湖泊沉积物不同粒级组分有机碳同位素差异及其对实验结果的影响

湖泊沉积物有机质碳同位素因常被用于识别沉积物中有机质来源或流域植被信息而逐渐成为一个常规代用指标,但当沉积物中有机质含量变化显著、赋存状态不同时,采用统一分析方法(全样或某一粒级组分)测试的结果在不同含量或赋存状态时是否会产生偏差,目前没有详细的研究进行评价.利用嘎顺诺尔湖泊沉积物,采用全样品、细颗粒组分(过120目筛和360目筛),分别进行有机质含量和同位素分析,评价选择不同粒级样品因有机质赋存状态不同对有机碳同位素分析结果的影响.结果显示,不同组分的烧失量或元素分析仪方法测得的有机质含量变化趋势相同,但不同组分的有机碳同位素结果出现差异:全样的有机碳同位素值存在较大波动,随着过筛孔径变小,δ¹³C_org值波动减小,且过360目筛的细颗粒组分的碳同位素值较全样或过120目筛后组分的δ¹³C_org值偏负.这一差异与有机质组分赋存的颗粒范围有关.对比认为过360目筛的细颗粒组分更有利于充分反应,且可获得较为准确的同位素值.因此,在进行不同湖泊沉积物δ¹³C_org值对比时,应注意研究使用样品的前处理方式,相同处理方式下的结果更具有可比性.该研究结果对于湖泊沉积物有机质碳同位素分析具有参考意义.     

湖泊沉积物中S、C及其比值的环境意义

本文以浅淡水湖固城湖和微咸水湖岱海为例,研究沉积物中有面碳,总硫和其比值（OC／TS）的垂向分布规律及其沉积环境（沉积时期的气候冷暖及干湿变化等）,古盐度及环境污染等方面的意义,固城湖沉积物的氧化还原交界面（5cm深处）上硫高碳低,OC／TS突然变小,岱海在高水位年代OC／TS增高,低水位年则降低,分别属于冷湿和冷干气候条件下的沉积特征,论证了OC／TS指标从海洋沉积研究移植到湖泊沉积研究的可用性及其应用前景。     

北京大气气溶胶中硫氧稳定同位素组成研究

使用MAT-253同位素质谱仪对北京大气气溶胶中多硫同位素(32S,33S,34S和36S)与氧同位素(16O和18O)组成特征进行分析.北京大气气溶胶中δ34S变化范围为1.68‰~12.57‰,平均值为5.86‰,表明该地区主要硫源与燃煤排放相关;δ18O变化范围为-5.29‰~9.02‰,平均值为5.17‰,说明气溶胶中的硫酸盐以二次硫酸盐为主.在2008年7和8月,大气SO2主要以酸性条件下H2O2的异相氧化为主,而在9和10月,大气SO2同时存在酸性条件下H2O2异相氧化和过量O2下Fe3+催化氧化.北京大气气溶胶存在显著的硫同位素非质量分馏效应,通过对△33S与CAPE相关性分析,发现其形成机制不仅与平流层SO2的光化学反应有关,还可能与热化学反应机制关联.     

地下水补给型湖泊表层沉积物矿物组成及其形成机制——以巴丹吉林沙漠湖泊群为例

盐湖中的矿物沉积记录着丰富的环境气候变化信息,是古环境研究的重要对象.在无地表径流补给的盐湖中,其矿物组成及沉积特征与有地表径流补给的湖泊相比是否有一定的特殊性,是值得探讨的问题.采集巴丹吉林沙漠33个不同矿化度地下水补给型湖泊的表层沉积物和10个地表风积砂样品,通过X衍射的方法,分析样品的矿物组成.结果显示:湖泊表层沉积物主要为石英、长石、辉石、云母等碎屑矿物,部分湖泊含有少量的碳酸盐和氯化物盐类矿物.湖泊沉积物的矿物组成与湖水矿化度的关系较为密切,淡水湖仅分布碎屑矿物,微咸水湖含有碎屑矿物和碳酸盐类矿物,盐湖含有碎屑矿物、碳酸盐类矿物和氯化物.风积砂样品中主要为碎屑矿物,占总矿物含量的90%,对湖泊沉积物的矿物组成影响较大,但对湖泊沉积物中的盐类矿物没有贡献,表明湖泊表层沉积物中盐类矿物主要是自生作用形成的.虽然本地区湖泊边缘的沉积物中盐类矿物种类相对较少并且含量较低,但其盐类矿物组成与分布能够响应湖水矿化度的变化,其环境指示意义与有径流补给的盐湖相同,可以指示其湖水的盐度.因此,可以从巴丹吉林沙漠地下水补给型湖泊沉积的盐类矿物中提取相应的古环境信息,用于恢复古气候和古环境的研究.     

Cascadia边缘与天然气水合物共生沉积物中有机质碳、氮同位素组成及意义

Hydrate Ridge南高点ODP204航次5个站位54个沉积物样品中有机碳C, N同位素组成及C/N比值表明沉积物中的有机质主要来自海洋. 对1245B孔的系统分析表明天然气水合物的发育改变了沉积物中有机碳和氮同位素的成岩演化轨迹, 水合物发育处δ¹⁵N值和C/N比值同时变低, 且δ¹³C值相对较重; 在水合物稳定带内δ¹⁵N值的亏损将近2‰. 水合物发育处沉积物中氮含量的增加和δ¹⁵N值的亏损, 推断可能与天然气水合物发育处沉积物中细菌(包括古细菌)的固氮作用有关. 沉积物中有机质中碳、氮同位素的分布与沉积环境的变化同步响应, 同时亦反映流体活动的变化.     

湖泊沉积物中磷酸盐氧同位素前处理方法对比

磷酸盐氧同位素(δ~(18)OP)是一种有效的磷源示踪方式.由于湖泊沉积物的组成十分复杂,必须对样品进行除碳处理和纯化处理.本文对目前应用较为广泛的几种前处理方法进行比较,包括NaClO处理和H_2O_2处理等除有机碳方法,以及Blake法和Mc Laughlin法等纯化方法,以期获得适用于湖泊沉积物磷酸盐氧同位素的前处理方法.结果表明:(1)NaClO处理可以保证较高的无机磷提取效率,同时能有效地减少无机磷提取液中有机质含量,且对不同形态磷的破坏较小;H2O2对有机质的去除效果不稳定,且处理后样品磷形态之间发生转化,显著增加了提取的无机磷浓度.(2)Blake法和Mc Laughlin法分别采用磷钼酸铵(APM)+磷酸铵镁(MAP)沉淀和Ce PO4沉淀对样品进行纯化.在纯化处理湖泊沉积物过程中,Blake法优于Mc Laughlin法,主要体现为有机质去除率高,并且磷的回收率较为稳定.(3)经Blake法纯化丹麦Nordborg湖沉积物样品得到的Ag_3PO_4中C、N含量低于Mc Laughlin法且重现性好.本文结合NaClO法与Blake法的优点,建立了一种适合湖泊沉积物的磷酸盐氧同位素前处理方法:首先用2.5%NaClO对沉积物样品进行除碳预处理,然后对磷酸盐提取液依次通过氢氧化镁共沉淀(MAGIC)、APM+MAP沉淀、阳离子交换树脂处理,最后生成Ag3PO4沉淀.     

大气环境的硫同位素组成及示踪研究

大气SO2和气溶胶硫酸盐是导致大气环境酸化,加剧酸沉降污染的重要因素.由于稳定硫同位素组成的"指纹"特征,硫同位素示踪技术已被广泛地应用到环境领域中的硫循环和硫源解析等研究.本文对浙江中部地区金华市的大气环境进行了连续的观测,并分析测定了大气SO2和气溶胶硫酸盐的硫同位素组成.结果表明,研究区域大气SO2的δ34S值变...     

西北干旱区湖泊碳同位素与环境变化

湖泊沉积的碳同位素组成因可记录地质历史时期C3/C4植被等环境变化信息,被广泛用于陆地生态系统和全球环境变化研究,在中国西北干旱区湖泊古环境研究中也广为应用.近年来,进一步深入研究的成果,为湖泊碳同位素地球化学所反映的环境意义注入了新的信息,使得我们需要从多方面考虑湖泊碳同位素在环境变化示踪研究中的解释.文章总结了过去几十年来西北干旱区湖泊碳同位素的研究结果,讨论可能存在的湖泊沉积物碳同位素变化机制问题,为更好地将碳同位素地球化学应用于湖泊环境变化研究提供参考.     

持久性有机污染物在中国湖泊生物中分布与富集的研究进展

持久性有机污染物(POPs)在环境中分布广泛且持久存在并具有高生物富集性,通常具有致癌、致畸、致突变等危害.湖泊是POPs的主要环境归宿之一,湖泊中的POPs可被水生生物富集并通过食物网传递,对生态系统及人体健康构成极大的危害.中国是POPs生产及使用大国,也是世界上湖泊较多的国家之一.湖泊生物尤其是水产品是中国人饮食中的重要组成部分,因此POPs在中国湖泊生物体中的富集对当地的生态系统和人体健康存在很大的潜在危害.本文通过收集、分析1997年—2017年7月公开发表的中国湖泊生物体POPs数据,发现中国湖泊生物中POPs富集研究主要集中在东部平原湖区,青藏高原及云贵高原湖区有少量研究;不同POPs在不同湖区湖泊生物中富集的含量存在较大差异,DDTs和HCHs在各湖区生物中普遍检出且存在明显差异,东部平原湖区生物体内多氯联苯、多溴联苯醚含量高于其他湖区生物体内含量,其他POPs在湖泊生物体内的富集研究相对较少且主要集中在东部湖泊.中国湖泊生物中DDTs、HCHs、多环芳烃、多氯联苯、多溴联苯醚、多氯苯并二英和多氯苯并呋喃、全氟化合物、全氟辛酸、有机锡及六溴环十二烷脂肪归一化后的平均含量分别为454.56±653.40、153.57±435.99、2849.49±3092.52、118.40±20.28、18.40±20.28、17.43±19.43、147.17±192.93、1542.18±1347.64、11380.75±5316.75和2.19±1.92 ng/g.POPs在中国湖泊生物体内的含量水平与生物所处营养级、脂肪含量和年龄呈正相关,但并非完全一致,还受到生活习性、生物物种与结构、生存环境及生物量等多种因素的影响;生物不同组织对POPs的富集能力有较大差异,内脏器官对POPs的富集能力明显高于肌肉组织.     

人类活动影响下的云南阳宗海近百年有机碳与黑炭湖泊沉积记录

利用我国云南省昆明市阳宗海湖心40 cm沉积岩芯,分析总氮(TN)、有机碳(TOC)、黑炭(BC)含量和黑炭同位素(δ~(13)CBC)等多环境指标,采用~(137)Cs和~(210)Pb定年方法建立沉积岩芯年代序列,探讨阳宗海近百年来TOC以及BC沉积变化特征及其对区域人类活动的响应.结果表明:(1)阳宗海沉积岩芯中TN、TOC和BC含量分别为0.76~5.07、4.95~42.65和0.69~11.16 mg/g;δ~(13)CBC值为-31.03‰~-25.45‰,均值为-27.18‰;(2)TN、TOC含量自下而上同步增长,TOC/TN摩尔比值在1994年左右增长到最大值后逐渐减小,反映了流域内人为活动导致的外源性TOC增加,阳宗海水体逐渐富营养化;(3)阳宗海沉积岩芯中BC含量及其同位素的时间序列变化,反映了当地能源结构的变化,工业源和居民消费源成为阳宗海BC的主要来源,BC与人口数量和能耗间呈显著相关.     

Multiple sulfur and oxygen isotope compositions in Beijing aerosol

Multiple sulfur isotopes(32S, 33 S, 34 S, 36S) and oxygen isotopes(16O, 18O) in Beijing aerosols were measured with MAT-253 isotope mass spectrometer. The δ34S values of Beijing aerosol samples range from 1.68‰ to 12.57‰ with an average value of 5.86‰, indicating that the major sulfur source is from direct emission during coal combustion. The δ18O values vary from 5.29‰ to 9.02‰ with an average value of 5.17‰, revealing that the sulfate in Beijing aerosols is mainly composed of the secondary sulfate. The main heterogeneous oxidation of SO2 in atmosphere is related to H2O2 in July and August, whereas H2O2 oxidation and Fe3+ catalytic oxidation with SO2 exist simultaneously in September and October. Remarkable sulfur isotope mass-independent fractionation effect is found in Beijing aerosols, which is commonly attributed to the photochemical oxidation of SO2 in the stratosphere. In addition, thermochemical reactions of sulfur-bearing compounds might be also a source of sulfur isotope anomalies based on the correlation between ?33S and CAPE.     

Characteristics of sulfur species and their implications in Lower Cambrian black shales from southern margin of Yangtze Platform

There are different sulfur forms in the black shales from the Early Cambrian of the Yangtze platform. With its emphasis on pyrite and organosulfur, this paper discusses their distribution and formation. The research shows that sulfur phases take regular variations laterally as well as vertically in the research areas. In western researched profile with high terrigenous supply at the time it formed, there exists a larger amount of pyrite and less organosulfur, and pyrite amount declines while organosulfur content increases upwards along the profile. This black shale profile is characterized by relatively light sulfur isotope composition with evolution trend of becoming heavier both for pyrite and organosulfur from bottom to top along the profile. Opposite situation occurs in eastern profiles which were located farther away from terrigenous land. Here pyrite amount obviously decreases and organic matter has combined more sulfur, although these two kinds of sulfur species take similar trend in content variation along profiles to that for western profile. At the same time more³⁴S is accumulated in sulfur species of black shale samples from eastern profile, and sulfur isotope composition gradually turns lighter from bottom to top. In combination with other information of iron, organic carbon contents and petrographic features, it can be established that sea-level change, supply of terrigenous matters, tectonic background and natures of paleoceanic chemistry have exerted great influence on the distribution of sulfur species in these black shales.     

洱海悬浮颗粒物和表层沉积物有机碳氮同位素来源特征及水质指示意义

为探究湖泊水体悬浮颗粒物和沉积物有机碳、氮来源及水质指示意义,分析了2013-2014年洱海悬浮颗粒物和表层沉积物有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和C/N比值时空变化特征及与水质的关系.结果 表明:①洱海悬浮颗粒物δ13C、C/N、δ15N在旱、雨季差异显著(P＜0.05),旱季变化范围分别为-31.75...     

滇池福保湾间隙水氮磷分布及其与底泥微生物和磷酸酶相互关系

在滇池福保湾不同区域应用Peeper(渗析膜式)技术,分析了底泥间隙水NH4 -N、Po43--p的垂向分布特征和近表层10cm内底泥的微生物活性(FDA)、碱性磷酸酶活性(APA),并对它们之间的相互关系进行了统计分析.结果表明,NH4 -N和Po43--p浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降趋势,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的潜在危害;底泥有机质(Loss-on-Ignion,LOI)、APA和FDA活性也有从表层底泥向下层逐步降低的趋势.在空问分布上,Po43--p浓度变化为河口区>湾心区>西部沿岸区>东部沿岸区,与沉积物中LOI、APA和FDA活性的大小顺序基本相同.间隙水NH4 6-N浓度与表层10cm内底泥的APA和FDA活性具有显著正相关性(α＝0.01).Po43--p浓度与底泥APA和FDA活性具有负相关性.但相关系数很低.     

滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

研究了滇池福保湾沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中PO43--P含量的垂向分布特征.福保湾沉积物磷形态空间差异大,河口区TP高达(5630.59±424.25)mg/kg,东西沿岸区TP只有200-300mg/kg,无机磷(I-P)是TP的主要部分,占TP的55%-74%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)是I-P的主要组成部分,约占I-P的90%,不稳定性磷∞P)含量很低,只占TP含量的0.5%.福保湾沉积物具有极高的Fe/Al-P含量,说明湾内具有很高的内源磷负荷,这与福保湾水体严重富营养化和藻类暴发关系密切.湖湾沉积磷的垂向分布规律较复杂,但基本上是随深度增加而减小,说明福保湾周边区域近几年人类活动作用加强,褐保湾污染有加重的趋势.在湾内不同区域应用Peeper(渗吸膜式)技术,获得了间隙水中PO43--P的垂向分布特征,PO43--P浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势.福保湾间隙水PO43--P浓度同沉积物L-P含量具有显著正相关性(α=0.05),但Fe/Al-P、Ca-P、org-P和TP含量未发现有明显的相关关系.