用细化的铁形态分析及量化的铁氧化物活性表征海洋沉积物中铁的成岩作用：以胶州湾为例

以富营养化的胶州湾一个柱状沉积物为例,用细化的铁形态分析及量化的铁氧化物还原活性相结合的方法研究了沉积物中铁的成岩作用过程。结果表明,这两种方法相结合的结果能更详细示踪铁的转化并能从多视角提供铁成岩作用的细微差别。这一方法有望应用于其它研究中更好地揭示复杂的铁和硫的生物地球化学循环。铁微生物还原在上部沉积物铁的还原中起重要作用,但12 cm深度以下铁被硫化物的化学还原为主要过程。最具生物活性的无定形铁氧化物是铁微生物还原的主要参与者,然后依次为弱晶态铁氧化物和磁铁矿,晶态铁氧化物几乎不参与铁的成岩循环。沉积物上部铁微生物还原的重要作用主要是活性铁含量高而活性有机质含量低共同作用的结果,且后者也是沉积物中硫酸盐还原速率以及硫化物积累的最终制约因素。对比研究表明,通过还原性溶解动力学方法表征的微生物可还原的铁氧化物主要由无定形和弱晶态铁氧化物组成,其总体活性常数相当于老化的水铁矿,且随深度增加而减低。     

大洋溶解铁的物质来源及其同位素示踪

铁(Fe)作为海洋初级生产所必需的微量和限制性营养元素影响着海洋生物群落结构、生态功能以及碳循环,理解溶解Fe的物质来源及其对气候变化的响应具有重要的科学意义。早期研究多强调风尘输入是维持大洋Fe循环的主要机制。近年来,随着海水Fe分析数据的积累,尤其是痕量元素及其同位素海洋生物地球化学循环研究计划(GEOTRACES)的开展,陆架沉积物和热液活动所释放Fe的贡献开始越来越受到重视。尽管如此,不同物源对开阔大洋溶解Fe的影响依然存在相当的不确定性。以海水溶解Fe的化学组分为出发点,强调有机配体对大洋Fe循环的决定性作用,综述了不同来源Fe的通量估计和第四纪大洋Fe来源的研究争议。铁同位素为理解大洋Fe的物源演变提供了新的工具。讨论了不同物源的Fe同位素特征,并提出结合沉积物的活动性Fe同位素和组分研究可能为理解过去陆架-热液活动-风尘输出与输运Fe的机制提供全新视角。     

柠檬酸钠-重碳酸钠-连二亚硫酸钠对粗粒级铁氧化物的溶解作用

柠檬酸钠-重碳酸钠-连二亚硫酸钠(CBD)是否可以区分土壤和沉积物中碎屑成因和成土成因铁氧化物,是否可以溶解粗粒级的铁氧化物矿物存在诸多争议。为此,研究了各种粗粒级(>63μm)铁氧化物在室温和加热条件下CBD处理铁溶出量随时间的变化。结果表明,即使在室温条件下,CBD也能够溶解粗颗粒(>63μm)的铁氧化物,在CBD中溶解速度最大的是赤铁矿,铁的溶出量较多的是针铁矿,溶解速度较慢的是磁铁矿;在加热条件下,各种铁氧化物溶出量都整体升高。黄铁矿高温煅烧转化形成的赤铁矿,在常温和加热条件下溶出量相对较多,说明粒径越小,溶出量越大。     

南海铁锰结核(壳)的地球化学特征

本文研究了南海中部铁锰结核(壳)的地球化学特征。南海铁锰结核(壳)以高Mn富Ni为特征。但不同沉积部位的铁锰结核(壳),化学成分也有一定的差异,这是受不同沉积区的物源特性,地化环境差异和沉积成矿过程中环境的变化所影响的结果。     

过渡金属元素Cu、Co、Ni在铁锰结核(壳)中富集的控制因素

在不同生成环境下生成的铁锰结核(壳)吸收不同的过渡金属元素。在成岩作用形成的铁锰结核中,Cu、Ni主要以锰相形式存在,而Co则以铁相的形式存在;在水成作用形成的铁锰结核(壳)中Cu、Co、Ni均以锰相的形式存在。这些过渡金属元素在成岩作用形成的结核中的存在与铁锰结核(壳)中锰矿物和铁的氧化物、氢氧化物的晶体化学特征密切相关,而在水成作用形成的铁锰结核(壳)中的富集与锰矿物和铁的氧化物、氢氧化物的晶体化。学特征关系不大。同时铁锰结核(壳)中锰矿物和铁的氧化物、氢氧化物又严格地受结核(壳)的生成环境的制约,因此,过渡金属元素Cu、Co、Ni在铁锰结核(壳)中的富集在一定程度上受结核(壳)生成环境的控制。     

东海特定海区表层沉积物中磷的形态、分布及其环境意义

对国家海洋局第二海洋研究所1998年5月调查过程中采集的长江口外东海特定海区表层沉积物综合运用了EDEX、ASPILA和李悦方法进行了系统的总磷及其磷赋存形态分析。把磷分为5种赋存形态：吸附态、铁结合态、钙结合态、碎屑态和有机态。同时，结合其他沉积物性质和化学组分以及海水环境特征，讨论了磷的地球化学特征及其环境意义。研究表明，表层沉积物中总磷(TP)、有机磷(0P)和铁结合态磷(Fe—P)的含量主要受控于物质来源；吸附态磷(Ad-P)与Fe—P和0P同属于沉积物中生物可利用磷范畴，其在沉积物中的循环主要与铁氧化物有关，钙结合态磷(Ca—P)主要来源于海洋浮游生物。     

铁锰结核中锰矿物的相变研究

铁锰结核由于其潜在的经济价值，近年来研究的程度日益提高．至今为止，虽然有许多学者对其矿物组分进行了测试分析（如Easton1986；Boldton等，1988；Meanceau1992），但铁锰结核中锰矿物相类型、化学成分、晶体结构等均未研究清楚．本项研究分析了在海洋环境下形成的初始锰矿物相和铁锰结核矿物的相变及其成因解释，以期为了解铁锰结核的形成和矿物相的变化提供更进一步的参考资料．研究的天然铁锰结核样品是《海洋四号）｝HY4－861、871、881H个航次从太平洋中部7”N－12”N，176”E一178”E采集的．根据结核的形态和产出特征，将其…     

一株菌红素产生菌的鉴定及色素组分分析

对分离自腌鱼的高产菌红素(bacterioruberin)的菌株r-fish进行了形态特征、生理生化特性与细胞化学组分的分析以及基于16SrDNA序列的系统发育分析。形态特征、生理生化特性及细胞化学组分的分析结果表明菌株r-fish为球形的嗜盐古菌。基于16SrDNA序列的系统发育结果表明,r-fish与Halobacterium trapanicum NCIMB784菌株的相似性为99．8％,归入Na-trinema属。用TLC法对r-fish的色素进行了分析,r-fish的色素组分包括菌红素(bacteriorubefin)、脱水菌红素(anhydrobacteriorubefin)、双脱水菌红素(bisanhydrobacteriorubeftn)和一未知色素。与Halobacteriumhalobium和Halococcus morrhuae的色素组分相似。     

微量元素铁在海洋生态系统中的作用

微量元素铁在海洋生态系统中有着举足轻重的作用,是海洋化学、海洋生物学乃至全球环境变化研究的重点领域。文章主要描述了铁在海洋生态系统中的作用以及大洋加铁实验的主要进展。其主要结论如下:铁在海水中的浓度很低,大部分以水合形式存在,因此大洋水体中具有活性成分的铁浓度偏低限制了高营养低叶绿素区生物量;大洋加铁实验证实了在该海区铁是限制浮游植物生长的主要因素。大洋添加铁后,叶绿素的含量、初级生产力均有大幅增长,并致使表层海水中二氧化碳分压降低。细菌拥有比真核生物更高的铁配额,铁对细菌也存在限制作用。大洋加铁实验可以提高生物泵的效率,并可能影响全球碳循环;因此大洋加铁实验对于深化认识大洋微生物环等有现实意义和科学价值,值得进一步关注。     

21世纪的海洋矿产资源

本文简述了在对地球过程的认识和联合国《海洋法》框架发展前提下的海洋非燃料矿产。在板块构造理论出现以前，洋盆被看成是被动的容体，接纳陆地风化物质形成重金属、宝石砂矿和一些化学沉淀矿床(磷矿)。板块构造认识到大洋板块边界是块状硫化物的物质来源，与陆缘物质一起形成锰结核、富钴铁锰结壳及相应的化能合成生态系统。就海洋矿产总体而言，海水淡化产生的淡水是最重要的资源，因为它是生命必须的物质，在陆地其消耗超过了补充。