酸化过程对海洋沉积物中有机碳同位素分析的影响

海洋沉积物中有机碳同位素(δ13C)可以示踪海洋生态系统中有机质来源,对环境研究具有重要意义。分析沉积物中有机物的δ13C,需要对样品进行酸化,以去除无机碳的影响。由于不同来源的沉积物中无机碳的含量和组份存在差异,需要针对样品性质,优化酸化处理过程。本研究分别选取了无机碳含量不同的温带与热带河口、海湾沉积物样品,比较了3种不同酸化过程对有机物δ13C分析的影响。研究结果表明:方法1(酸洗法)中6%H_2SO_3和1mol/L H_3PO_4对无机碳含量较高的热带河口、海湾样品去除效率较低,而2mol/L HCl去除无机碳酸盐的效果较理想。方法2(酸蒸法)并不适用于无机碳含量较高的热带河口、海湾样品;而对于无机碳含量相对较低的温带河口、海湾样品,9h酸蒸较为适宜。方法3(非原位酸洗)的结果较方法1和方法2偏正,表明其对含13C丰富的有机组分破坏较小,且方法3中残留的酸对δ13C的分析没有影响。因此,方法3是去除海洋沉积物中无机碳较理想的方法。     

海洋酸化对青蛤免疫指标的影响

通过向水体中通入CO_2的方法模拟海洋酸化环境,测定青蛤(Cyclina sinensis)在酸化条件下各免疫指标的变化情况。结果显示:将青蛤置于酸化的海中(pH分别为7.4和7.7),并以自然海水做对照组(pH 8.1)后,血细胞总数随海水酸化胁迫时间的延长,表现为下降趋势,且差异显著(P0.05);海水pH降低抑制了溶菌酶的活性,但差异性不显著(P0.05);ACP活性总体呈下降趋势,对照组活性要高于酸化组,而ALP活性表现为上升趋势。酸化胁迫初期诱导SOD活性升高,后期SOD活性受到抑制,而CAT变化却截然相反;脂质过氧化产物MDA在酸化后期出现显著降低(P0.05)。     

海洋酸化及其对海洋生态系统的影响

海洋酸化是21世纪人类面临的重大环境问题,酸化将对钙化生物造成非常严重的损害,给海洋生态系统带来目前还无法准确评估的影响。海洋酸化是人类强烈干预地球系统背景下的自然过程,是与全球变暖相关的重大全球性环境问题,对人类赖以生存的海洋生态系统的维系和持续利用有着及其深刻的影响。美国、欧盟以及英国等发达国家均在近期加强了对海洋酸化问题的研究,启动多项相关计划。扼要综述了最近10年来海洋酸化对海洋生态系统影响的若干进展。     

海水和海洋沉积物中总N的测定

系统介绍海水和海洋沉积物中总氮的测定方法。作者选用过硫酸钾为氧化剂将有关形式的氮转化成硝酸盐,将其还原成亚硝酸盐,连同原有的亚硝酸盐一起测定,获得海水和海洋沉积物中总氮。该方法操作简单安全,精密度为４ ．７ ％ ,回收率为９５％ ～１０４ ％ ,适于船上操作。     

海洋沉积物中氮的形态及其生态学意义

海洋沉积物作为生源要素氮的重要源与汇，在其生物地球化学循环中起着至关重要的作用。该项研究旨在查清海洋沉积物中氮的存在形态及其生态学意义。氮是生物生命活动必需的营养要素，海洋中的氮往往是海洋初级生产力的限制因子，氮的吸收与再生释放在估算海洋新生产力和生源要素的生物地球化学循环率上也有重要贡献。海洋沉积物中的氮作为海水中氮的重要供给源是海洋生物赖以生存的重要物质基础，对维持海洋生态平衡、修复失衡的海洋生态环境具有重要意义。但由于不同海区海洋沉积物的来源和环境不同，氮的形态和含量亦不相同，可被生物吸收和利用的数量就不相同，因此造成了不同海区生物种群和环境不同，进而影响生态环境。因此，研究海洋沉积物中氮的形态，了解各个形态与沉积物中生物种群及与环境的关系，确定其生物和化学活性，査清氮不同形态的生态学功能，对于深入探讨海洋生物资源可持续利用的方法和策略具有重要意义。本文主要阐述海洋沉积物中氮的存在形式与分布、氮的早期成岩和去营养化作用、硝化和反硝化作用以及氮与生物特定种群的关系等，探讨了影响海洋沉积物中的氮循环的主要因素，并分析了海洋沉积物中的氮与生态系的关系，以期对研究氮的海洋生物地球化学过程有所帮助。     

桑沟湾长牡蛎生物沉积物对环境底质影响的同位素证据

贝类通过生物沉积作用加速了养殖海区水体中的颗粒物质向海底的输送。在桑沟湾中筏式养殖的长牡蛎(Crassostrea gigas),将大量的有机物以生物沉积物(真粪和假粪)的形式排向养殖区海底。为完成对桑沟湾筏式养殖长牡蛎生物沉积物对环境底质影响的量化研究,作者通过在桑沟湾内不同的海区设置采样点(5个养殖区,3个对照点),对采样点SG 2与SG 6两个点的长牡蛎生物性沉积物与海区悬浮颗粒物进行了稳定同位测定及有机物来源分析。实验结果表明:选取的采样点沉积物稳定碳氮同位素丰度集中于δ~(13)C–22.82‰~–21.62‰,δ~(15)N 4.73‰~6.21‰。在SG 2点的悬浮颗粒物中,长牡蛎生物性沉积物贡献有机物占9.95%,对照区沉积物与SG 2区沉积物贡献分别为54.19%和35.86%。在典型的采样点,稳定同位素法能较准确地量化出各有机物来源的贡献比例。以SG C点为对照,其余7个采样点长牡蛎生物性沉积物有机物贡献在4.06%~28.64%,平均贡献率为13.96%±8.62%,牡蛎养殖已经对桑沟湾底质造成了一定的影响。     

不同氮源对海洋微藻氮同位素分馏作用的影响

以海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,分别考察了以硝酸盐、铵盐和尿素为氮源的氮同位素分馏作用。在建立相应理论模型基础上,分别计算出各个实验体系的ε值。结果表明,在藻类生长初期,δ^15N均较低,其δ^15N的积累主要发生在指数增长期,在稳定期达到最高,与氮源的初始δ^15N相同;不同氮源的氮同位素分馏作用也不相同,其中以铵盐最强,硝酸盐次之,尿素最弱。考虑到实际情况下氮化合物并非单一存在,作者还进一步考察了上述3种氮源混合后对其同位素分馏作用的影响,发现混合氮源体系的表观ε值介于单一氮源时的最大与最小ε值之间,该结果较好地解释了Montoya等(1991)在Chesapeak湾的现场实验结果。     

海洋酸化对碳、氮和硫循环的影响

工业革命以来,大气CO_2浓度呈现快速增加的趋势,随之而来的问题是海洋酸化的程度越来越明显。与工业革命前相比,目前海洋表层海水pH降低了0.1个单位,到本世纪末估计会降低0.4个pH单位。本文综述了海洋酸化对碳、氮和硫循环的影响,包括碳循环中的溶解度泵、碳酸盐泵、软组织泵和微型生物碳泵,海洋酸化对氮循环中氮的固定、硝化作用、反硝化作用、N_2O的产生的影响,海洋酸化与硫循环中二甲基硫(DMS)的产生及其与食物网结构之间的关系。海洋酸化无论是以直接或间接方式均会在一定程度上对碳、氮和硫的生物地球化学循环产生影响,最终改变海洋系统的结构与功能。在自然界中,海洋酸化不是一个独立的过程,而是与其他物理、化学、生物变化因素相偶联共同作用于碳、氮和硫的生物地球化学循环。     

三价钛还原法分析硝酸根氮氧同位素的方法研究

本研究利用三价钛还原法将标准样品、海水、湖水和雨水中硝酸根转化为N₂O测试其氮氧同位素值,并优化实验条件（NO^-₃浓度、试剂量、反应时间和温度等）。结果表明：4 cm³硝酸根水样（浓度约为20 μmol/dm³）,加入100 mm³TiCl₃溶液（浓度为150 g/dm³）,25 ℃反应24 h,NO^-₃还原为N₂O的平均转化率为86.3%（n=5）。5种丰度硝酸根氮氧同位素标样校准曲线斜率分别为0.947和0.617,相关系数R²分别为0.999和0.994;方法检出限的NO^-3浓度为2.5 μmol/dm³,其δ¹⁵N的标准偏差小于0.7‰(n=5),δ¹⁸O_VSMOW值的标准偏差小于2.5‰(n=5);20 μmol/dm³硝酸根样品δ¹⁵N的标准偏差小于0.5‰（n=5),δ¹⁸O_VSMOW值的标准偏差小于1.0‰（n=5）。该方法测定3种不同类型水样δ¹⁵N的标准偏差分别为0.3‰、0.6‰和0.5‰;δ¹⁸O_VSMOW的标准偏差分别为2.1‰、2.0‰和1.6‰。三价钛还原法分析水体中硝酸根氮氧同位素操作步骤简单,测试效率高,但氧同位素结果需要系统校正。     

CO_2驱动海洋酸化对三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)幼蟹甲壳结构和组成成分的影响

大气中过量的CO_2溶解到海水中造成海洋酸化,破坏了海水原有的酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡。甲壳类动物甲壳的形成过程依赖于海水正常的酸碱平衡和碳酸钙溶解平衡。本研究以三疣梭子蟹幼蟹为研究对象,采用CO_2与空气的混合气体对自然海水进行曝气,模拟在现有CO_2排放速度下,本世纪末和下世纪末海洋酸化的程度(表层海水p CO_2分别为750μatm,1500μatm),研究不同海洋酸化程度对三疣梭子蟹幼蟹甲壳结构和组成成分的影响。结果发现,海洋酸化导致:(1)三疣梭子蟹幼蟹甲壳上表皮的外表面微刺排列趋于简单化,由2—3个微刺为主要排列形式逐渐变为单个微刺排列的形式;(2)甲壳厚度变薄,甲壳厚度从正常海水对照组(pH 8.13±0.02)90.20±4.85μm,变薄到OA1组(pH 7.98±0.02)84.53±13.71μm,再到OA2组(pH 7.75±0.03)61.94±13.43μm,并且有随海洋酸化程度加重厚度变得更薄的趋势;(3)随着酸化程度的加深,甲壳中甲壳素含量显著上升,从对照组(13.10±0.07)%上升到OA1组(14.22±0.04)%,再到OA2组(14.30±0.06)%(P=0.000**);(4)甲壳中钙、镁元素含量及钙镁比没有明显变化。结果表明海洋酸化对三疣梭子蟹幼蟹甲壳的结构和甲壳素含量产生了较大影响。     

沉积物中钍同位素分析样品的处理方法比较研究

分别用HCl浸取和HF全溶法分析研究沉积物中的同位素^232Th、^230Th、^228Th，并对所分析的结果进行全面的对照比较，盐酸浓度、温度及样品的矿物组分都能影响这3种同位素的酸浸取效率，对于一种确定的沉积物来说，在相同的浸取条件下，^228Th的酸浸取效率总是高于^232Th，这是由于α辐射子体同位素的反冲作用造成的，与HCl浸取法比较，HF全溶法更可靠、更准确。     

In掺杂对n型方钴矿化合物的微结构及热电性能的影响规律

用熔融退火法结合放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了具有不同 In含量的In_xCo₄Sb₁₂(x=0.1—0.4)方钴矿化合物.X射线衍射分析和扫描电镜分析结果表明,当In的掺杂量超过一定值时,化合物中会原位析出纳米InSb的第二相,且其含量会随In掺杂量的增加而增大.研究结果表明,InSb第二相的存在增大了化合物的功率因子,降低了化合物的晶格热导率,显著提高了化合物的热电性能.在温度为800 K时,In相似文献   

2016年夏季长江口及其邻近海域表层沉积物中有机质的分布特征与来源分析

2016年夏季,在长江口及其邻近海域采集了55个表层沉积物样品,通过分析样品的粒级组成、总有机碳(TOC)、总氮(TN)及其稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)等相关指标,探讨了长江口邻近海域表层沉积物中有机质的空间分布特征、来源及环境指示意义。结果表明,有机质的空间分布与海域周边陆源有机质输入、沉积物粒径及海流影响密切相关,长江口外南侧海域和浙江外海泥质区是TOC、TN的高值区(TOC>0.5%,TN>0.08%),长江口北侧的砂质粉砂区为低值区(TOC<0.4%,TN<0.05%)。δ¹³C (-23.94～-20.49‰)与TOC/TN(6.45～11.16)的空间分布特征与数值范围显示,表层沉积物中有机质是海洋和陆地来源的混合;通过分析陆源有机碳的相对贡献率(f:13.00～58.45%)与海源有机碳(TOC_marine:0.12～0.55%)可知,陆海物质来源比例的变化与离岸距离及长江冲淡水的路径密切相关,海源有机质在123°E以东海域显著增加。δ¹⁵     

环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源

2013年8月采集了环渤海地区35条主要河流河口表层沉积物样品,12月采集了渤海与北黄海24个表层沉积物样品,分析了其生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N),探讨该区域表层沉积物有机质特征及组成。研究表明:河流河口表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–26.4‰—–21.8‰,平均值为–24.5‰;渤海表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–23.8‰—–21.7‰,平均值为–22.3‰。河口表层沉积物TOC含量在0.06%—3.87%,平均值为1.31%;渤海表层沉积物TOC含量在0.52%—2.09%,平均值为1.08%。河流δ13C富集较轻,偏向陆源;海洋δ13C富集较重,偏向水生有机质来源。河流河口表层沉积物的δ13C值差异较明显,最大值与最小值相差4.6‰,但是流域地理位置距离近的河流δ13C值差异不大。河流河口表层沉积物δ15N在1.5‰—10.2‰,平均值为5.5‰;渤海表层沉积物δ15N在4.4‰—5.6‰,平均值为5.0‰。河流表层沉积物δ15N范围比渤海表层沉积物δ15N范围广,原因是河流受陆源有机物影响,且陆源有机物来源差异大。海洋表层沉积物δ15N相对均一,说明海洋表层沉积物δ15N受物源影响较小,体现了水体中有机质的转化和微生物活动对氮同位素的影响。本研究中表层沉积物的δ13C与δ15N没有明显的相关性,也体现了陆源有机质输入的影响。根据经典的二元模式计算,35条河流陆源有机质的贡献比例范围为10%—90%,平均值为60%;渤海陆源贡献比例范围为10%—50%,平均值为20%。河流有机质的来源以陆源有机质为主,水生有机质为辅。渤海有机质的来源以水生有机质为主,环渤海河流的陆源输入也有重要贡献。需要指出的是,有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和Corg/Ntotal对有机质来源判别有一定局限性,虽然稳定同位素有示踪性,然而其成分仍然不可避免地受到生物地球化学等过程的改造,在使用稳定同位素技术示踪物源时,须小心谨慎。     

不同碳氮比对辽河口湿地总氮去除的影响

于2010年5月～10月采用现场模拟培养法探讨了辽河口芦苇湿地沉积物中的总氮去除效果,并分析了不同梯度C/N比(5∶1、10∶1、15∶1)对沉积物中总氮去除效果的影响。结果表明:在自然状态下,有植被芦苇湿地总氮去除率比无植被湿地高;当施加C/N因素后可以提高沉积物中总氮去除率,C/N比对裸滩湿地中氮的去除效果比芦苇湿地明显;在有植被芦苇湿地中C/N比为10时总氮去除率最高,而在无植被湿地中C/N比值为15时总氮去除率最高;8月份各实验组中总氮去除率最高。影响辽河口湿地沉积物脱氮效果主要环境因子还有温度、盐度、含水率和pH等。     

北极海洋沉积物中可培养细菌及其多样性分析

利用Zobell 2216E培养基和涂布平板法对北极海洋沉积物中可培养细菌进行分离纯化,并利用16SrRNA基因进行分子鉴定与系统发育分析。根据菌落形态学特征,从59个站点的沉积物样品中共分离纯化获得570株细菌;基于16SrRNA基因的分子鉴定与系统发育分析表明,分离到的可培养细菌分别属于细菌域的4个门,5个纲,12个目,23个科,47个属,102个种,其中γ-Proteobactria占绝大多数;有14株菌株与模式菌株的16SrRNA基因序列相似性小于97%,为6个潜在的新种。北极海域的海洋沉积物中存在着丰富的微生物种质资源,为开发新型生物活性物质和特殊功能基因打下了基础。     

近海海洋酸化对痕量元素在沉积物-海水界面处生物地球化学特性的影响研究

痕量元素在海洋环境中不仅能够密切参与物质循环,显著调控生命代谢,有些情况下还会对浮游及底栖生物产生抑制和毒害,是海洋系统中具有重要生物地球化学作用的“双刃剑”。工业革命以来,海洋不断吸收大气CO₂使得海水pH和碳酸根浓度持续下降,在全球范围内都出现了海洋酸化的现象。海洋酸化作为新的环境胁迫打破了痕量元素在沉积物-间隙水-上覆水中既有的平衡态势,导致痕量元素在海洋环境中的生物地球化学特性变得更加复杂和不确定。本文从痕量元素在沉积物-海水体系中的赋存形态与交换过程入手,探讨了海洋酸化条件下痕量元素在沉积物-海水体系中的扩散迁移与再平衡行为,分析了由此产生的生物毒性效应和生物可用性影响。最后,对海洋酸化与多种环境条件、多种污染物联合作用所导致的与痕量元素相关的生态效应研究进行了展望,以期为未来海洋酸化与痕量元素协同研究提供有意义的科学参考。     

海洋表层沉积物再悬浮的诱因及其对生源要素循环的影响

颗粒物质在向海底沉降的同时,在自然因素、生物扰动以及人为因素等作用下,海洋表层沉积物会再悬浮,从而引起生源要素在海水和沉积物中的再分配,进而对生物食物网、初级生产力产生影响。特别是在陆架边缘海,由于海水较浅,再悬浮剧烈,对生源要素的垂直转移及其生物地球化学过程影响严重,由于再悬浮的诱因很多,过程复杂,所以定量研究表层沉积物的再悬浮还有很多困难。作者将主要对表层沉积物再悬浮的诱因及其对生源要素循环的影响进行总结归纳,以期促进这方面的研究。     

春、秋季台湾海峡海-气CO2通量及其影响因素

于2014年的5月(春季)和9月(秋季)在台湾海峡及其邻近南海和东海海域,采用水气平衡法进行了2个航次的海表和大气pCO_2连续走航观测,同时获取了海表温度、海表盐度、风速及气压等数据,并采用海-气CO_2分压差减法估算了海-气CO_2通量.结果显示,春、秋2个航次平均海表pCO_2分别为387±16μatm和408±18μatm.温度是影响台湾海峡及其邻近海域海表pCO_2的主控因子,水团混合和其他因素等也对海表pCO_2有一定影响.2014年春、秋季节,对研究区域的海-气CO_2释放通量的估算结果分别为0.11±1.60 mmol/(m2·d)和2.51±1.10 mmol/(m2·d).台湾海峡海表pCO_2既存在显著的季节变化,又存在较大的空间差异.     

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响,理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应,对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压(p CO2)升高情景下,浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程,通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变,进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。