低纬度淡水湖沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征及其有机质源和环境指示意义

为认识低纬度亚热带地区湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征及其与母源输入和生态环境的关系,本文利用气相色谱-高温热转变-同位素比值质谱议(GC-TC-IRMS),对系统采集的抚仙湖沉积物样品中正构烷烃氢同位素进行了测定。抚仙湖沉积正构烷烃δD值分布在-219.3‰~-142.5‰之间,样品中平均值为-208.1‰~-154.5‰,并且奇碳数正构烷烃δD值明显地将样品划分为两种类型。类型Ⅰ样品中正构烷烃平均δD值明显地高于类型Ⅱ样品,反映了它们生物源存在明显差别。沉积物与水生植物和陆生植物中正构烷烃氢同位素组成对比结果指示了沉积C_(17)、C_(21)~C_(25)奇碳数正构烷烃来自水生植物,C_(27)和C_(29)奇碳数正构烷烃主要来自木本植物,C31和C33正构烷烃来自水生和陆生草本植物的混合。对比研究结果表明,湖泊地区生态环境是控制湖泊沉积正构烷烃氢同位素组成的重要因素之一,在利用沉积正构烷烃氢同位素研究古水文学特征时,还要考虑研究区古生态环境对沉积正构烷烃氢同位素的影响,并且结合沉积正构烷烃ACL值和Qw值,才能对沉积有机质中正构烷烃氢同位素组成及变化作出合理的解释。     

不同纬度地区植物中正构烷烃及其同位素组成

本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对我国北部柴达木盆地花土沟至南部广西南宁5个地区草、芦苇和树叶3类植物中正构烷烃及其碳氢同位素进行了分析.结果显示了不同纬度地区植物中正构烷烃碳数分布在C15～C30之间,呈单峰型分布,主峰碳数为C27、C29和C31;CPI值分布在3.49～17.25之间,平均值是草＜芦苇＜树叶;ACL值为26.24～30.26,平均值是草＞芦苇＞树叶.研究发现,随着植物生长地区纬度的增高和年平均气温的降低,植物中正构烷烃主峰碳数、CPI值、ACL值都降低,并且纬度每增加1.,草、芦苇和树叶中ACL值分别减少0.08、0.22和0.36;气温每增加1℃,草、芦苇和树叶中ACL值分别增加0.04、0.24和0.20.研究样品中C27和C29正构烷烃的δ13C值分布在-25.3‰～-35.5‰之间,草具有相对轻的碳同位素组成;C27和C29正构烷烃碳同位素组成与环境因子(如纬度和温度)之间的相关性,在这次研究中没有观察到.样品中C27和C29正构烷烃δD值分布在-132.1‰～-192.6‰之间,草具有相对轻的氢同位素组成.随着纬度增加和气温降低,草和树叶中C27和C29正构烷烃富集轻同位素.因此,可以应用草、芦苇和树叶中正构烷烃主峰碳数、CPI值和ACL值以及草、树叶中C27、C29正构烷烃δD值指示环境特征.     

柱色谱分离-分子筛络合洗脱过程中正构烷烃单体碳同位素分馏研究

应用气相色谱-气体同位素质谱(GC-C-IRMS)分析正构烷烃单体碳同位素之前,需要对饱和烃样品中正构烷烃和异构烷烃进行预分离、富集,在预分离和富集过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏是高精度分析正构烷烃单体碳同位素比值(δ~(13)C)的关键。本文以正构烷烃混合溶液为对象,利用柱色谱、5■分子筛络合、环己烷-正戊烷混合溶剂两次洗脱,GC-C-IRMS分析正构烷烃单体碳同位素,研究前处理过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏。结果表明:使用柱色谱分离前后,多数正构烷烃单体碳同位素比值相差-0.2‰～0.2‰;当5■分子筛不完全络合时,未络合的正构烷烃单体碳同位素比值偏重约0.7‰,可能发生了微弱的碳同位素分馏,但并未影响洗脱后的正构烷烃单体碳同位素比值;使用环己烷-正戊烷混合溶剂洗脱前后,碳同位素比值相差-0.2‰～0.5‰,以同样方式洗脱第二次,获得的正构烷烃单体碳同位素比值与模拟样品相差-0.3‰～0.2‰。分析不同回收率(20%)正构烷烃的单体碳同位素比值,处理前后的差值基本在0.3‰以内,可见当正构烷烃回收率低至20%左右时,其单体碳同位素仍未发生明显分馏。柱色谱分离-5■分子筛络合-混合溶剂洗脱方法适用于回收率大于20%的正构烷烃单体碳同位素分析。     

原油裂解过程中正构烷烃的组成变化特征及其地球化学意义

采用高温模拟技术,对原油样品进行模拟实验,并对其裂解过程中正构烷烃的组成和变化特征进行了地球化学研究。结果表明,原油大量裂解生成气态烃之前,原油中的高分子量正构烷烃已经开始裂解,以C1+5烃类裂解成C6～C14化合物为主。随成熟度的增加,C6～C14化合物进一步转化为C1～C5化合物,并伴随苯系物的产出,最终形成甲烷和裂解沥青。在正构烷烃的裂解过程中,苯及其同系物的丰度呈明显增加趋势,可以作为原油裂解程度的潜在判识标志。此外,利用同样的实验条件对正十六烷进行了对比模拟实验,其产物的组成和变化特征与原油中正构烷烃的基本相同。     

青藏高原东北部尕海湖沉积物中正构烷烃及其氢同位素组成与有机质源指示意义

系统采集了位于青藏高原东北部的尕海湖淡水湖泊沉积物,对沉积物中正构烷烃及其氢同位素进行了分析,研究了沉积物中正构烷烃及其氢同位素组成,探讨了它们的来源。研究结果表明,尕海湖沉积物中正构烷烃分布反映了它们来自水生和陆生植物。尕海湖沉积正构烷烃氢同位素组成平均值为-221.9‰~-190.5‰。C_(21)~C_(33)奇碳数正构烷烃δD值明显地将样品划分为两种类型。类型Ⅰ样品的C_(21)~C_(33)奇碳数正构烷烃平均δD值明显地高于类型Ⅱ样品。类型Ⅰ沉积正构烷烃δD值分布特征反映了它们主要来自尕海湖水生植物;类型Ⅱ沉积物中正构烷烃δD值特征指示了它们主要来自研究区陆生草本植物。提出了具有δD值低、丰度高和CPI值低的中等链长正构烷烃起源于改造陆源草本植物的细菌。研究成果证实了沉积正构烷烃δD值可以作为指示有机质源的地球化学指标。     

松辽盆地基底浅变质岩的有机地球化学特征

松辽盆地基底石炭-二叠系地层处于浅变质阶段.岩石有机地球化学分析表明,有机碳含量 0.05%～ 2.08%,氯仿沥青" A"含量 0.000 3%～ 0.002 9%, MAB抽提物含量 0.001 2%～ 0.002 8%, H/C摩尔比 0.10～ 0.52, Ro范围 2.98%～ 4.16%.随成熟度的增加,可溶有机质含量以及干酪根 H/C摩尔比降低.按岩石抽提物的正构烷烃分布和生物标志化合物的分布可把样品分为两类,第一类样品中正构烷烃分布呈偶碳优势,伽马蜡烷丰度高、 C28甾烷丰度高,反映高盐度环境菌、藻有机质的贡献;第二类样品中正构烷烃分布呈奇碳优势,伽马蜡烷丰度低、 C29甾烷丰度高,反映陆源植物为主要生源的沉积特征.     

珠江澳门河口沉积物柱样品正构烷烃研究

报道了珠江澳门河口沉积物柱芯榈中正构烷烃的浓度和分布类型,并通过因子分析方法对正构烷烃的来源加以初步探讨。沉积物柱芯样品于１９９７年３月采自珠江澳门河口区,沉积年龄以＾２１０Ｐｂ法稳恒初始放射性模式（ＣＡ模式）测定。样品中的有机污染物以二氯甲烷／丙酮混合溶剂索氏提取后,正构烷烃组分以ＧＣ／ＭＳＤ定量分析测定。研究结果表明,该现代沉积物桩芯样品沉积时间约历时４０ａ,桩芯样品中正构烷烃的含量范围为０．     

加速溶剂萃取提取土壤中正构烷烃的方法研究

建立了加速溶剂萃取技术提取-柱色谱分离-气相色谱分析土壤样品中正构烷烃的方法。优化了压力、温度、静态时间、循环次数等参数。随着温度、静态时间、循环次数和压力的增加,正构烷烃短碳链、长碳链和总正构烷烃的量逐渐增加。加速溶剂萃取提取土壤中正构烷烃的条件是:萃取温度150℃,萃取压力10.3 MPa,循环2次,静态提取时间10 min。加速溶剂萃取-柱色谱分离-气相色谱法测定土壤中正构烷烃的方法精密度(RSD)为8%~23%。加速溶剂萃取法提取总正构烷烃量、短碳链正构烷烃量显著高于索氏抽提法的提取量。     

柴达木盆地北缘原油中单体正构烷烃的碳、氢同位素组成研究

以柴达木盆地北缘不同构造带代表性原油作为研究对象,采用GC-TC-IRMS技术对原油中正构烷烃单体碳、氢同位素进行测定。利用样品正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征及分布模式,进行原油成因类型划分和对比分析。研究结果表明,正构烷烃可溶有机质的δ13C分布在-36‰～-25‰,δD分布在-180‰～-110‰。对比发现,不同构造带原油中正构烷烃单体碳、氢同位素组成特征上存在着比较明显的差别。以-30‰（δ13C）和 -140‰（δD）作为分界,结合同位素曲线的分布型式,可以划分为不同的分布模式判识生烃母质和沉积环境。     

青海湖地区生物中正构烷烃及其氢同位素组成与影响因素

青海湖是我国最大的内陆咸水湖泊。本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对青海湖水生生物和周围地区陆生生物中正构烷烃及其氢同位素进行了分析,研究了生物中正构烷烃及其同位素组成。结果显示了不同生物中正构烷烃碳数分布范围在C1 5~C33之间,呈单峰型分布;主峰碳数是水生生物(除海韭菜外)相对较低,主要为C23和C25,陆生木本植物次之,为C27;陆生草本植物较高,为C27和C29;CPI值分布在4.0~29.7之间;ACL值为26.0~29.6,分布与植物类型有关。青海湖水生生物中正构烷烃氢同位素组成分布在-209.8‰~-85.6‰之间,平均值为-169.2‰~-121.2‰;陆生植物的正构烷烃δD值为-196.7‰~-84.3‰之间,平均值为-173.0‰~-108.6‰。青海湖不同水生生物和不同陆生生物之间的正构烷烃氢同位素组成差别显著。研究发现,湖泊的含盐量对水生植物的正构烷烃氢同位素具有显著影响,环境湿度和降水量明显影响了陆生植物的正构烷烃氢同位素组成;植物的正构烷烃平均氢同位素组成随着其ACL值增加,具有变轻的趋势;不同种类植物的正构烷烃合成期间具有不同的氢同位素分馏效应,与陆生植物相比较,水生植物的正构烷烃相对于环境水更富集轻氢同位素,并且随着ACL值增加,环境水和正构烷烃之间的氢同位素分馏增大。     

5A分子筛吸附混合溶剂洗脱-气相色谱-同位素质谱分析土壤中正构烷烃单体碳同位素

利用5A分子筛吸附,环己烷-正戊烷混合溶剂洗脱分离富集正构烷烃,用气相色谱法测定正构烷烃含量,气相色谱-气体同位素质谱(GC-C-IRMS)测定土壤样品中正构烷烃单体碳同位素。实验优化了5A分子筛用量和洗脱剂的比例,需要络合的正构烷烃的量与分子筛加入量呈线性关系,络合x mg的正构烷烃,需加入2.75x g分子筛,络合环己烷-正戊烷最佳比例为9∶91。探讨了络合过程中5A分子筛对不同链长正构烷烃的络合规律,短链正构烷烃被5A分子筛优先吸附,长链正构烷烃的络合相对滞后。正构烷烃的络合洗脱回收率为44%～72%,精密度(RSD,n=6)为4%～8%;正构烷烃单体碳同位素分析精度为0.04‰～0.38‰(1σ)。采用5A分子筛净化混合溶剂洗脱方法,分析加油站附近的实际土壤样品,未分峰基本消除,获得良好的净化效果,满足正构烷烃单体碳同位素分析的要求。     

祁连山七一冰川雪冰和冰川融水中正构烷烃和多环芳烃的分布特征及来源研究

2008年6月,在祁连山七一冰川采集雪坑、冰川融水和冰川末端冰样,经过大孔吸附树脂富集后,用GC-MS对样品中的正构烷烃(nC14～nC32)和多环芳烃进行了分析.结果表明,正构烷烃的含量在冰川融水中最高,雪坑次之,冰中最低;多环芳烃的含量在雪坑中最高,冰中最低,冰川融水界于二者之间.正构烷烃与多环芳烃都具有很强的疏水性,在固-液相分配过程中倾向于保留在残留固相中.由于冰川融水样品距冰川末端约1km,沿途地表土壤和植被会贡献部分正构烷烃,所以冰川融水中正构烷烃的含量最高.与正构烷烃不同,多环芳烃较易挥发,而且易被沿途土壤和植被所吸附,导致冰川融水中多环芳烃的含量降低.冰川末端冰中正构烷烃与多环芳烃的含量都很低,可能是由于冰川末端冰年代比较古老,受人类活动的污染较轻.正构烷烃的碳优势指数(CPI值)表明,七一冰川中的正构烷烃主要来自高等植物蜡和化石燃料燃烧产物的混合物,多环芳烃的荧蒽/芘(Fla/Pyr)和菲/蒽(Phe/Ant)比值表明,七一冰川冰雪和冰川融水中检测到的多环芳烃主要来自化石燃料的不完全燃烧.     

茶卡盐湖沉积物和周围地区植物中正构烷烃及其氢同位素组成特征

为了认识盐湖典型沉积环境中沉积和生物中正构烷烃及其氢同位素特征,应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,首次对茶卡盐湖沉积物和周围地区陆生植物中正构烷烃及其氢同位素进行了测定,研究了正构烷烃及其氢同位素组成.结果表明,茶卡盐湖周围地区植物中正构烷烃呈单峰型分布,主峰碳数为C25和C27;存在强的奇偶优势,并...     

不同纬度地区三类植物中正构烷烃及其同位素组成

本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对我国北部柴达木盆地花土沟至南部广西南宁5个地区草、芦苇和树叶3类植物中正构烷烃及其碳氢同位素进行了分析.结果显示了不同纬度地区植物中正构烷烃碳数分布在C15～C30之间,呈单峰型分布,主峰碳数为C27、C29和C31;CPI值分布在3.49～17.25之间,平均...     

末次冰期以来南海北部沉积有机碳记录及其古植被环境信息

末次冰期以来南海北部深海沉积物中陆源植被碎屑来源及其指示的植被类型变化等一直存在争议.正构烷烃比值、正构烷烃碳同位素(δ<'13>C<,alk>)及总有机碳同位素(δ<'13><,TOC>)等有机碳指标的应用可能为之提供新的证据.南海北部MD05-2905岩芯中正构烷烃比值C31/C27,C31/(C31+C27+C2...     

太原市大气总悬浮颗粒物中正构烷烃和多环芳烃空间分布及来源分析

收集了太原市不同功能区的大气总悬浮颗粒物样品,经超声波提取分离得到正构烷烃、多环芳烃,经色谱-质谱分析表明,太原市大气颗粒物中正构烷烃主要来源于化石燃料的燃烧,少量为自然排放源。含量较高的不带取代基的多环芳烃有8种,其年平均浓度为1.50μg/m3,其中苯并(a)芘的年平均浓度为74.7ng/m3。多环芳烃的浓度分布为一电厂化工区>太钢工业区>桃园三巷商业居民区>太行仪表厂文化区。利用三角图与烟尘、汽车尾气样品中的多环芳烃特征相比较,认为太原市大气颗粒物中的多环芳烃主要来源于煤的燃烧。     

天津地区河流沉积物中中等分子量正构烷烃的分布特征

分析了天津地区几条具不同环境功能特征的河流沉积物中正构烷烃的组成，重点介绍了中低分子量正构烷烃的分布特征，并通过与表层土壤、大气降尘及TSP中正构烷烃的分布特征的对比，分析了中等分子量正构烷烃的成因。分析表明，天津地区主要河流沉积物和大气降尘中正构烷烃普遍具有正十七烷（nC17）明显优势的特征，nC17单体烃同位素值也相对偏低，与来源于化石燃料的正构烷烃化合物存在明显的差别。在土壤和TSP中不存在这一现象，表明正十七烷化合物来源水体中的低等水生生物体，推测主要来源于藻类生物。由于这类化合物含量明显高于其他化合物，具有环境地球化学意义。     

柴达木盆地昆特依地区晚更新世正构烷烃分布特征及其环境变迁

为探讨柴达木盆地晚更新世的环境变迁,同时为青藏高原隆升对气候变化的影响提供基础资料,对柴达木盆地昆特依地区ZK1404钻孔沉积物中的正构烷烃分布特征以及ASM~(14)C测年数据进行了分析。结果显示,昆特依地区晚更新世沉积物的正构烷烃总体上呈现以高碳数为主的分布特征,多数样品以nC_(27)、nC_(29)为主峰,部分以nC_(31)为主峰,呈现出显著的奇碳优势。少数样品中低于nC_(21)的短链正构烷烃相对丰度较高,主要以nC_(17)、nC_(20)为主峰碳数,无明显的奇偶优势。根据正构烷烃分布特征、AMS~(14)C测年数据、区域地质调查资料及沉积环境判断,柴达木盆地昆特依地区晚更新世(33600～26370a B.P.)气候环境以温凉干旱与温凉干旱偏湿交替出现为特征,与现代大陆性干旱荒漠气候截然不同。     

生排烃过程中正构烷烃单体碳同位素组成的变化特征及其研究意义

通过对生排烃模拟实验产物 (残留油和排出油 )中正构烷烃单体碳同位素组成的测定,揭示出生排烃过程中正构烷烃碳同位素组成的变化特征。研究表明,生烃初期,液态正构烷烃主要来自干酪根的初次裂解,它们的碳同位素组成不论是在排出油中还是在残留油中,随温度的变化都不明显,呈现较相似的分布特征;在生烃高峰期,早期形成的沥青质和非烃等组分的二次裂解以及高碳数正构烷烃可能存在的裂解,使得正构烷烃单体碳同位素组成明显富集13 C,尤其在高碳数部分呈现出较大的差异。另外,实验结果显示排烃作用对液态正烷烃单体碳同位素组成的影响不太显著。     

辽河原油好氧生物降解模拟过程中化学组成及其碳同位素值的变化

对辽河盆地中央凸起南部潜山原油进行了好氧生物降解模拟实验,分析了辽河原油在轻度至中度(PM 1~4级)的好氧生物降解过程中化学组分的变化,以及在此过程中原油族组分和正构烷烃单体的稳定碳同位素值的变化。结果显示,饱和烃组分的消耗速率最快,正构烷烃的消耗速率高于异构烷烃,低碳数正构烷烃的消耗速率高于高碳数正构烷烃。正构烷烃的疏水性及其在原油中的相对浓度可能是影响微生物选择性地消耗正构烷烃的主导因素,即低碳数的正构烷烃由于在油水界面上的表面张力较小而更容易被微生物降解。正构烷烃单体(C_(14)~C_(30))稳定碳同位素值在生物降解过程中较稳定,未产生明显的碳同位素分馏效应。正构烷烃的好氧降解产物主要是脂肪酸、醇和CO_2。辽河原油中正构烷烃组分的δ~(13)C值较饱和烃、芳烃、胶质和沥青质组分都要偏重,降解产物中水溶性较低的高碳数脂肪酸和醇大部分进入胶质中,少部分通过氢键缔合和形成酯键等方式进入到沥青质组分中,造成沥青质组分的δ~(13)C值发生相应的变化,即对沥青质的δ~(13)C值产生"拉动效应";而降解产物中高水溶性的低碳数烷基酸和醇会进入水相而脱离原油,导致残余油的整体δ~(13)C值相应变轻。因此,假如易受生物降解的烃类如正构烷烃等的δ~(13)C值与原油的δ~(13)C值差别比较大,那么生物降解过程中随着原油化学组成的改变,原油本身及其族组分的δ~(13)C值均可能发生明显的变化。