酸洗法测定海洋沉积物有机碳和无机碳含量的致命缺陷

Organic and inorganic carbon contents of marine sediments are important to reconstruct marine productivity,global carbon cycle, and climate change. A proper method to separate and determine organic and inorganic carbons is thus of great necessity. Although the best method is still disputable, the acid leaching method is widely used in many laboratories because of its ease-of-use and high accuracy. The results of the elemental analysis of sediment trap samples reveal that organic and inorganic carbon contents cannot be obtained using the acid leaching method, causing an infinitely amplified error when the carbon content of the decarbonated sample is 12%±1% according to a mathematical derivation. Acid fumigation and gasometric methods are used for comparison, which indicates that other methods can avoid this problem in organic carbon analysis. For the first time, this study uncovers the pitfalls of the acid leaching method, which limits the implication in practical laboratory measurement, and recommends alternative solutions of organic/inorganic carbon determination in marine sediments.     

海洋沉积物中有机碳几个主要测定方法的比较

对海洋沉积物中有机碳的主要测定方法优缺点进行了讨论和对比。 重铬酸钾—硫酸亚铁法主要难题是在计算时无法知道沉积物中有机碳的氧化数,因而所测值不够准确。 高温燃烧法对碳酸盐含量高的样品,测定误差较大。 经改进的过硫酸钾氧化法是个比较好的方法,可连续测定沉积物中的无机碳和有机碳。     

活性铁对海洋沉积物中有机碳的保存作用

沉积物碳汇是海洋碳汇的重要组成部分,揭示沉积物的储碳机制对研究气候变化与全球碳循环的相互作用具有重要意义。矿物对有机碳的保护作用是有机碳最重要的稳定机制,其中活性铁（FeR）在沉积物有机碳的累积作用中发挥着捕获有机碳并形成“铁锈碳汇”的重要作用。本文系统梳理了近年来关于海洋沉积物中FeR的固碳的研究成果,总结了海洋沉积物中FeR的提取方式、类型、固碳量、固碳机制、结合有机质来源及分子类型,阐述了FeR固碳的重要意义,旨在加深对矿物与有机碳相互作用的理解。海洋沉积物中FeR常通过柠檬酸盐 碳酸氢盐 连二亚硫酸盐(CBD)还原提取,主要以针铁矿、水铁矿及赤铁矿等氧化物形式存在。FeR可以结合沉积物中约80%的有机碳,结合机制包括以配体交换为主的吸附机制和共沉淀/螯合机制。FeR与有机碳的结合机制可依据铁结合有机碳（FeR OC）与FeR的摩尔比值（FeR OC∶FeR）简单判定,当FeR OC∶FeR低于1.00时以吸附方式结合,大于1.00时以共沉淀方式结合,且共沉淀相比吸附机制具有更高的有机碳结合量及稳定性。大部分海洋沉积物中FeR优先与海源类有机质结合,但在氧化还原频繁的河口及三角洲地区倾向与陆源类有机质结合。分子模拟实验、木质素氧化降解及近边X射线吸收精细结构光谱表明FeR与芳香碳及羧基碳等有机质具有更高的亲和性。FeR对有机质的稳定保存及减缓气候变化引起的负反馈具有重要意义,建议未来更多关注沉积物中有机质与铁矿物结合的具体过程及不同沉积环境FeR固碳的差异机制,更加关注不同结合机制的定量化及重要性对比研究。     

沉积物中有机碳的测定

本文介绍一种沉积物中有机碳的测定方法。样品是采用沉积物中碳酸盐测定后的残渣,用240C型元素分析仪测定。当样品中碳酸盐含量大于10％时,有机碳结果需校正。文章还讨论了方法的准确性和精确度。     

海洋沉积物中铁保护的有机碳埋藏研究进展

研究表明,海洋沉积物中有超过20%的有机碳是通过与铁结合而被稳定地保存下来,阐明铁对有机碳的保护作用能深入理解碳封存机制。本文1)从与铁结合的有机碳的含量、碳同位素和二者的结合机制等方面梳理了铁在促进有机碳埋藏中所发挥的作用;2)阐述海洋环境(包括水动力和氧化还原条件)和有机碳来源等因素可能控制着铁与有机碳之间的相互耦合,并影响着与铁结合的有机碳的分布、组成和年龄特征;3)分析铁与有机碳之间吸附和共沉淀的结合机制,讨论了影响二者结合方式的因素;4)探讨铁循环与碳循环之间的密切生物地球化学联系在海洋碳封存中的作用。综合梳理了沉积物中“生锈的碳汇”(rusty sink)的研究进展,对当前应对碳中和-全球气候变化具有重要意义。     

碳同位素质谱法探讨现代海洋有机沉积物来源

本文用NUCLIDE RMS 6-60质谱仪测定了长江口及邻近海区(北纬30°06′至31°15′,东经122°30′至124°30′)表层沉积物中有机碳稳定同位素组成(δ~(13)C为-23.6×10~(-3)—-21.3×10~(-3))、有机碳含量(0.4—0.1％),溶剂可提取有机物浓度及有机C/N比值。结果表明,从有机地球化学角度解释并证实了其他地学家在该区域的研完成果,即东海陆架泥质沉积物主要由陆源悬浮物和海洋浮游生物体混合组成,长江入海物质随着远离长江口而递减,大部分陆源悬浮物向东南运移,并沉积在东经123°以西的长江口区。     

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。     

海洋沉积物中碳的来源、迁移和转化

人类活动每年向大气排放的CO2约为65亿t，其中留在大气中的约占50%，大洋吸收约16亿-20亿t，陆地生态系统大约吸收0.7亿~1.4亿t(Bates，2001；Battle et al.，2000),还有大约13亿t找不到去处，称为大气CO2丢失项，而陆架边缘海有可能是这丢失项的去处。近海沉积物是大气二氧化碳的接受者，同时当条件合适时沉积物中的碳又可被释放重新进入水体乃至大气中，是碳循环中的重要源与汇，因此海洋沉积物在碳循环中的作用是全球碳循环的一个关键环节。虽然近十年来这方面的研究已经引起众多学者的关注，对沉积物中的碳循环进行了较大量的研究，取得了一系列成果，但海洋沉积物在碳循环中的作用和过程至今并未查清，具体体现在海洋沉积物在海洋碳循环中起什么作用？起多大作用？在哪些方面影响和控制海洋碳循环？这些均需要科学家们长期的艰苦努力，以便在更深入、更系统和更高层次上研究解决困扰当今人类的涉及碳循环这一重大环境科学问题。 海洋沉积物为海洋环境中的一个主要研究对象，其中的碳与水体-生物体以及大气、入海河流等进行着不间断的交换、大气中的气体碳经过复杂的海洋生物地球化学过程转化为水体中的溶解碳，再变为颗粒碳，经沉降最终形成沉积物，在适宜的条件下上述的反过程同样会发生。因此，研究海洋沉积物中的碳在其循环中的作用是非常困难的。碳是最主要的生源要素，更是生命活动能流、物流中最重要的元素，几乎所有的生物地球化学循环过程都与它有关，因而有关碳循环的研究是目前全球变化研究的热点。许多国际研究计划均以此为核心研究内容。如国际地圈与生物圈计划(IGBP)中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球生态系统动力学(GLOBEC)以及上层海洋与低层大气研究计划(SOLAS)等(唐启升，2001；宋金明，2000)。碳循环研究以 JGOFS计划2001年基本结束为标志，通过近十几年的研究，取得了丰硕的成果，系统了解了海洋循环的过程及界面碳通量，对全球碳循环也有了一个初步的了解。为进一步深入开展这方面的研究作者从海洋沉积物中碳的形态与来源、海水及颗粒物中碳与沉积物碳的关系、表层沉积物再悬浮对碳循环的影响以及沉积物中碳的早期成岩作用等几个方面阐述了海洋沉积物中碳循环目前的研究进展。     

热导法测定沉积物中有机碳

一、前言 测定沉积物中有机碳的方法很多,如干烧法,重铬酸钾比色法,络合碱溶比色法,重铬酸钾-硫酸氧化法及热导法等。目前常用的方法是重铬酸钾-硫酸氧化法。多年来的实践表明,此法简便可靠,适于大批样品分析,但在测定过程中,易受样品中还原物质的干扰(如     

海洋沉积物中多氯联苯的测定

提取海洋沉积物中的多氯联苯(PCBs),常用正己烷、正己烷-丙酮、正己烷-异丙醇或苯-甲醇等萃取。在分离上,常用氢氧化钠水解法;氧化铝-活性碳层析柱法;硅胶-Celiti层析柱法;或先用氧化铝柱分离,后用硅胶柱分离。这些方法操作均较为烦琐。我们用     

海洋沉积物中多环芳烃的分离和测定

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAH)组分中,大多数具有致突变和致癌性。大气、土壤等自然环境中已经检测出了多种多环芳烃。近年来,在河流、内湾及沿岸海域的水体、沉积物中,也检测出了各种多环芳烃。多环芳烃在海洋环境中广泛存在,已经引起了人们的普遍重视。     

自动电位滴定仪测定海洋沉积物中碳酸盐百分含量

基于容量法原理,探讨了海底沉积物中碳酸盐的自动电位滴定法,配合tiamo软件,自动计算并输出测定结果。该法简单快速,且可以批量测试,经深海沉积物等国家标准物质验证,结果与标准值相符。对同一样品进行7次测定,其结果的相对标准偏差小于0.9%。该方法应用于西菲律宾海岩心MD06-3050的部分样品,测试结果与ICP-OES方法得到的结果具有一致性,该方法再现性良好,准确可信。     

海水、海洋生物和沉积物中137Cs的测定

关于海水中~(137)C_s的测定,在日本海洋调查规范中所规定的方法之一是,先用磷钼酸铵(简称AMP)来富集经锶分离后的海水中的微量铯,然后用氨水溶解AMP,并加入蒸馏水至200—250毫升,再加热蒸煮浓缩至100毫升左右,最后在微酸性介质中用氯铂酸把铯沉淀出来。通过铯分离的化学回收率和对β的测量求出海水中~(137)C_s的含量。整个过程颇为简单,但在对海水进行测定时,尚存在一些问题,主要是富集铯的时间长,调节经锶分离后的海水至酸性时的耗酸量大,蒸煮浓缩赶氨过程中的暴沸现象难以控制。我们在对东海海     

海洋溶解有机碳——从采样到分析

详细探讨了溶解有机碳(DOC)样品的采集与分析过程中的条件,以期发展DOC从采样到分析较为标准化(Robust)的方法步骤.影响DOC分析结果的关键有:采样过程中的样品瓶、垫片、滤膜、滤芯的选择及预处理,重力过滤,洁净台操作以及样品分析过程中仪器空白的确定.2001年5月和2002年11月两个航次在南海北部陆架上同一站位得到的DOC数据结果显示,夏季表层DOC浓度比冬季高10μmol/L,随深度增加DOC快速下降,50 m以下DOC下降较为缓慢,冬、夏两季DOC分布特征基本相同.同一水样用不同方法(GF/F过滤采样方法与走航式滤芯过滤采样方法)所得到的DOC浓度的几次比对结果如下:盐度1.14,走航采样方法为(493±14)μmol/L(n=3),GF/F方法为(478±7)μmol/L(n=3);盐度20,走航采样方法为(112±2)μmol/L(n=3),GF/F方法为(123±2.6)μmol/L(n=3);盐度33.9,走航采样方法为(102±0.7)μmol/L(n=3),GF/F方法为(93±1.5)μmol/L(n=3).结果表明,不论是在高盐度还是低盐度区域,两种方法结果基本相符,走航式采样过滤、方法可以应用于河口DOC的研究.     

海洋沉积物孔隙水中痕量金属元素的测试分析方法

孔隙水是沉积物-海水界面链接沉积物颗粒和上覆水体的一个重要过渡相态,针对其研究可更好地了解痕量金属在固-液界面的早期成岩过程。近年来,针对孔隙水中痕量元素研究的方法较为匮乏,为此建立了一种分析测定海洋沉积物孔隙水中7种痕量金属元素(Mn、Cu、Zn、Ni、Cd、Co、Pb)的方法,该方法使用Nobias PA1树脂进行富集分离,再使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行测试,可针对孔隙水中的痕量金属元素进行准确分析。通过实验结果发现该方法最优实验条件为: Nobias PA1树脂富集时的pH值为5.5~6.0,洗脱酸浓度为1.3 mol/L硝酸,体积为1 mL。同时,样品需进行紫外消解4 h以上以分解有机络合物,该消解步骤对Cu和Co这两种元素尤其重要。该方法通过加标回收获得Mn、Cu、Ni、Co和Pb的回收率在92%~100%, Zn和Cd的回收率分别为72%和82%; Mn、Cu、Zn、Ni的方法检出限范围为0.03~0.53 nmol/L, Cd、Co、Pb的方法检出限范围为2.66×10^-3~8.60×10^-3 nmol/L,满足孔隙水中痕量金属浓度的测试需求。同时,根据检出限计算的结果显示,孔隙水样品只需1 mL,即可应用该方法进行测试。应用该方法测试了一根采集于北黄海中部沉积物短柱的孔隙水样品,测试结果显示其垂相分布合理、较符合早期成岩过程规律。此研究为分析海洋沉积物孔隙水中痕量金属元素提供了一种准确而简便的方法。     

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。     

离子选择电极法测定海洋沉积物中的硼

测定海洋沉积物中的硼,对沉积物地球化学的研究有重要意义。以往测定底质中的硼往往采用次甲基蓝比色法或乙基紫比色法,这二种方法因其重现性较差,而不易得到良好的结果。本文采用四氟硼酸根离子选择性电极,测定海洋沉积物中的硼,结果较好。     

DETERMINATION OF 65Zn IN SEAWATER, MARINE ORGANISMS AND SEDIMENTS

The methods of ion exchange-elcctrodcposition, ion exchange-precipitation for source-making, and for determining 65Zn in marine environment have been studied in detail. The chemical and radiochemical yields are 90% for organism and sediment, and 85% for seawater. They have good repeatability with a precision of 3%. The decontamination factors for radioactive nuclides are larger than 103. The preconcentration of seawater and the electrode position for source-making are significantly improved and can be used on thin and even source-measucing, applicable to low background β counting.     

海洋沉积物的顺序淋滤萃取分析研究现状与发展趋势

在过去几十年里,为了探索海洋沉积物中元素的赋存形态,发展了很多分离沉积物中不同元素结合态的淋滤萃取方法。这些方法对于了解沉积物中微量元素的来源、迁移、分散、活动、生物化学及物理化学行为等特征具有重要的意义,并且在海洋地球化学和海洋环境污染研究中已得到广泛应用。本文综合论述了海洋沉积物的顺序淋滤萃取分析方法的研究进展,介绍了两种影响较大的方法,对其选用的萃取试剂以及分析流程进行了详细讨论,并比较了方法的优点和不足。