煤的生烃潜力不完全可靠,热解是经济、快速、有效的评价方法。     

利用碳交易推动农业减排的理论与路径分析：国际经验及其对中国的启示

如何有效利用碳交易推动农业深度减排亟待讨论。文中回顾了利用碳交易促进农业减排的理论,梳理了相关国际实践、经验和障碍,并识别了利用碳交易推动中国农业减排的路径。理论上,在交易成本低于节约的减排成本的情况下,利用碳交易促进农业深度减排具备经济可行性,但在实践中面临排放不确定性大、技术标准体系匮乏、减排效果不稳定以及监测、报告和核查成本过高等障碍。农业纳入自愿碳市场在创新组织方式、构建风险分担机制和开发核算标准等方面取得了较大进展,但目前全球尚未将农业纳入强制碳市场。为积累经验并降低交易成本,农业可先参与自愿碳市场后逐步向强制碳市场过渡。中国核证自愿减排量（CCER）的农业项目是农业和自愿碳市场结合的重要实践,可在政策、方法学、运行机制等条件成熟的情况下逐渐扩大农业自愿减排项目的数量和规模。由于农业对粮食安全和国民经济发展的重要作用,是否将农业纳入强制碳市场必须非常谨慎。     

早渐新世钙质超微化石演变与营养盐及二氧化碳关系

南海北部早渐新世发生明显的营养供给和二氧化碳浓度的变化,相关地质记录为研究颗石藻的生理机制提供了理想的自然实验室。在本研究中,我们建立了一个新的颗石藻群落演化的指标,定义为E*比值。该比值由富营养属种和中等-贫营养属种的相对丰度计算而得（E^*=e/(e+c)×100,e代表富营养属种,c代表中等-贫营养属种）。其中富营养属种包括小Reticulofenestra, Reticulofenestra lockeri组,Reticulofenestra bisecta组和Coccolithus pelagicus组,而中等-贫营养属种包括Cyclicargolithus spp.。E^*指标与早渐新世营养盐指标具有较强的相关性,但在不同二氧化碳浓度的条件下表现不同的公变趋势。将群落组合与已发表的二氧化碳浓度数据对比,我们提出颗石藻可能在二氧化碳持续降低的环境下改变其对碳源和营养盐的利用方式,指示颗石藻的碳浓缩机制可能开始于早渐新世。     

獐子岛岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ13C值的季节变化特征

为研究岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ~(13)C值的季节变化特征,分别于2016年11月(秋)和2017年2月(冬)、5月(春)、8月(夏)对獐子岛岩相潮间带(39°01′E,122°43′N)的大型海藻进行调查,并对其有机碳含量和δ~(13)C值进行分析。结果表明:共鉴定出大型海藻3门49种,其中红藻门24种,占总数的48.98%;褐藻门17种,占总数的34.69%;绿藻门8种,占总数的16.33%。大型海藻种类数为春季(35种)冬季(24种)=夏季(24种)秋季(23种)。不同种类海藻体内的有机碳含量为15.54%～35.03%,δ~(13)C值在–33.42‰～–7.43‰之间变动。不同季节海藻体内有机碳含量为冬季春季夏季秋季,δ~(13)C值为夏季春季冬季秋季。     

台湾海峡西部海域大气中金属的特征──Ⅱ.大气颗粒金属的来源和入海通量

通过因子分析和相关回归分析,台湾海峡海域大气中颗粒物中金属的来源特征为:Fe主要来自地壳风化尘土,少量来自污染物.Pb和Cd主要来自污染源,少量Pb来自尘土和海水.Na主要来自海水,但也有少量来自尘土和次生气溶胶.Cu主要来自尘土,部分来自污染物,少量来自海水.比较台湾海峡西部海域来自大气和来自河流的金属通量,大气中的Cu低于河流,Pb高于河流,Cd略高于河流.     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。