台湾海峡西部海域表层沉积物氧化-还原环境探讨

本文根据1984—1985年国家海洋局第三海洋研究所对台湾海峡西部海域环境进行多学科综合调查的沉积化学和底栖生物的资料,概述了该海区表层沉积物的有机质、Eh、Fe~(3+)/Fe~(2+)分布特征。把该海区沉积物氧化-还原环境区划分为三种类型:较强氧化区;弱氧化区;弱还原区。发现本区底栖生物在这三个区的分布差异是:弱氧化区最高;较强氧化区次之;弱还原区最低。     

辽东湾海底铁、锰的氧化还原过程及化学成岩作用

于1988年6—7月在辽东湾进行了调查,对其沉积物间隙水中Fe~(2+),Mn~(2+)及有关参数的测定结果及相关分析表明,铁、锰平面与垂直分布类型的不同是由于Fe~(2+),Mn~(2+)氧化还原速率、扩散速度及控制体系不同的综合结果,得出Fe(Ⅱ,L)+S_2~(2-)→FeS_2(s)和Mn(Ⅳ,s)→Mn(Ⅱ,L)是控制辽东湾间隙水中Fe~(2+),Mn~(2+)浓度的主要体系,并用氧化还原界面层的一种简单模式讨论了铁、锰转移与其浓度-深度分布形状的关系。本文还应用Fick第一定律直接计算了沉积物-海水界面间铁、锰扩散转移通量。     

厦门同安湾红树林及临近光滩沉积物孔隙水中溶解活性磷和亚铁分布特征的对比分析

为了解红树林与光滩磷、铁地球化学行为的差异,借助薄膜扩散梯度技术(ZrO-Chelex DGT),对厦门同安湾红树林及临近光滩孔隙水中溶解活性磷(DRP)、Fe~(2+)浓度进行了原位测量,并采集了相应沉积物柱状样进行测定分析。结果表明:(1)Fe~(2+)与DRP呈现较好的线性正相关,说明磷的吸附/解吸与铁氧化还原循环有关;(2)在不同深度,光滩孔隙水中DRP浓度均高于对应深度红树林。在浅层,由于溪水的补给造成光滩的磷富集;在深层,红树植物根部吸收导致磷浓度下降,光滩有机质含量较多,矿化释放DRP使其浓度较高;(3)孔隙水中的Fe~(2+)浓度分布表明,红树林区域随着深度的增加,逐渐由好氧环境进入厌氧环境;而光滩沉积物氧化还原环境可能受到红树林的影响,孔隙水Fe~(2+)在垂向上波动分布。     

辽东湾海底沉积物Fe3+/Fe2+比值及其氧化还原作用的初步研究

1962年对辽东湾进行海洋调查时,在船上测定了沉积物表层和下层的380个样品以及7个柱状样品的Fe~(3 )/Fe~(2 )比值。本文是对Fe~(3 )/Fe~(2 )比值及其沉积物氧化还原作用的初步研究。     

长江口崇明东滩地貌发育过程中的活性铁变化及环境意义

利用2002—2003年在崇明东滩采得的CDS、CDM和CDN三个典型沉积物剖面样品,测定了其中的Fe3 、Fe2 、Fe3 /Fe2 以及有机碳、粒度等特征参数,分析了活性铁分布变化特征并对其沉积物氧化还原环境的变化进行了探讨。结果表明Fe3 含量在整个研究区域均是从表层向下逐渐递减的,Fe2 含量逐渐增加。从实验结果判断,所研究区域沉积环境上层以氧化环境为主,呈弱氧化型,中下层以还原环境为主。分析发现其分布变化受粒度、有机碳的影响,氧化还原界面与中、高潮滩划分界大致相当。     

东海沉积物间隙水中的碳酸盐及铁、锰的控制体系

本文根据1987年所采样品研究了东海沉积物间隙水中的碳酸盐、铁和锰。结果表明:长江口外区沉积物中的方解石有一定程度的白云石化;冲绳海槽区及台湾海峡北沉积物中有比较强的CaCO_3溶解作用,CaCO_3溶解产生的Ca~(2+)占间隙水中总钙的20—53％;三个区域均有部分的方解石转化为磷灰石;在东海沉积物间隙水中铁由“Fe_2O_3-SO_4~(2-)-FeS_2”体系控制,高价铁被还原生成的Fe~(2+)和SO_4~(2-)还原产生的S~(2-)可形成黄铁矿(FeS_2)沉淀;而锰受MnCO_3溶解和沉淀控制,MnCO_3溶解产生的Mn~(2+)可占间隙水中总Mn~(2+)浓度的60—80％。锰受氧化还原作用影响小。     

冲绳海槽中南部柱状沉积物氧化还原敏感元素赋存机理与环境指示意义

沉积物中氧化还原敏感元素(Redox Sensitive Element,RSE)含量变化是上覆水体氧化还原环境良好的替代指标。本文通过冲绳海槽中南部两个柱状沉积物(深度：30 cm)粒度、总有机碳、总氮及其同位素含量和氧化还原敏感元素含量等指标,探究复杂环境背景下冲绳海槽柱状沉积物中RSE的赋存机理与环境指示意义。研究发现,柱状沉积物中除了Cr亏损,其他RSE均显示有不同程度的富集。“粒控效应”对冲绳海槽柱状沉积物的RSE含量影响较小;分析可知,海水表层生产力是影响沉积物氧化还原环境的主要因素,通过Mn(氢)氧化物的吸附或解吸附作用实现RSE的富集与亏损。δCe、V/Cr、Ni/Co和V/(V+Ni)等指标指示沉积物整体处于氧化-弱氧化环境。沉积物中Mn元素通过还原作用以Mn²⁺形式向上扩散,在25～30 cm处被含氧间隙水氧化富集形成锰峰,指示柱状沉积物0～25 cm处为氧化环境,25～30 cm处为弱氧化环境。     

杭州湾南部灰鳖洋海泥区腐蚀环境探讨

海泥区腐蚀环境是影响海底管道工程安全的主要因素之一。根据国家海洋局第二海洋研究所对杭州湾南部灰鳖洋海泥区腐蚀环境因子调查的资料,分析灰鳖洋海区沉积物类型、pH值、Eh、Fe3+/Fe2+、硫化物和硫酸盐还原菌等腐蚀因子的特征,划分了沉积物的氧化还原环境,评价了沉积物的腐蚀性。综合评价认为,灰鳖洋海底沉积物整体上显现出弱还原环境,局部出现弱氧化或较强氧化环境,属较弱腐蚀强度,并提出了对管线工程的防腐措施。     

潜江凹陷马王庙地区新沟嘴组下段成岩作用

从沉积环境背景出发,通过岩心观察、薄片鉴定和扫描电镜分析等方法对江汉盆地潜江凹陷马王庙地区古近系新沟嘴组下段储层成岩作用做了系统的研究.研究表明马王庙地区新下段沉积时期盆地处于干旱蒸发—氧化环境的Ⅰ型沉积环境和半干旱—潮湿弱氧化—弱还原环境的Ⅱ型沉积环境,相应地发育两种储层,经历了两种成岩类型,受其相应的地层水影响,成岩作用差异较大.Ⅰ型成岩作用以胶结作用更显著,对储层孔隙起破坏作用,其较好储层发育受断裂带控制;Ⅱ型成岩作用以溶解作用为主,对储层具有建设作用,成藏面积广,其储层物性相对较好.该认识为深入研究该区成岩作用规律奠定了基础,也有助于油区进一步勘探开发.     

硫氧还蛋白及其相关蛋白的研究进展

细胞的氧化还原状态随细胞内各种生理过程发生变化,例如,正在增殖的细胞与分化细胞相比,更需要处于还原状态;细胞内氧化还原环境的变化对于细胞周期或细胞凋亡都十分重要。细胞内的氧化还原状态主要由细胞内氧化还原型辅酶如NAD（P）H—NAD（P）和还原型谷胱甘肽-氧化型谷胱甘肽（GSHGSSG）浓度决定。另外,硫氧还蛋白及其相关蛋白也是维持细胞内氧化还原状态的二硫键还原酶。     

海洋环境中氧化还原敏感性微量元素的地球化学行为及环境指示意义

依据国内外最新研究成果,初步讨论了氧化还原敏感性微量元素(RSE)Re、Cd、Mo、U、V等的地球化学行为,其中包括海洋沉积物中RSE的来源、RSE在缺氧和无氧海区的沉淀富集机理及其环境指示意义。在此基础上讨论了利用RSE研究氧化还原环境时应注意的一些问题。RSE的沉淀富集机制不尽相同,但具有以下共同特点:①对底层海水的溶解氧浓度敏感。在正常溶解氧条件下,氧化还原敏感性微量元素在海水中呈溶解态稳定存在,而当底层海水处于缺氧或无氧条件时容易发生还原。②当底层海水处于缺氧或无氧条件时,经过沉积物—海水界面过程,受缺氧程度不同的制约,海水中呈溶解态的RSE依次在沉积物中沉淀,出现不同程度的富集。③持续还原条件下,RSE在沉积物中稳定存在;受氧化作用后,容易在沉积物中发生二次迁移和重新富集。不同的RSE其氧化还原电位不同,在氧化还原序列中的位置不同,Re在U之后Mo之前发生还原。因此,RSE在海洋沉积物中的不同富集特征和富集程度可作为还原程度指标研究底层海水的缺氧程度和底质的氧化还原环境。研究RSE的氧化还原环境指示意义,必须对RSE陆源碎屑来源组分进行剔除,同时,还应充分注意到还原沉积区发生氧化后,RSE在沉积物中会发生重新迁移和二次富集。     

青岛潮间带趋磁细菌的垂直分布特征及与环境因子的关系

趋磁细菌是一类能够沿着磁力线运动的革兰氏阴性细菌, 主要生活在淡水和海洋的有氧-无氧过渡区。本调查通过对青岛汇泉湾潮间带沉积物柱状样分层样品中趋磁细菌的计数和沉积物理化因子的分析, 研究了趋磁细菌的垂直分布特征及其与环境因子的关系。结果显示趋磁细菌以趋北型的趋磁球菌占优势, 主要分布环境的氧化还原电位为179.7～-107.0 mV, 为弱还原-还原性质, 最大丰度(94～169个/cm³)出现在氧化还原跃层(表层下5～9cm黄-黑沙界面处), 暗示有氧-无氧过渡区; 趋磁细菌的垂直变化趋势与粒径、含水率、硫酸盐的变化趋势基本一致。     

沉积物化学

(一) Eh,Fe~(3+)/Fe~(2+),pH 沉积物的Eh,Fe~(3+)/Fe~(2+),PH为采样现场表层沉积物的测定值。在本区其变化范围:Eh为-213—436mV;Fe~(3+)/F~(2+)为0.29—14.67;PH为6.75—8.99。Eh的分布特征:河口区高,西港区低。如九龙江河口湾及浔江内,Eh值都在100mV以上。尤其是九龙江河口湾水道内Eh值都在200mV以上。西港等内港区Eh值普遍较低,一般都在60mV以下。Eh值分布与沉积物关系密切。凡是砂质粗颗粒沉积物,Eh值     

黄河口外沉积物氧化还原环境的表征

为了评价黄河口外石油开发区沉积物的氧化还原特征,本文根据2002年9月航次所取得的黄河口外41个柱状沉积物样品,研究了该区沉积物氧化还原特征参数Fe^3 ,Fe^2 ,Fe^3 ／Fe^2 及Eh,Es和有机碳、氧化还原度(ROD)等的分布特征,以及这些参数之间的相关关系。研究表明,Fe^3 ,Fe^2 ,Fe^3 ／Fe^2 及Eh,Es和有机碳、氧化还原度(ROD)等在表层沉积物中各站之间的差别不大。Fe^3 和Fe^2 在0～40cm深度范围内变化比较复杂。40cm以后变的相对比较稳定。而Eh和Es有随深度减小的趋势,ROD在整个研究区都小于1,有机碳的含量高于整个渤海的平均值。综合所有氧化还原特征参数的特征,可确认该区沉积物的氧化还原环境为还原性,该还原性特征主要是由有机碳控制的,而活性铁的贡献不明显。     

厦门港湾表层沉积物中Fe_2O_3,Al_2O_3,TiO_2含量的分布及相关性

据国家海洋局第三海洋研究所1980—1981年厦门港湾环境综合调查资料,报道了该港湾表层沉积物中Fe_2O_3,Al_2O_3和TiO_2含量的分布,讨论了它们之间及其与沉积类型的关系。     

东海季节性低氧海区柱状沉积物中氧化还原敏感元素对沉积环境变化的响应

氧化还原敏感元素(Redox Sensitive Elements,RSE)如V、Cr、Mo、U等,通常在氧化条件下呈溶解态,在还原沉积环境中除Fe、Mn外,RSE被还原成低价态转移至沉积物中富集积累,因此可以利用氧化还原敏感元素在沉积物中的富集情况反演沉积环境的氧化还原状况。本文通过研究东海内陆架季节性低氧海区Zb7沉积柱中氧化还原敏感元素V、Cr、Ni、Cu、Zn、Mo、U的垂直分布、富集特征和比值,探究沉积环境氧化还原状况;发现RSE/Al和富集系数自1978年以来呈增加的趋势,但自2009年开始有所降低,整体RSE富集系数均小于3,未见明显富集。RSE比值V/Cr<2、Ni/Co<5、U/Th<0.75、0.25<(Cu+Mo)/Zn<0.55,以及Mo_EF/U_EF比值主要分布在0.08～0.3倍海水Mo/U值之间,均指示氧化的沉积环境。RSE/Al与Fe/Al、Mn/Al具有显著的相关性,表明RSE在剔除陆源碎屑输入后,主要通过与Fe、Mn氧化物结合进入沉积物,也指示氧化的沉积环境。研究结果与该区域溶解...     

南极罗斯海氧化还原敏感元素沉积地球化学特征及其古海洋意义

大洋深部氧化还原环境与深部水体流通状况以及表层水体生产力密切相关。表层生产力与深部流通性变化影响着有机碳-呼吸CO_2的转化及其在海洋-大气中的转移,最终与大气CO_2分压(pCO_2)变化密切相关。故探明大洋深部氧化还原环境的变化对于解决大气pCO_2冰期旋回机制具有重要意义。本次研究以中国第31和32次南极科考获得的南极罗斯海柱状岩心ANT31-R23及表层样为研究材料。通过元素钙、钛,以及氧化还原敏感元素(RSE)锰、钼、镍、钴、镉的测试分析,以表层样中RSE与Ti的比值作为判断ANT31-R23孔中相应RSE富集程度的背景值。结果显示,Mn在沉积期均表现出富集,表明罗斯海深部在该孔沉积期为氧化环境。根据Mn在不同层位出现的富集峰识别出4次强氧化脉冲事件,可能由南大洋底层水流通性增强和/或生产力降低导致。4次氧化脉冲事件层位中Mo、Ni、Co的明显富集,是由于锰(氢)氧化物对其捕获或吸附所致。此外,推测分析认为罗斯海对冰期大气pCO_2降低似乎没有明显贡献,但很可能对冰消期大气pCO_2迅速升高起重要作用。然而这些有关南极罗斯海深部氧化还原环境与大气pCO_2变化之间关联的推测,有待后续该孔精确年代模式的构建,方可进一步验证。     

海底冷泉系统氧化还原环境重建方法研究进展

冷泉活动是现代深海极端环境系统之一，其在天然气水合物资源勘探、全球气候变化、极端环境生命活动等方面具有重要的科学研究意义。重建海底冷泉区氧化还原环境是研究其中生物地球化学过程、揭示甲烷渗漏活动特征的重要途径。近年来，大量矿物学及地球化学指标在冷泉系统氧化还原条件的恢复研究中获得了成功的应用。在前人研究的基础上，对自生矿物学标志、稀土元素、氧化还原敏感元素(Mo、U、Fe)和稳定同位素(钼同位素δ⁹⁸Mo、铁同位素δ⁵⁶Fe、硫同位素δ³⁴S)等不同指标对氧化还原环境变化的响应机制进行了系统总结，从测试分析方法、后期成岩改造、单一指标的多解性等多个方面探讨了各指标的影响因素和当前仍存在的问题，并指出了未来该领域需进一步加强的关键研究方向。     

南沙群岛海域沉积物环境与间隙水中的铁锰

主要研究了南沙群岛海域 湖及其礁外沉积物间隙水中的Ｆｅ２＋，Ｍｎ２＋，Ｍｎ／Ｆｅ值及礁外／ 湖值、沉积物—海水界面扩散通量、沉积类型及其氧化还原环境。结果表明，间隙水中Ｆｅ２＋，Ｍｎ２＋浓度 写湖高于礁外，锰高于铁，礁外／渴湖值Ｆｅ２＋为０．２８，Ｍｎ２＋为０．６６，Ｍｎ／Ｆｅ值 湖内为１．４７，礁外为３．５２，界面扩散Ｆｅ２＋，Ｍｎ２＋均是从沉积物向上覆海水扩散，扩散量的Ｍｎ／Ｆｅ值 湖为１．３８，礁外为３．８４，Ｆｅ２＋，Ｍｎ２＋浓度及其扩散特征的不同是由其氧化还原速率、扩散速度、控制体系及其氧化还原环境共同作用的结果。 湖沉积物以粗粉砂为主，为还原特征；礁外沉积物以粉砂质粘土软泥为主，为弱还原特征，从间隙水中Ｆｅ２＋，Ｍｎ２＋浓度，Ｍｎ／Ｆｅ值及其礁外／ 湖值，Ｆｅ２＋，Ｍｎ２＋界面扩散及其Ｍｎ／Ｆｅ值，沉积物氧化还原度（ＲＯＤ）的研究得到一致的结论，南沙群岛海区湖沉积物的还原性比礁外沉积物强。     

长江口外缺氧区沉积物中元素分布的氧化还原环境效应

对取自长江口外缺氧区及其邻近海域表层沉积物样品进行了粒度组成和元素(主要包括氧化还原敏感性元素和亲碎屑元素)丰度的分析与测试,对长江口外缺氧区缺氧环境对元素分布的影响进行了探讨,提出了长江口外缺氧区沉积物中氧化还原敏感性元素(Redox sensitive elements,简称RSE)分布的氧化还原环境效应。亲碎屑元素丰度的分布显示出明显的粒控效应,而氧化还原敏感元素的分布受粒度效应的制约很弱,主要受离岸缺氧区还原环境的制约,具有在缺氧区富集的特点。缺氧环境对RSE分布的影响超过了元素的粒控效应,从而使研究区RSE的分布呈现出典型的氧化还原环境效应。