沼泽沉积环境中植物和沉积脂类单体碳同位素组成特征及其成因关系研究

为了认识沼泽典型沉积环境中沉积脂类与生物脂类碳同位素的内在联系, 应用GC-IRMS碳同位素分析新技术, 对若尔盖沼泽草本植物、木本植物叶和沉积物中单体脂类碳同位素进行了测定. 结果表明, 不同类型植物之间的正构烷烃碳同位素组成存在着明显的差别, 草本植物的δ¹³C值(−32.2‰~−36.9‰)要比木本植物叶类的(−27.2‰~−35.0‰)平均低3.3‰. 植物中脂肪酸碳同位素组成(−30.3‰~−36.2‰)与正构烷烃的类似, 并且不饱和脂肪酸的δ¹³C值分布在饱和脂肪酸δ¹³C值范围之内. 植物脂类之间的碳同位素组成变化较大, 范围为2.4‰~7.8‰. 沼泽沉积脂类碳同位素组成与生物脂类的密切相关, 沉积物中正构烷烃、≥C₁₆脂肪酸、正构脂肪醇、甾醇和α-正构脂肪酮碳同位素组成(−27.0‰~−36.9‰)类似于植物脂类, 并且短链和长链沉积脂类碳同位素组成较为相似, 说明它们都来自高等植物; 只有沉积C_14:0和C_15:0脂肪酸碳同位素组成比植物中同碳数的轻, 反映了它们部分细菌成因的特征.     

轮南油田代表性原油正构烷烃单体氢同位素组成、分布与母源信息

采用先进的色谱-高温热转变-同位素比值质谱(GC-TC-IRMS)分析技术, 首次对塔里木盆地轮南油田部分原油正构烷烃进行了单体氢同位素组成分析. 所测定的不同储层的原油样品, 正构烷烃单体氢同位素组成相近, 反映了原油母源沉积环境的相似性, 均来源于海相沉积环境. 与理论推算值(−150‰)和报道的Williston盆地奥陶系生源的原油正构烷烃氢同位素数据(nC₁₃~nC₂₇, −160‰~−90‰)相比, 轮南油田原油正构烷烃单体氢同位素组成较重(nC₁₂~nC₂₇, −120‰~−60‰). 从母质形成的生物化学过程和烃类生成的热成熟作用过程分析, 相对咸水沉积环境下形成的母质及相对较高的成熟度可能是造成上述轮南油田原油正构烷烃氢同位素组成与分布偏重的主要原因.     

青藏高原地区湖泊正构烷烃有机单体氢同位素组成及其水文与环境应用

湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成(δD)广泛应用于古环境变化研究,但其正构烷烃通常包含多种植物来源,使其作为环境和气候指标进行解释时面临许多挑战.我们系统调查了青藏高原地区15个湖泊中51个沉水植物(包括39个眼子菜、1个狐尾藻和11个川蔓藻),13个藻类(包括5个轮藻、3个刚毛藻和5个水绵)以及20个湖边陆生植物(包括10个灌木和10个草本植物)正构烷烃的δD值.结果表明:藻类和沉水植物C29正构烷烃δD值与湖水δD值显著正相关(藻类:R~2=0.85,p0.01,n=9;沉水植物:R~2=0.90,p0.01,n=25),表明这些藻类和沉水植物正构烷烃的δD值反映了湖水δD值的变化.不同种属的藻类和沉水植物,以及不同水文条件下生长的同一种属植物,其氢同位素分馏值(ε_(a/w))并不稳定,表明生物合成和环境条件(如盐度)可能会影响藻类和沉水植物的δD值.希里沟湖(封闭湖)中川蔓藻的δD值显著偏正于其湖边草本植物的δD值(one-way ANOVA,p0.01),但可鲁克湖(开放湖)中的轮藻植物与其湖边草本植物的δD值接近(one-way ANOVA,p=0.8260.05),表明干旱半干旱地区湖泊中藻类和沉水植物仅在封闭湖记录了湖水相对于大气降水富集δD值的信号.对每一个藻类和沉水植物样品,不同碳数正构烷烃δD值无明显差别,表明结合Paq和平均链长(ACL)等指标,不同碳数正构烷烃δD值的差值能帮助我们判断沉积物中正构烷烃的植物来源,及分析古湖泊盆地的沉积类型(开放沉积或封闭沉积).     

华北草地生态群落下表土中长链正构烷烃单体氢同位素组成

为了查明单一生态系统下表土中高等植物来源长链正构烷烃单体氢同位素（δ^13Cn-alkanes）的变化特征,从华北张家口市万全县大麻坪玄武岩风化壳随机采集了12个表层土壤样品,用来分析其长链正构烷烃分子组成特征及其单体碳（δ^13Cn-alkanes）、氢同位素,同时分析了其总有机质碳同位素（TOC,δ^13Cn）变化.结果表明δ^13Cn和来源于陆生高等植物的4个代表性的占优势地位的长链正构烷烃（n-C27,n-C29,n-C31,n-C33）的13Cn-alkanes在这12个样品中都非常稳定,仅有很小的变化幅度,这两类碳同位素数据均表明其上覆植被的光合作用类型构成非常均一,可以视为由纯C3草本植物构成.相应的这4个主要长链正构烷烃的Dn-alkanes变化幅度比较大,整体而言,相对丰度越高的同族体分子,其Dn-alkanes更为偏负,且其变化幅度更小.然而,这4个主要长链正构烷烃加权平均Dn-alkanes值约30‰的变化幅度小于先前研究当中报道的同一地点不同现代陆生C3草本植物之间长链正构烷烃Dn-alkanes值的变化幅度,甚至小于同一植物种长链正构烷烃Dn-alkanes值的季节变化幅度.由于表土和沉积物中长链正构烷烃来源上的相似性,即它们都来源于多种植物的混合,因此,我们的结果对于沉积物,尤其是其有机质为原地植物来源的陆相沉积物的长链正构烷烃单体氢同位素组成的古气候、古环境、古水文信息的精确解译,具有一定的参考价值.     

中国东部大陆岩石圈地幔及幔源岩浆岩水含量和氢同位素组成

中国东部华北陆块和华南陆块的地幔包体单矿物和全岩水含量变化很大,总体低于全球其他克拉通和非克拉通岩石圈地幔包体单矿物和全岩水含量.然而,具有新生岩石圈地幔来源的莒南橄榄岩包体单矿物和全岩水含量总体高于其他中国东部岩石圈地幔包体,指示中国东部新生岩石圈地幔的初始水含量并不低.地幔包体中单矿物水含量与Mg~#之间无明显相关关系,其中的辉石缺乏水扩散环带,因此地幔包体的低水含量与包体随玄武岩岩浆上升过程的水扩散丢失无关.大陆岩石圈地幔底部受到热软流圈地幔烘烤有可能会造成水的扩散丢失,但是熔体提取也可能是引起低水含量的原因之一.通过斑晶水含量计算得到的中国东部中生代和新生代玄武岩初始熔体水含量均高于正常洋中脊玄武岩.中生代玄武岩初始熔体水含量与岛弧玄武岩类似,而新生代玄武岩初始熔体水含量则与洋岛玄武岩和弧后盆地玄武岩类似(部分地区与岛弧玄武岩类似).这些结果表明,大陆玄武岩地幔源区相对富水,指示其地幔源区曾经受到深俯冲地壳脱水所形成的富水流体/含水熔体的交代,使其水含量升高.中国东部新生代幔源巨晶、包体矿物和玄武岩斑晶的氢同位素组成变化也很大,反映中国东部新生代岩石圈地幔氢同位素组成高度不均一.新生代岩石圈地幔具有高于亏损地幔的水含量和偏离亏损地幔值的氢同位素组成,反映其受到过俯冲太平洋板片部分熔融所产生熔体的交代.俯冲大洋板片脱水熔融产生的富水流体和含水熔体对大陆岩石圈地幔底部的交代导致其水含量增加,引起底部岩石黏滞度降低,进而导致岩石强度的降低,使其容易被构造侵蚀乃至拆沉.因此,大洋俯冲隧道中的壳幔相互作用是克拉通岩石圈减薄的重要诱因.     

邛海大型水生植物时空分布及其退化原因

根据2021年7和12月、2022年5和9月邛海水生植物调查结果,结合文献资料,分析了邛海水生植物种类组成、群落结构和空间分布状况以及退化原因,提出了邛海水生植物恢复的对策建议。邛海湖区有水生植物23种,主要分布在水深2 m内,在湖泊北岸成片分布,湖泊西岸和南岸呈斑块状分布,东岸零星分布,总面积约1.3 km²。水生植物分布面积由1990s前占湖面积的20%左右缩减到目前的不足5%,沉水植物群落结构简单化,浮叶植物和挺水植物分布范围扩张。1998年洪水从海河口倒灌,致使高枧湾水域沉水植被消失;近10年来湖泊运行水位抬升和透明度下降使得邛海水生植物分布面积进一步缩小、种群单一化。需要恢复邛海水位运行的自然节律,减少污染负荷输入改善水体透明度,辅之人工生态修复等措施,逐步恢复邛海水生态系统健康。     

滇东湖泊水生植物和浮游生物碳、氮稳定同位素与元素组成特征

稳定同位素示踪方法是研究生态系统组成与功能的重要手段,有助于认识湖泊食物网的基本组成与生物地球化学循环的主要过程.本研究选择了云南省东部地区营养水平不同的10个湖泊,开展了高等水生植物(沉水植物、漂浮植物)、浮游植物与浮游动物的空间调查,分析了不同生物在碳、氮稳定同位素信号与元素组成上的分布模式.在碳稳定同位素信号的分布上,漂浮植物在4种生物类型中最为偏负且变化幅度最小,为-28.99‰±0.86‰;浮游动物碳稳定同位素(-20.85‰±2.70‰)的分布特征与浮游植物(-21.88‰±2.97‰)显著相似;而沉水植物的碳稳定同位素显著偏正且变化范围较大,平均值为-12.04‰±4.57‰.结果表明,碳源及其传输途径的差异是导致湖泊生物体内碳同位素信号不同的主要驱动过程.在氮稳定同位素信号上,同为初级生产者的沉水植物(5.43‰±5.84‰)、漂浮植物(5.58‰±7.38‰)与浮游植物(7.26‰±3.83‰)较为相似,而浮游动物氮同位素信号(11.02‰±3.18‰)显著高于浮游植物且平均富集约3.46‰,反映了湖泊生物随着营养级的增加出现较为明显的同位素分馏效应.在空间分布上,湖泊生物碳同位素信号受到水温、水深等因素的明显影响,氮同位素信号则随湖泊营养水平的增加而逐渐偏正.与长江中下游等地区相比,云南湖泊生物的碳、氮元素含量总体偏高;同时,代表内源有机质组分的水生植物和浮游生物C/N质量比值都小于20.因此,本研究揭示的生物碳、氮同位素信号与元素组成特征可为评价高原湖泊食物网组成与生物地球化学循环提供重要的科学依据.     

乌梁素海沉积物腐殖质的组成及分布特征

以乌梁素海为研究对象,应用化学方法对乌梁素海湖泊表层沉积物有机质含量、腐殖质组成、影响腐殖质的环境因子及腐殖化程度进行了研究,结果表明:乌梁素海表层沉积物有机质含量变化范围为1.06%~5.38%.有机质分布特征与表层沉积物所处的水力条件、水生植物分布、人为活动有关;腐殖质组成中,胡敏酸含量为0.65~2.78 g/kg,富里酸含量为2.19~8.72 g/kg,胡敏素是主体,含量在3.28~20.92 g/kg之间;腐殖质与环境因子的相关性分析中,各组分含量与有机质含量呈极显著相关.pH值与胡敏素含量呈显著负相关.溶解氧与富里酸、胡敏素含量分别呈极显著正相关、显著正相关.腐殖化程度分析中,随着有机质含量的上升,可提取腐殖质的相对含量下降.PQ值介于9.50%~27.06%之间,平均值为21.47%,变异较大,且腐殖化程度较低.     

鄱阳湖沉积物间隙水中磷的含量及其分布特征

根据2010年1月对鄱阳湖各站点沉积物的采样分析,研究了鄱阳湖沉积物间隙水中总溶解性磷(DTP)与可溶性正磷酸盐(DIP)的含量及其分布特征,并对各站点表层沉积物间隙水中DTP和DIP的含量及其沉积物中TP与IP的含量进行了相关性分析.结果表明,鄱阳湖各站点表层沉积物(0 -2cm)间隙水中DTP的平均含量为0.134...     

九龙江-河口表层沉积物中古菌脂类的空间分布特征

古菌在全球碳、氮循环中发挥着重要作用,其细胞膜膜脂,如类异戊二烯甘油二烷基甘油四醚化合物(isoprenoidal Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,i GDGTs)作为一种重要的生物标志物,能够对自然界中古菌群落结构的变化及其参与的生物地球化学过程起到很好的指示作用.本研究对九龙江-河口区域表层沉积物及其周边土壤中古菌脂类的空间分布特征进行了调查分析.结果表明:在九龙江和九龙江河口区域,古菌膜脂组成分别以GDGT-0和泉古菌醇(crenarchaeol)为主.从河流到河口,i GDGTs、GDGT-0、泉古菌醇和古菌醇(archaeol)浓度呈现出明显的空间变化.GDGT-0和古菌醇在河流区域丰度相对较高,这表明GDGT-0和古菌醇可能主要来自九龙江产甲烷菌(methanogens)的原位生产;而泉古菌醇在河口区域丰度相对较高,这表明泉古菌醇可能主要来自九龙江河口区域奇古菌(Thaumarchaea)的原位生产.根据以上脂类研究结果,推测九龙江和九龙江河口区域古菌群落组成存在明显变化,分别以产甲烷菌和奇古菌为主,这与其他河流-河口系统中的古菌群落结构特征一致.     

三峡库区消落带土壤有机质和全氮含量分布特征

在三峡库区消落带落干期间(2010年4月),对库区巫山-重庆主城区段消落带土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量分布及与土壤理化性质的相关性进行了调查研究.结果表明该区域消落带土壤OM和TN含量均较低,分别为10.70±4.03和0.84±0.39 mg/g,且服从正态分布.消落带土壤碳氮比(C/N)较低,推测消落带土壤无机氮在淹水期间存在向上覆水体释放的可能性.在与其它关于土壤OM和TN含量研究的比较中,研究区域内土壤OM和TN含量处于偏低的水平;而在与对照带样品的比较分析中发现,消落带样品的OM和TN含量变异系数均偏低,因此消落带干湿交替可减小不同区域消落带之间土壤OM和TN含量差异.相关性分析表明,消落带土壤pH、ORP、TN与OM之间呈显著正相关,可见研究范围内消落带土壤氮形态可能主要以有机氮的形式存在于有机质中,而C/N与TN呈负相关,与OM相关性不显著,表明C/N的大小主要取决于TN含量.     

香精油和原油中单萜类单体化合物稳定碳同位素组成

检测了6种香精油和加氢松节油中共25个单萜类单体化合物的稳定碳同位素组成, 取得了一些有启示意义的结果: (1) 由陆生高等植物制取的香精油中各种单萜类的单体化合物的δ¹³C值均在-34‰~-26‰之间, 多数化合物的d13C值为-29‰~-27‰, 数据相当集中; 并且不同香精油中同一萜类化合物的δ¹³C值相当接近. 这些数据特征为油气源对比应用研究提供可能. (2) 链状单萜的d13C值较集中, 分布在-28.6‰~-26.2‰之间, δ¹³C的算术平均值为-27.7‰; 环状的相对分散, 平均值为-28.6‰, 但多数的接近这个平均值. (3) 单萜类生源化合物还原为单萜烃时, 无论是人工过程还是地质过程, 都会发生富集¹³C的同位素分馏效应, 其中链状单萜化合物的分馏效应较强. 石油中的链状单萜2, 6-二甲基辛烷来源复杂, 除高等植物外还有其他来源.     

太湖贡湖湾虾类种类组成与时空分布特征

分别于2005年4月、7月、10月利用蹦网对贡湖湾虾类种类组成和时空分布进行调查.共采集到虾类9605尾,属于2科3属5种,分别是秀丽白虾(Exopalaemon modestus)、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)、锯齿新米虾中华亚种(Neocaridina denticulata sin...     

地震和余震活动的空间分布统计特征及其应用

本文通过对华北地区地震空间分布规律的研究,认为单位面积中地震频次服从幂函数分布,引入了描述地震分布集中度的统计量 c 值,在此基础上讨论了大震前后 c 值的变化。初步结果表明,大震前 c 值有一个增高的过程,对地震预报研究有一定的意义。     

浅淡砗磲及其时代分布特征

砗磲作为双壳纲体积最大的属种,在双壳生物历史的第四次演化过程中出现,代表了双壳类生物演化的全新形式,通过它现在的生活环境及化石的分布,我们可以发现新生代生物演化的多样性,同时为板块运动提供证据。     

海原地震滑城及其分布特征探讨

１９２０年海原地区发生的一次８．５级大地震，诱发了大量的滑坡灾害。据野外调查和航片判读资料分析了海原地骨坡形成的基本条件，探讨了影响海原地震滑坡分布的主要因素。研究结果对滑坡灾害的预测有一定意义。     

海原地震滑坡及其分布特征探讨

１９２０年海原地区发生的一次８．５级大地震，诱发了大量的滑坡灾害。据野外调查和航片判读资料分析了海原地震滑坡形成的基本条件，探讨了影响海原地震滑坡分布的主要因素。研究结果对滑坡灾害的预测有一定意义。     

巢湖微囊藻毒素异构体组成的时空分布特征及影响因子

有害蓝藻释放微囊藻毒素（MCs）,严重威胁饮用水源地用水安全.为了解巢湖MCs污染状况及其异构体组成对水质的影响,于2012年夏季（8月）和秋季（11月）,2013年冬季（2月）和春季（5月）进行采样分析,研究了巢湖水体中胞内微囊藻毒素（IMCs）和胞外微囊藻毒素（EMCs）异构体的时空分布及其与环境因子的关系.结果发现,IMCs和EMCs的平均浓度变化范围分别为0.12~6.45 μg/L和0.69~1.92 μg/L.在3种常见的异构体中,MC-RR和MC-LR比例较高,MC-YR最低,MC-RR和MC-LR是巢湖水体中MCs的主要异构体类型.IMCs和EMCs的异构体浓度及其比例呈现不同的时空分布特征.微囊藻生物量、水温、总磷浓度是影响IMCs和EMCs异构体浓度及其组成变化的关键环境因子.本研究表明巢湖富营养化严重的西湖区夏季能合成更多的MC-RR异构体,而秋、冬季节偏向于释放生理毒性更强的MC-LR异构体.了解MCs异构体组成变化及其关键影响因素,有助于预测预警水体MCs污染状况和评估饮用水源地MCs风险.     

巢湖柱状沉积物中甘油二烷基甘油四醚脂(GDGTs)的组成特征

甘油二烷基甘油四醚脂(GDGTs)是目前生物地球化学研究的热点之一.与GDGTs有关的指标已成功地应用在海洋环境中有关来源判识和古环境古气候重建的研究,但是在湖泊环境中的应用目前还比较有限.通过开展巢湖柱状沉积物中GDGTs的组成测定,为GDGTs类脂分子标志物在湖泊系统中的应用提供依据.研究表明由柱状沉积物中支链GDGTs参数计算得到的量化结果与巢湖周围流域的环境温度、pH等历史记录能较好地吻合;柱状沉积物中类异戊二烯类GDGTs来源的不确定性可能是造成TEX_(86)指标的量化结果和实际的水体温度出现较大偏差的重要原因.另外,沉积物中GDGTs指标和TOC、C/N、δ~(13)C_(org)、δ~(15)N等传统湖泊总体有机质参数以及其它分子标志物指标相比,具有高分辨性和抗干扰等特点.因此,湖泊中GDGTs有望成为湖泊古气候和古环境重建的重要指标.