陆架边缘海沉积物有机碳矿化及其对海洋碳循环的影响

边缘海沉积物是海洋重要的碳储库,其内部的碳循环主要是由有机质矿化分解过程来驱动的。有机碳进入边缘海沉积物后,矿化分解为溶解无机碳(DIC)进入沉积物孔隙水并扩散到上层水柱,参与海洋系统碳循环;同时还有部分DIC与钙镁等离子结合形成自生碳酸盐,保存于沉积物碳库。从生物地球化学角度探讨有机质埋藏机制和效率,在此基础上重点综述沉积物硫酸盐还原、产甲烷和甲烷厌氧氧化过程的耦合机制,以及有机质矿化对自生碳酸盐形成的影响等方面的研究进展,以期加深对陆架边缘海沉积物在全球碳循环收支平衡中的作用及其气候环境效应的认识。     

粘土矿物保存海洋沉积有机质研究进展及其碳循环意义

海洋沉积物吸附有机质的量和有机质循环周期与粘土矿物类型和吸附方式密切相关,并在全球碳循环中扮演着不同的角色。粘土吸附有机质有物理吸附和化学吸附之分,前者主要存在于粘土的微孔隙中,参与年、十年或百年尺度的循环;后者主要存在于粘土矿物层间和外表面,稳定性较好,有机质易于保存,可参与百万年或更长时间的循环,这种不同时间尺度内的碳循环,将会改写海洋沉积物有机碳“源”、“汇”的关系。不同类型粘土矿物的性质存在差异,决定了吸附有机质量的多寡,蒙脱石的吸附量远大于伊利石的吸附量,这可能是造成全球不同海域中有机碳“源”、“汇”变化的原因。海洋沉积物处于水圈、生物圈和岩石圈的交汇地带,有机碳的差异和变化,都会对全球碳循环及气候变化产生重要的影响。     

海洋沉积物中有机质早期成岩矿化路径及其相对贡献

陆架边缘海沉积物是重要的生物地球化学反应器,海洋中90%以上的有机质沉积于此并在早期成岩作用过程中矿化.其矿化路径包括有氧呼吸、反硝化、锰氧化物还原、铁氧化物还原、SO4(-2)还原和CO2还原,并按生成自由能减少的顺序依次发生,构成理想的氧化还原序列.定量研究有机碳矿化路径及其对有机质矿化的相对贡献对揭示能量分配和碳...     

海洋浮游植物溶解有机碳释放研究进展

溶解有机碳(DOC)是海洋中最大的有机碳库,其中化学性质不稳定的成分大部分来自海洋浮游植物的释放。简要回顾了浮游植物溶解有机碳释放研究的发展历史,从光合作用合成的溶解有机碳(PDOC)释放占初级生产力的比重,PDOC的化学组成,浮游植物DOC释放的途径与机制,PDOC释放的环境调控,浮游植物群落组成对PDOC释放的影响,以及浮游植物释放DOC对异养细菌的生态意义等方面对相关研究进行了综述和分析。讨论了浮游植物溶解有机碳释放研究的现状和存在的问题,并对PDOC初级生产力测定的推广和相关研究的深化提出建议。     

黄渤海有机碳的分布特征及收支评估研究

陆架边缘海是陆海相互作用研究中最为关键的区域,也是全球重要的碳储库,在区域物质循环过程中发挥着重要的作用。基于2012年5月和11月对黄渤海海域的综合调查,对该海域水体和沉积物中有机碳的含量与分布进行了分析,并结合相关文献资料对黄渤海有机碳的收支进行了估算。主要结论为:黄渤海溶解有机碳和颗粒有机碳均呈近岸河口区域高、离岸低的分布趋势;有机碳的组成以溶解有机碳为主,颗粒有机碳由海洋自生的有机碳和陆地来源的有机碳组成;黄渤海沉积物有机碳高值区主要分布在河口和泥质区,其组成也是由海洋自生和陆源混合而成,其中渤海以陆源为主,而黄海以海源为主。黄渤海有机碳收支评估表明,有机碳的主要来源为初级生产力产生的有机物,其贡献为(6 760±971)×104t/a,占有机碳输入总量的(74±10)%,沉积物再悬浮的通量为(884±200)×104t/a,东海向黄海输入的通量为(679±107)×104t/a,河流及陆源输入的通量为(643±63)×104t/a,大气干湿沉降的通量为(141±39)×104t/a,其贡献分别占有机碳输入总量的(10±2.2)%,(7.5±1.2)%,(7.0±0.7)%和(1.5±0.4)%;黄渤海有机碳的主要支出为呼吸消耗,其贡献为(5 190±746)×104t/a,占有机碳输出总量的(57±8.2)%,黄海向东海输出的通量为(2 150±370)×104t/a,有机碳沉积通量为(1 030±225)×104t/a,有机碳降解通量为(737±191)×104t/a,其贡献分别占有机碳输出总量的(24±4.1)%,(11±2.5)%和(8.0±2.1)%。有机碳收支评估表明黄渤海有机碳以海洋自生来源为主,且具有潜在碳的"汇"的特性,水体中外源输入和海洋自生有机碳的(1.6±0.3)%埋藏于该海域内。     

The Effect of Organic Carbon-Iron Oxide Association on the Preservation of Sedimentary Organic Carbon in Marine Environments

Understanding the mechanisms responsible for long-term storage of organic carbon (OC) in marine environment is important for studying the marine carbon cycling and predicting how the global carbon cycle will respond to climate change. It is estimated that more than 20% of the OC in marine sediments is associated with iron oxides and thus these complexes are one of the most important factors in the long-term storage of OC. The OC-iron oxide (OC-Fe) association can be formed through either adsorption or co-precipitation, but the dominant mechanism of OC-Fe association in marine environments is co-precipitation. The combination of OC from different sources with iron oxides is selective. Iron oxides preferentially combine with marine OC in most marine environments, but in estuarine delta regions they prefer terrestrial OC. Due to large inputs of terrestrial materials, high primary production and frequent re-suspension, estuarine and marginal seas are suitable sites for OC-Fe association studies, which should be emphasized in the future.     

金矿床中的有机质及其有机成矿作用

金矿床中的有机质及其有机成矿作用胡凯（南京大学地球科学系,南京２１００９３）关键词金矿床有机质有机成矿作用金矿床中有机质的存在及对有机成矿作用的认识早在本世纪初就引起了许多地球化学家的广泛兴趣。Ｆｒｅｉｓｅ［１］和Ｆｅｔｚｅｒ［２］利用从褐煤和富含有...     

海底生物扰动作用及其对沉积过程和记录的影响

海底生物扰动作用主要由底栖生物的摄食、掘穴和栖所建造等活动造成,它可以充分改变沉积物的物理、化学特性,扭曲或模糊地层学信号,影响早期成岩过程和沉积记录以及沉积物的稳定性。海底生物扰动作用的研究,对于全面、精确地掌握海洋中各种物质的生物地球化学循环过程,正确回溯古气候、古海洋和古生态记录,合理调节和控制海底生态系统的多样性具有十分重要的意义。简要回顾了海洋生物扰动作用的研究进展,并着重对海洋沉积物中生物扰动作用的观测和定量研究方法、主要影响因素及其对沉积过程和记录的影响进行了评述。     

青岛邻近海域海水中有机碳的分布特征

在2006年8月、12月和2007年4月、10月对青岛邻近海域进行了4个季节的调查,分析了溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的分布特征及影响因素.结果表明,调查海区DOC的浓度范围为1.23-3.15 mg/L,年平均值为1.70 mg/L,POC的浓度范围为0.09-1.04 mg/L,年平均值为0.28 m...     

海相优质烃源岩发育的主要影响因素及沉积环境

对海洋生物、现代海洋沉积和古代海相地层中有机质含量分布特征和实验室模拟实验的结果表明,水体中高生物生产率是海相环境形成富有机质沉积的关键因素;沉积和早期成岩作用期间水体的相对还原环境是有机质富集保存的有利条件;海底深部流体的活动是造成富有机质沉积的不可忽视的因素;沉积速率是影响海相沉积有机质富集的主要因素。现有研究表明,在海相盆地中最有利形成优质烃源岩的沉积环境主要有欠补偿浅水—深水盆地、台缘斜坡、半闭塞—闭塞欠补偿海湾和蒸发潟湖。     

吉林西部盐碱农田有机碳矿化和激发效应对氮磷添加的响应

为了研究不同盐碱程度旱田和水田土壤有机碳（SOC）矿化对氮、磷添加的响应,定量化其激发效应的大小和方向,选择了吉林西部3块盐碱旱田样地（H1,H2,H3）和3块盐碱水田样地（S1,S2,S3）,采用实验室模拟培养,将无机营养素（（NH₄）₂SO₄、KNO₃和KH₂PO₄）以7种形式添加到0~15 cm表层土壤样本中,在25 ℃恒温箱内连续监测32 d的CO₂释放量,分析7种氮、磷添加处理对SOC矿化和激发效应的影响。结果表明：1）按7种处理形式分别添加200 mg/kg和1 000 mg/kg氮或磷,SOC矿化量和矿化速率均增加了158.5%~876.5%;同一添加物的质量分数越高,SOC矿化量越大,且随着培养时间延长,SOC矿化速率呈逐渐降低的趋势。2）在培养期间,各添加组均产生了正激发效应。3）在培养期间,部分处理组的SOC矿化、激发效应和碱化度表现出显著负相关性（显著性水平p<0.05）。碱化度越大,SOC矿化作用和激发效应越弱;矿化作用越大,正激发效应越低。4）与水田土壤相比,旱田SOC矿化和激发效应对添加氮、磷的响应更大。     

Amino Sugars and Their Indicating Role in the Cycling of Organic Matter in Marine Environment

As a kind of marine organic matter with important geochemical characteristics, amino sugars can effectively reflect the source, diagenetic state and mineralization process of organic matter by their concentration and composition in marine environment. This article systematically concluded the research progresses of amino sugars from the aspects of their source, composition and distribution characteristics in marine environment, and the role as a biomarker indicating source and diagenetic state of marine organic matter. The result showed that the macromolecular morphology, the oxygen and nutrient level and the sedimentary environment could affect the reactivity of amino sugars. The higher ratios of glucosamine to galactosamine (GlcN/GalN) and the Total Hydrolysable Amino Acids to Total Hydrolysable Amino Sugars (THAA/THAS) can reflect the fresh planktonic organic matter source and the lower ratios can reflect the conversion from planktonic to bacterial organic matter. The carbon and nitrogen normalized yield of total hydrolysable amino sugars, however, could give contradictory results depending on the relative contribution of the source and degradation degree of organic matter. Muramic acid is suitable to estimate the contribution of relatively fresh bacteria organic matter to particulate and sediment organic matter, but it is not suitable for applying in the dissolved organic matter because of its very low concentration leading from its rapid recycle. It is critical to enhance the research on the contribution of different microorganisms to amino sugars and differentiate the influence of organic matter source and degradation on amino sugars in marine environment. The research on the conversion and fate of amino sugars in marine environment is also needed.     

中国近海沉积物氮和有机碳标准物质的研制

我国海洋沉积物的研究近几年发展较快,但是缺少有定值的氮、有机碳标准物质。本文针对及其匮乏的氮、有机碳国家二级标准物质进行了我国近海沉积物总氮(TN)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)含量的分析标准参考物质的研制。研究样品采自"我国近海海洋综合调查与评价"专项提供的表层沉积物,经过冷冻干燥、研磨至74μm,使用元素分析仪和氧化热解-气相色谱法分析总氮和总碳的含量;使用元素分析仪和氧化热解-电位法分析总有机碳的含量,制备了一系列16个有定值的总氮、总碳、总有机碳含量的近海沉积物标准物质。样品在均匀性检验中,F的实测值小于临界值,相对偏差较小,样品的均匀性较好。在稳定性检验方面,两年内多次测定的分析结果无方向性变化,统计计算结果显示稳定性良好。本文研制的这16个近海沉积物标准物质在3家实验室进行了联合定值,按照ISO导则35和国家一级标准物质研制规范,给出了该系列标准物质总氮、总碳、总有机碳含量的标准值和不确定度。这批标准物质分为不同海区,不同海区的标准物质又分为不同的沉积物类型,研制的不同海区不同沉积物类型的标准物质对现有的海洋沉积物标准物质进行了有效的补充。     

莺-琼盆地海相烃源岩特征及高温高压环境有机质热演化

莺歌海盆地与琼东南盆地存在渐新统海岸平原-半封闭浅海相和中新统浅海相两套海相烃源岩。其中,渐新统烃源岩发育于琼东南盆地早第三纪半地堑,存在海岸平原和半封闭浅海两类烃源岩组合。海岸平原含煤烃源岩有机质丰度高,富含陆源有机质,具有很好的生气潜力;半封闭浅海相烃源岩TOC含量总体低于1.0%,但其规模大且存在TOC1.5%的较高丰度段,故亦具有较大的生气能力。中新统海相烃源岩主要分布于莺歌海盆地裂后热沉降形成的中央坳陷,其有机质丰度横向变化比较大,位于中央坳陷带的烃源岩有机质丰度较高,TOC大多在0.40%～2.97%之间,有机质以气型干酪根为主。盆地的高地温为有机质向天然气转化提供了有利的条件,尤其是热流体活动使浅层有机质超前熟化,但地层超压对有机质热演化也有一定的抑制作用。盆地模拟结果显示,莺-琼盆地主要凹陷烃源岩大量生气时间较晚,与圈闭形成期的时空配置好,有利于成藏。     

测井曲线标定有机碳方法在苏北盆地的应用

测井曲线标定有机碳技术方法是一种不同于传统地球化学测试得到的有机碳方法，它根据烃源岩内有机质的含量在测井曲线上具有一定的特征响应，通过地球物理测井手段鉴别与提取这些特征属性，再利用测井曲线标定的有机碳含量关系式进行计算，从而得到准确的有机碳含量。这种方法既简便易行又准确可靠，与传统地球化学测试得到的有机碳方法具有良好的对应性。通过对苏161井阜四段、苏169井阜三段烃源岩测井标定有机碳含量与实测值的对比性研究，表明在苏北盆地用测井资料计算的有机碳来补充取心资料的不足，从而对该地区地下油气进行分析具有切实的可行性和较好的适用性。     

湘、黔下寒武统黑色岩系型Ni、Mo矿床中有机质与PGE成矿作用研究

湘、黔地区张家界、遵义一带分布有黑色岩系型Ni-Mo-PGE矿床,测试分析表明黑色页岩样品铂族元素含量特征参数∑PGE、Ln(Pd/Pt)、(Ru/Ir)×(Pd/Pt)、Ln[(Ru/Ir)×(Pd/Pt)]均与有机质含量特征参数有较好的相关性.趋势分析显示,铂族元素含量特征参数Ln[(Ru/Ir)×(Pd/Pt)]与总有机碳含量特征参数Ln(Corg)有很好的线性相关,线性相关公式为y=0.4762x-1.1316,相关系数R为0.7584,说明该参数为一稳定性参数,主要受有机质总量决定,集中反映了生物制约性.而与湖南张家界样品有机碳含量Ln(Corg)与铂族元素含量∑PGE同步正消长关系不一样,即贵州遵义地区铂族元素总量∑PGE与有机碳含量的相关性表现出的不一致的规律,可以解释为后生期的热事件(印支海西期,Rb-Sr等时线年龄277±37Ma)导致有机质干酪根的高成熟化、大量生过气(C>2%)和石墨化趋势,或者说是芳构化效应改变了源岩有机质而导致了有机质的损耗.     

Advance of Karst Critical Zone and Its Carbon Cycle

The category of karst critical zone includes surface karst zones with strong carbon-water-calcium cycle composed of atmosphere-precipitation-vegetation-soil-fissure-bedrock-water and huge karst underground space composed of karst pipeline/fissure-cave-underground river-aquifer, which is the frontier direction of karst earth system science research. This paper summarized the research results of carbon cycle and its effect on atmospheric CO₂ source and sink from the scientific development of karst earth system up to now, including the early carbon migration model,the calculation methods and results of current mainstream regional carbon sink and the new discovery of bio-carbon pump, etc. It discussed the problems that the current research frameworks of karst carbon cycle are too single or inconsistent and time scales of carbon turnover are not the same. It was proposed that systematic monitoring of carbon input, storage and output in karst critical zone should be carried out. The importance of karst carbon sinks in the global carbon cycle model should be more convincing through the construction of online high-resolution monitoring sites and the "3S" technology to achieve point-to-area research.     

长江口盐沼土壤有机质分布与矿化的空间差异

在长江口崇明东滩两类植被(互花米草、土著植被)区域分别选择一条纵向剖面,在高潮滩、中潮滩及光滩取得柱状样,利用颗粒有机碳(POC)含量、碳稳定同位素组成、土壤C/N比与颗粒组成等资料,研究盐沼有机质的分布与矿化特征。结果表明,两个纵向剖面的相同高程部位柱样之间,颗粒有机碳δ13C与POC含量的深度特征均存在显著差异;两个柱样的δ13C与POC含量的平均值均相差较大。互花米草对高潮滩柱样有机质的含量与组成均产生了明显影响,对中潮滩柱样有机质组成已有一定影响;土著植被对高潮滩柱样有机质组成的影响显著。盐沼植被对土壤有机质的分布与矿化均产生了明显影响。高潮滩柱样矿化阶段不同的有机质组分混杂,中潮滩柱样有机质的组成相对简单,矿化程度较弱。柱样粘粒含量与含水量在垂向上变化频繁,盐沼原始沉积层序对柱样的物质分布特征具有本底制约。不同高程部位柱样之间,有机质的深度分布特征以及矿化程度差异显著,盐沼碳动态受到潮滩特征性动力沉积过程的显著影响。     

有机相研究及其在盆地分析中的应用

有机相是具有一定丰度和特定成因类型的有机质的地层单元，决定有机相类型的最重要参数是干酪根的成因类型。为了反映沉积盆地中有机相的时空分布，我们提出了有机相组合和盆地有机充填序列等新概念。有机相及有机相层序、有机充填序列和有机相组合不仅是预测和在三维空间确定生油岩的分布、预测主力生油岩的排烃期和排出产物的组成的有效工具，而且可以弥补以骨架砂岩体为主要研究对象的沉积学分析的不足，在确定层序界线或不整合面的位且、研究盆地的构造沉降和沉积充填史等方面发挥重要作用。     

Influence of Virus upon the Marine Bacterial Metabolism and Its Biogeochemical Effects

Viruses are by far the most abundant entities in marine environments, and are mainly phages that infect bacteria and archaea, which also are a significant component of marine ecosystem and a major force behind marine biogeochemical cycles. As a major source of mortality, viral lysis can release highly labile cellular components, both organic matters and inorganic nutrients, regulating the metabolism of its hosts and influencing the biogeochemical cycles. During infection, viruses could hijack the metabolic system of hosts for its own propagation, thereby changing the metabolism and metabolites of host cells. This paper summarized the effects of viruses on the metabolism of marine bacterioplankton at both the cellular and community level, and its influence on the cycling of ocean elements. Then, the potential impact of environmental factors was assessed on the influence of viruses upon bacterial metabolism. This paper will contribute to a comprehensive understanding of the role of microbes within marine biogeochemical cycles.