长江口沉积物碳氮元素地球化学特征及有机质来源分析

根据对长江口水下三角洲上部(CJ16)和口门浅滩(CJ19)柱状样的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机碳同位素(δ13C)以及长江口表层样TOC的测定,得出其粒度及碳氮元素特征,利用C/N和δ13C分析有机质来源及不同来源的贡献率。研究结果表明:(1)沉积物中有机碳含量在0.19%～1.17%之间,CJ16柱中有机碳含量比CJ19柱略高;总氮含量均比较少,且变化幅度小;C/N比值在5～17间变化;CJ16柱的δ13C值在24.70‰～22.86‰间变化,CJ19柱为24.88‰～22.37‰,且CJ19柱δ13C值在36 cm以上段较下段明显增大,推测可能与南汇边滩互花米草(C4植物)的引种有关;(2)长江口表层沉积物TOC的含量范围为0.17%～1.16%,平均值为0.52%;(3)粒度特征显示长江口主要以粉砂和粘土为主,砂含量较少,粒度与长江口TN、TOC含量有较好的相关性;(4)C/N和δ13C值的特征均显示该区有机质为陆源和海洋混合,利用C/N比值估算出来自陆源的有机碳比例在CJ16柱约为40%,而在CJ19柱中约为60%;根据δ13C值估算出CJ16柱陆源和海源两种有机质来源几乎是各占一半的比例,CJ19柱来自陆源的有机碳占总有机碳的60%,与用C/N比值法测得的结果较一致。上述结果显示长江口的不同空间位置碳氮元素分布特征不同,沉积记录受到粒度、河口区物源的影响,还受到陆源和海源不同有机质来源输入的影响。     

云南抚仙湖近现代环境变化的沉积物粒度记录

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的放射性核素210Pb和137Cs的测试,确定了过去129年的湖泊连续沉积序列。利用210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs时标计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。根据抚仙湖的湖区特点,对沉积物的粒度特征进行了分析。抚仙湖柱芯的粘土（<4 μm）、细粉砂（4～16 μm）和粗粉砂（16～63 μm）含量分别占约36%,44%和18%。粒度参数根据矩值法求得,平均粒径（值）为6.48～7.92,分选系数So为1.27～1.42,偏度SKD分布范围在-0.18～0.04之间。将整个柱芯的计年结果与粒度特征相结合,自1878年以来,抚仙湖的环境演化大致可以划分为4个阶段:自然演化阶段,人为扰动阶段,人为改造阶段,后期治理阶段。人类活动在特定的历史时期会对湖泊环境变化产生较大的影响。     

长江口水下三角洲表层沉积物有机质分布特征

根据对长江口水下三角洲31个表层样沉积物粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)的测定,得出了粒度及有机质的分布特征,利用C/N比分析有机质来源及不同来源的贡献率。研究结果表明: 1)长江口水下三角洲表层沉积物平均粒径介于3~8Φ之间,存在由陆向海变细的趋势; 2)TOC含量在0.1% ~1.2% 之间,平均值为0.52%; TN含量介于0.02% ~0.08% 之间,平均值为0.057% 。TOC和TN含量的分布特征相似,具有自陆向海、由低至高的变化趋势,这主要是受到沉积物粒径的影响,但是TOC在崇明岛东侧和九段沙东侧有两个高值点,可能与人类活动或局地因素有关; 粒度校正之后,TOC含量在0.40% ~1.67% 之间,平均值为0.68%; TN的含量介于0.05% ~0.10% 之间,平均值为0.07% 。TOC含量在近岸地区略高,TN含量是北部地区略高于南部地区,并且TOC和TN都在崇明岛东侧和九段沙东侧有两个高值点; 3)C/N比值在6~16之间,平均值为9.6; 利用C/N比值估算得到的陆源有机碳含量在35% ~90% 之间,平均值为60% 。C/N比和陆源有机碳含量在长江口南支外围邻近海域表层沉积物中较高,表明南支带来了大量的陆源有机质入海,并呈舌状向东北方向凸出; 而在长江北支附近其值相对较低,表明北支径流影响相对减弱,潮流作用相对增强。研究表明,长江南支是主要的陆源有机质入海通道,而进入水下三角洲之后陆源有机碳分布受到了河口混合过程的显著影响。     

云南抚仙湖近千年地震事件记录

中国是世界上地震多发的地区之一。在各省份中,处于中国西南部的云南省是地震发生最多的省份之一。云南省省会昆明以南60 km处的抚仙湖位于小江地震带和通海-石屏地震带的交汇处,该地区的地震频次又居云南省之首。如果能在抚仙湖的沉积物中找到历史地震的自然记录并解释其机理,就意味着发现了一个由抚仙湖自然形成的地震记录仪。提供了证明抚仙湖区域历史地震自然记录存在的证据---抚仙湖沉积物的磁化率。我们在抚仙湖的中心地带、水深108 m处,钻取到了170 cm长的抚仙湖沉积物剖面,经测试证明它对应着近1 000年,约公元1025年至今的沉积年代。在研究中,沉积物磁化率的峰值突变与过去1 000年中许多有历史记载的地震事件相吻合。此外,一些尚没有记载的古地震事件也通过对湖底沉积物磁化率的分析而得以发现。     

贵州山区石灰土与黄壤土壤有机质δ13C值剖面分布差异研究

以贵州两种主要土壤类型石灰土和黄壤为例,分析了森林植被下植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定碳同位素组成、土壤有机碳含量、pH值和粘粒含量.结果显示,两种土壤类型有机质含量和δ13C值的剖面分布具有显著差异石灰土剖面土壤有机碳含量均大于10 g/kg,最大值为表层土(71 g/kg);黄壤剖面中有机碳含量为2.9～44.3 g/kg.剖面自上而下,石灰土剖面有机质δ13C值为-24.1‰～-23.0‰,黄壤剖面有机质δ13C值为-24.8‰～-21.9‰.土壤类型、土壤pH值、粘粒含量对贵州山区土壤有机质含量和δ13C值剖面分布有重要影响.     

鄱阳湖沉积物近8ka来有机质碳同位素记录及其古气候变化特征

通过对鄱阳湖沉积物的高密度采样和有机质碳同位素分析,讨论了鄱阳湖近 8 ka来的古气候环境.鄱阳湖沉积物有机质δ 13C值为-22.42‰～-32.42‰,属 C3类植物来源.暖湿期δ 13C值相对偏负;冷(凉)干期δ 13C值相对偏正.这些记录表明,鄱阳湖近 8 ka来经历了 4次暖湿和 4次冷(凉)干的气候环境变化, 7 900～3 660 a B.P.、3 440～2 990 a B.P.、2 940～2 170 a B.P.、1 820～6 50 a B.P.属相对温暖湿润的气候环境;3 660～3 440 a B.P.、2 990～2 940 a B.P.、2 170～1 820 a B.P.、650～200 a B.P.为相对冷凉干旱的气候环境,自 200 a B.P.(1 750 A.D.)以来湖区气候开始转暖.暖湿期持续时间较长,冷(凉)干期持续时间较短,1 000 a B.C.左右为一次重要的气候变冷事件.我国全新世几个特征性气候在湖区均有不同的显示,并与孢粉、硅藻、历史记录所反映的古气候环境对应性较好,可以作为恢复古气候变化的灵敏指标.     

海南岛新村、黎安潟湖表层沉积物有机质分布与来源分析

通过对海南省陵水县新村港(33个)和黎安港(11个)表层沉积物样品的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)的测定分析, 得出了双潟湖表层沉积物的粒径与有机质的分布特征, 并利用C/N 比值计算了不同有机质来源的贡献率。研究结果表明:1)新村港和黎安港潟湖表层沉积物的平均粒径分别为0~8ø和6~8ø, 呈由岸及湖心粒径逐渐减小的趋势; 2)新村港表层沉积物TOC的含量介于0.027 % ~2.660 %, 平均值为1.06 %, TN的含量介于0.018 % ~1.461 %, 平均值为0.748 %, 在人类活动明显的村落附近区域TN值很高, 去除人类活动影响的这些值后, TOC和TN的空间分布均与平均粒径具有较好的相关性, 即呈湖中心含量较高、近岸含量较低的特征; 黎安港表层沉积物TOC的含量介于0.216 % ~1.950 %, 平均值为1.15 %, TN的含量介于0.019 % ~1.460 %, 平均值为0.45 %, 由于沉积物粒径空间分异小, TOC和TN的空间分布较均匀; 3)新村港表层沉积物C/N 比介于0.037~33.000之间, 平均值为4.73, 利用C/N 比估算得到陆源有机碳贡献率达1 % ~99 %, 平均值为47 % 。C/N 比值和陆源有机碳贡献率在新村港南北两侧近岸表层沉积物中比潟湖中心高, 这是由于北侧河流和南侧南湾岭陡坡雨水携带的植物碎屑为近岸沉积物提供了较为丰富的陆源有机质; 黎安港表层沉积物C/N 比介于1.1~11.5之间, 平均值为6.51, 整体值小于12, 有机质的C/N 比与陆源有机质贡献率的空间分布与新村港存在较大差异, 其有机质主要为海源。人类活动对新村港内有机质沉积影响明显。     

哈素海沉积物中氮和有机质的分布特征

针对哈素海富营养化日趋严重的现实,系统开展了湖泊沉积物中不同形态氮及有机质的空间分布和污染特征研究。结果表明,表层沉积物中TN、Org N、NH+4 N及有机质的水平分布均表现经向分异特征,Org N的分布特征主导了TN的水平分布格局,有机质与TN具有强相关性。沉积柱芯中TN随深度增加而递减,有机质和Org N与TN的垂向分布相似,尽管 NH+4 N的垂直变化分异较大,但仍表现于表层富集的特点。Org N为表层沉积物和沉积柱芯中氮的主导形态,NH+4 N为无机氮的主导形态,成岩过程中,沉积物中TN只有极少部分在发生矿化。沉积物中有机质主要来源于湖中芦苇等大型挺水植物及陆源输入。哈素海表层沉积物的氮污染对底栖生物已经产生了严重的生态毒性效应,对底栖生物群落及整个水生生态系统构成了严重威胁。     

海南岛东南部陆架晚全新世以来海洋沉积物来源与环境变化特征

陆架海域因接纳了大量河流入海沉积物而成为研究全新世气候变化的理想区域。海南岛东南部陆架海域晚全新世以来的平均沉积速率由1315BC~518A.D.期间的0.52mm/a 逐渐增加至1450A.D.以来的1.00mm/a; 沉积物高岭石含量及 2O3则表现出相反的变化趋势, 表明自1450A.D.以来, 来源于珠江源区的细颗粒沉积物对海南岛东南部陆架海域的贡献逐渐增大, 而有机碳含量及C/N 的增加则揭示了近百年来人类活动的影响增大; 晚全新世以来海南岛东南部陆架沉积特征和沉积速率的变化是不同演化阶段物质来源来量不同所致。沉积物微量元素Sr含量及Sr/Ba 比值、底栖有孔虫的垂向分布揭示了该海域主要受近岸混合水团的控制, 并且自518A.D.以来, 近岸混合水团的影响逐渐增强; 浮游有孔虫含量可能指示了海南岛东南部海域在晚全新世以来上升流发育强度呈周期性变化, 即1000BC~500A.D.期间上升流强度总体降低, 在500~1300A.D.期间又逐渐加强, 而在1300A.D.以来的上升流强度又逐渐减弱。晚全新世以来海南岛东南部陆架海域海洋环境的变化受东亚季风驱动。     

赛里木湖沉积物有机质变化特征及其环境信息

在分析赛里木湖湖泊沉积物中氮含量(TN)、有机碳含量(TOC)及其碳同位素(δ~(13)C_(org))以及色素等指标的变化特征的基础上,结合沉积物中有机指标的环境意义的探讨,揭示了新疆赛里木湖湖泊沉积物中有机质所蕴含的环境信息.赛里木湖沉积物中总有机碳含量、总氮含量的变化反映了流域初级生产力的变化,沉积物色素变化是有机质保存条件的指标,间接指示了湖泊-流域水热配置环境.有机碳同位素(δ~(13)C_(org))反映了湖泊内外源的混合信息.结合有序样品聚类分析方法,可以将赛里木湖近代环境划分为四大发展阶段:1、各有机指标相对稳定;2、各有机指标明显波动;3、各有机指标显著增加;4、各有机指标快速增加.     

梁子湖沉积物有机质碳同位素特征及其古气候指示意义

分析了梁子湖8.35 kaB.P.以来沉积物中有机质δ(13C)的组成特征,并与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ(13C)序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ(13C)序列进行了对比,探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响.研究表明,梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境.5.98 kaB.P.以前δ(13C)值偏负,气候温暖湿润,有机质以湖泊内源水生生物为主,δ(13C)值与湖泊生产力有关.其早期东亚季风对该区的影响占较大优势.全新世大暖期中期(5.98～3.67 kaB.P.),气候持续暖湿,温度与降水达到顶峰,δ(13C)值也达到序列中的最小阶段,其δ(13C)值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系.3.67～3.29 kaB.P.是气候突变期,δ(13C)值变幅达6‰.3.29 kaB.P.以后δ(13C)值逐渐偏正,气候逐渐变冷干,沉积环境发生较大变化,有机质以陆源C3植物碎屑为主,此时期东亚季风开始加强,印度洋季风持续减弱,但该区受印度洋季风影响更强烈.研究显示,东亚季风与印度洋季风强弱转换和时空迁移的影响对长江中游地区气候环境的演化具有重要作用.     

草海ZHJ柱样沉积物有机质的δ13C记录及其古气候信息

提供了三万年以来草海沉积物有机质的δ＾１３Ｃ记录。研究结果表明,草海沉积物有机质含量主要由岩性控制。一般粘土的有机质含量仅５％左右,而纯泥炭的有机质含量在９０％以上。泥炭的δ＾１３Ｃ和Ｃ４两种碳固定途径有关。Ｃ３类植物的δ＾１３Ｃ值为－２６％左右,而Ｃ４类植物大约为－１３％。Ｃ３类植物在低温、潮湿的地区占有优势,而Ｃ４类植物适应既干旱又高温的气候条件。气候的变化改变Ｃ４和Ｃ３植物比例,从而改变沉积     

37 ka以来日本海沉积物有机质碳和氮稳定同位素变化及其古海洋学意义

海洋沉积物有机质碳氮稳定同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)广泛用于有机质来源示踪、古生产力和古海洋环境重建。日本海沉积物δ¹³C和δ¹⁵N值一个显著特征是在末次冰盛期(LGM)同步负偏,但是对这一现象产生的原因以及他们的演化过程的认识仍然存在明显不足。在本研究中,我们详细调查了37 ka以来日本海中部LV53-23-1岩心沉积物δ¹³C和δ¹⁵N演化历史。结果显示,沉积物δ¹³C和δ¹⁵N分别介于-26.3‰至-22.5‰和1.6‰至6.1‰,低值出现在LGM(26.5~17 ka)暗色层状泥发育时期,指示较强的陆源输入贡献。在Heinrich冰阶1时期(17~14.5 ka),δ¹³C和δ¹⁵N快速正偏,表明日本海海洋环境发生了明显的转换,对应于对马海峡淹没及对马暖流入侵。14.5 ka之后,沉积物δ¹⁵N值恢复到5‰,与开阔大洋海水硝酸盐的δ¹⁵N值近似。我们采用二端员混合模型粗略地估算了有机质来源的相对贡献。LGM时期陆源有机质贡献介于65%至80%,14.5 ka以后海源有机质贡献介于60%至80%。除了增加的陆源有机质贡献以外,LGM时期沉积物δ¹⁵N亏损还涉及如下过程:(1)较高的含Fe沙尘供给提高日本海表层海洋生物固氮效率;(2)缺氧环境盛行减弱成岩作用对沉积物δ¹⁵N影响。37 ka以来,日本海沉积物δ¹³C和δ¹⁵N变化与有机质来源、营养盐的供给、表层生产力和沉积物氧化还原条件相关,实际受海平面和全球气候制约。     

洱海沉积物孔隙水中溶解有机质的三维荧光光谱特征

文章应用三维荧光光谱技术对洱海沉积物孔隙水中的溶解有机质进行了研究。结果表明,所有样品均含有4个明显的荧光峰,其中A和C为类腐殖酸荧光,B和D为类蛋白荧光。荧光强度在沉积物-水界面特别强,在1cm处急剧下降,之后随着沉积深度呈上升趋势。孔隙水溶解有机质均具有强的类蛋白荧光,揭示了溶解有机质中含有大量色氨酸、酪氨酸等芳环结构的类蛋白物质,并且在早期成岩过程中随着沉积深度呈积累趋势;类蛋白荧光与类腐殖酸荧光之间具有一定的相关关系,r(A,C)值在0.94-1.79之间,随着沉积深度逐渐下降,r(D,B)值在0.9-1.75之间,与r(A,C)值极为接近,且随着沉积深度有着类似的变化趋势,说明在洱海沉积物孔隙水中,r(D,B)与r(A,C)之间具有一定的相关性。     

南极半岛西北海域表层沉积物中微植物有机质分布特征及其意义

南极半岛西北海域表层沉积特中，微植物有机质颗粒包括五种类型：现代孢粉、再沉积孢粉、具结构有机质残骸、无结构有机质颗粒以及海藻类。按成因可分为陆生物质和海生物质两大类。本文分析陆生微植物有机质、特别是再沉积孢粉和无结构有机颗粒的组分、丰度、时代及分布格局，指出区内表层沉积物可能属于近源补给成因，半岛陆架、南设德兰群岛岛架和岬湾等的水动力条件强于海峡中央，并探讨了物源与海流的关系。     

洞穴现代沉积物δ13C值的生物量效应及机理探讨:以贵州4个洞穴为例

在贵州选择一组植被退化系列的4个洞穴系统(荔波凉风洞、都匀七星洞、镇宁犀牛洞和安顺将军洞)为具体研究对象,对其地表植被生物量、植被和洞穴现代沉积物的δ13C值进行了对比分析.结果显示洞穴现代沉积物的δ13C值与生物量有着很强的负相关关系,说明洞穴沉积物的δ13C值在空间上可能存在生物量效应,与洞穴石笋所揭示的时间序列上的生物量效应相对应.根据已有的数据和认识,推断这种生物量效应主要由地表植被δ13C值及土壤CO2δ13C值的微生物作用共同控制:在地表植被生物量较大变化情况下,沉积物δ13C值的生物量效应主要受植被δ13C值变化主导;而在地表植被生物量较小变化的情况下,沉积物δ13C值的生物量效应主要受微生物作用主导,而植被δ13C值变化的影响相对较弱.     

潮白河中游沉积物氮磷和有机质分布特征及评价

潮白河是京津冀地区的重要河流。本研究以潮白河中游段为研究区,针对该区段沉积物有机质、氮磷污染程度不明的问题,通过对研究区130个采样点表层沉积物中有机质(OM)、总氮(TN)和总磷(TP)的测定,分析了表层沉积物中有机质和氮磷的分布特征及污染来源,将有机指数和有机氮污染指数评价法相结合开展污染及生态风险评价。结果表明:(1)潮白河中游表层沉积物中OM含量变化范围为0.17%~13.15%,平均含量为5.32%; TN的含量为0.005~1.028 g/kg,平均含量为0.192 g/kg;TP的含量为0.367~4.825 g/kg,平均含量为1.662 g/kg。(2)相关性分析表明,OM与TP、OM与TN均呈弱相关,而TN与TP呈强相关。这是因为TN和TP来源相近,主要来自外源,与OM来源有一定差异。根据TOC/TN特征分析,OM主要受藻类、浮游植物和非纤维束植物等影响。(3)有机指数评价结果显示,潮白河中游段表层沉积物监测点中60%为清洁,33.85%为较清洁,4.62%为尚清洁,1.54%为有机污染。有机污染点主要位于运潮减河入潮白河口和田贾庄排干渠入潮白河口。区域有机氮评价结果以清洁级别为主,整体较好。     

氮同位素研究城市湖泊沉积物有机质来源和迁移过程——以北京为例

城市湖泊是陆地水圈的重要组成部分,与人类活动关系极为密切。然而城市发展导致城市湖泊富营养化愈发严重,湖泊生态环境问题引起了广泛关注。本文研究了2012年至2013年间北京城区12个公园湖泊表层沉积物的有机氮同位素组成、碳氮比值、总有机氮和总有机碳含量的分布情况,探讨表层沉积物生产力状态、沉积物的有机质来源定性与定量分析、湖泊营养输入程度和过程等。研究表明,后海及群明湖等的有机碳、氮含量较其他公园湖泊的高,土壤和污水有机质等对湖泊沉积物的贡献突出,表明这些湖泊初级生产力及营养程度高,具有一定的富营养化风险;各个湖泊的分布位置、周围环境以及管理方式导致了其生产力、营养状况及有机质来源的差异,应该分别从控制水土流失、减少污水输入、及时清洁水面上的浮游植物与枯枝落叶等多方面着手进行,减少湖泊环境污染风险,保持湖泊环境生态平衡。本研究为了解城市湖泊环境有机质来源和过程、湖泊现代环境的管理和防治,提供可靠的研究方法和评价体系。     

长江口不同年代围垦区土壤有机质结构组成特征

明确盐沼土壤有机碳汇的稳定性对于科学评估海岸带“蓝碳”的碳汇潜力具有重要意义,而土壤有机质的结构组成与土壤有机碳汇的稳定性密切相关。选择长江口崇明岛东部4个成陆年代迥异的围垦区,利用固态¹³C核磁共振技术研究钻探取得的埋藏盐沼以及钻孔周边的林地表层土壤样品的有机质结构特征,揭示土壤有机质更新过程中有机质结构组成的变化。结果表明：(1)不同年代围垦区土壤有机碳官能团由表层到深层的变化特征类似,自表层的林地土壤样品至埋藏的盐沼样品,烷基碳与芳香碳的含量增加,而烷氧碳与羰基碳的含量降低。埋藏盐沼样品的烷基碳/烷氧碳含量值、芳香度与疏水碳/亲水碳含量值均大于钻孔周边林地表层土壤样品。随着埋藏深度增加,土壤有机质化学结构稳定性增强。(2)自西向东林地表层土壤样品烷基碳/烷氧碳含量值、芳香度、疏水碳/亲水碳含量值均小于1,呈逐渐增长趋势;脂肪族/芳香族含量的值则逐渐降低。自西向东林地表层土壤样品有机质整体分解程度较低,但呈逐渐提高趋势,有机质稳定性逐渐增强。这与树木种植时间由西向东逐渐变早,表层土壤发育时间变长有关。(3)自东向西,埋藏盐沼样品有机碳官能团含量与比值的变化表明...     

黄土高原西部地区黄土地层有机质主要来源分析

黄土有机质的主要来源是决定其稳定碳同位素(δ 13 Corg.)能否应用于重建过去C3/C4相对丰度变化及相应的古气候变化的关键基础科学问题。如若黄土地层当中的有机质主要由粉尘携带而来, 而非当地植被, 显然其δ 13 Corg. 不是一个局地植被过去C3/C4相对丰度变化及古气候变化的良好指示器。本文对黄土高原西部地区(六盘山以西)新获得和已发表的相关数据进行综合分析, 尝试对该地区黄土有机质的主要来源进行定量的分析。结果表明, 总体而言, 该地区黄土地层有机质主要来源于当地植被, 由粉尘携带而来的有机质贡献量不超过8 %, 所造成的有机碳同位素变化幅度不超过1.7 ‰ 。这些结果说明该地区的黄土地层有机质δ 13 Corg. 是可以用来重建过去C3/C4植物相对丰度及相应的古气候变化的。为了更精确的重建, 后续的工作应当更多考虑粉尘搬运过程当中的有机质输入以及粉尘沉积之后的微生物活动的可能潜在影响。