冲绳海槽沉积物孔隙水地球化学特征及其指示意义

通过对东海外陆坡–冲绳海槽GSW1孔沉积物孔隙水δ₁₃C、δ₁₈O、δ₁₁B、δ₃₇Cl同位素和Cl_-、S O₄^2-、K₊、Na₊等离子指标的分析,探讨了沉积物早期成岩作用、流体来源、迁移和氧化环境的变化。研究发现,GSW1孔孔隙水溶解无机碳主要来自海水和有机质,SO₄^2-浓度随深度下降比较平缓,Cl_-浓度远低于海水,该孔表层沉积物中硫酸盐消耗主要由有机质硫酸盐还原作用（OSR）所控制,甲烷厌氧氧化作用（AOM）发生在4 m以下更深的层位。OSR产生的H₂S向上扩散富集并被氧化,是导致GSW1孔110～360 cm处SO ₄^2-浓度未明显下降的主要因素。孔隙水SO₄^2-浓度整体随着深度增加呈减小的趋势,表明GSW1孔沉...     

海洋沉积物孔隙水中阴阳离子含量的离子色谱法分析方法

分别采用Metrosep A Supp4-250型阴离子柱和Metrosep C 2-150型阳离子柱,以1.8 mmol/L Na2CO3 1.7 mmol/L NaHCO3和4 mmol/L酒石酸 0.75 mmol/L吡啶二羧酸为阴阳离子淋洗液,用离子色谱仪来测定海洋沉积物孔隙水中阴离子Cl-、Br-和SO42-浓度和阳离子Na 、NH4 、K 、Ca2 、Mg2 的浓度。特别是针对高Cl-和高Na 背景下Br-和NH4 的测定做了专门分析,得到了较理想的结果,建立了一套离子色谱法测定海洋沉积物孔隙水中常见的阴阳离子含量的实验方法。     

考洲洋牡蛎养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2018年7月、11月和2019年1月、4月对广东考洲洋牡蛎养殖海域进行4个季节调查获得的p H、溶解无机碳(DIC)、水温、盐度、溶解氧(DO)及叶绿素a(Chla)等数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、初级生产力(PP)、表层海水CO₂分压[p(CO₂)]和海-气界面CO₂交换通量(FCO₂),分析牡蛎养殖活动对养殖区碳循环的影响。结果表明:牡蛎养殖区表层海水中Chl a、DIC、HCO₃^–和PP显著低于非养殖区;养殖淡季表层海水中pH、DO、DIC、HCO₃^–、和CO₃^2–显著大于养殖旺季,养殖旺季的p(CO₂)和FCO₂显著大于养殖淡季。牡蛎养殖区表层海水夏季、秋季、冬季和春季的海-气界面CO₂交换通量FCO₂平均值分别是(42.04±9.56)、(276...     

南海神狐海域水合物发育区浅表层沉积物甲烷周转定量模拟

在天然气水合物发育区海底沉积物中甲烷厌氧氧化作用(AOM)是碳循环的重要组成部分。通过定量计算表层沉积物中甲烷迁移转化通量,可以更准确评估甲烷来源碳对沉积物碳库和海洋深部碳库影响。本文利用反应―运移模型对采集于南海神狐水合物发育区两个站位(SH-W19-PC、SH-W23-PC)采集的孔隙水SO₄^2-、溶解无机碳(DIC)、Ca²⁺剖面进行拟合,同时对DIC碳同位素进行分析,确定近海底沉积物中的碳循环。研究显示两个站位孔隙水中SO₄^2-和Ca²⁺浓度在剖面上随深度呈线性减少,DIC浓度随深度逐渐增加,其δ¹³C_DIC值随深度逐渐降低至约-25‰,表明两个站位存在一定程度的AOM。模拟计算两个站位沉积物孔隙水溶解甲烷向上的通量分别为25.9和18.4 mmol·m^-2 a^-1,AOM作用产生的DIC分别占其总DIC量的70.7%和60%。由沉积物向海水中释放的DIC通量占...     

长江口-东海内陆架早期成岩过程及影响因素

边缘海沉积物中的早期成岩作用是影响碳循环和埋藏的重要过程,目前对早期成岩过程及其影响因素的了解还不够深入。于2018年8月在长江口-东海内陆架采集了短柱状沉积物,对间隙水中溶解无机碳(DIC)、溶解无机氮(DIN)、二价铁(Fe ²⁺)、二价锰(Mn²⁺)和硫酸根(SO₄^2-)离子等参数进行了分析,并结合表层沉积物中粒度、比表面积、有机碳及稳定碳同位素组成和底层水环境参数,研究了不同沉积环境下沉积物中的早期成岩过程及其影响因素。结果表明,长江口-东海内陆架泥质区沉积物间隙水中DIC和NH₄⁺的浓度随着深度的增加逐渐增大,且在其中心站位有较高的DIC、NH₄⁺产生通量(分别为4.03 mmol/(m²·d)和0.57 mmol/(m²·d))和SO ₄^2-消耗通量(-4.56 mmol/(m²·d)),沉积...     

锑原位掺杂SiO2@PDA-Sb复合材料修饰电极用于海水中Zn离子检测

本研究提出了一种用于检测海水中锌离子(Zn²⁺)含量的电化学检测方法。该方法首先应用水热法合成SiO₂@PDA-Sb复合材料,然后将该复合材料修饰到玻碳电极上制备SiO₂@PDA-Sb-Nafion/GCE,利用差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)对珠江口海水水样中Zn²⁺进行测定。研究结果表明,Zn²⁺在SiO₂@PDA-Sb-Nafion/GCE上具有较强的溶出峰。在最优条件下,SiO₂@PDA-Sb-Nafion/GCE对Zn²⁺浓度在1～1 000 nmol/L范围内可实现灵敏、准确的检测,Zn²⁺的检测出限为0.71 nmol/L。加标回收率实验显示Zn²⁺加标回收率为93.19%～100.12%,表明该方法可应用于现场海水样品Zn²⁺测定。本方法具有电极制作简单、稳定性和抗干扰性良好,能够提高现有测定方法的检测限和精确度,在现场海水检测...     

刻蚀不锈钢丝固相微萃取-气相色谱法检测海水中多氯联苯

用氢氟酸刻蚀不锈钢丝制作了固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)纤维,与气相色谱(gas chromatography, GC)联用直接测定了海水水样中的痕量多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs),优化了萃取时间、萃取温度、搅拌速率、解吸温度和解吸时间对SPME的萃取效率的影响。本方法的线性范围可达两个数量级,PCB28和PCB52的线性范围是1.0～100.0 ng/L,其他8种PCBs的线性范围是0.5～50.0 ng/L(除PCB198外,r²均在0.99以上),检出限为0.01～0.10 ng/L。单个纤维间及纤维与纤维间的相对标准偏差分别为2.4%～7.2%和4.9%～8.7%。实际海水样品的加标回收率为80.9%～106.0%。微萃取纤维机械强度高、耐海水腐蚀、寿命长、制作成本低,该方法适用于测定海水水样中的痕量PCBs。     

离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定海水中的IO3^-和I^-

研究了离子色谱-电感耦合等离子体质谱（IC-ICPMS）联用技术直接进样测定海水中IO3^-和I^-的方法．采用IonPacAG23离子色谱保护柱分离IO3^-和I^-,以浓度4．0mmol／dm3的KOH为流动相,流量为1．0cm3／min,每个样品的分析时间为2．5min．采用2．5×10^-3cm^3的进样量,IO3^-和I^-的检出限分别达到0．6和0．4nmol／dm2,可满足海水中碘形态的定量分析．该方法的IO3^-和I^-浓度范围在2．0nmol／dm3～2．0μmol／dm3．     

北部湾东北部春、夏季表层海水CO2分压的24 h变化及其调控机制研究

周日观测对掌握近海碳酸盐体系变化和海-气CO₂交换过程是必要的,有助于降低碳源汇评估的不确定性。针对北部湾东北部的英罗湾-安铺港海域,于2018年4月和8月利用24 h定点逐时采样观测了该区域表层海水碳酸盐体系及相关要素,分析了春、夏季的表层海水CO₂分压(p CO₂)24 h逐时变化规律及其调控因子。观测结果表明,春、夏季p CO₂变化范围分别为530～628μatm和427～748μatm,平均海-气CO2通量分别为(1.7±0.8)mmol/(m²·d)和(1.2±0.8)mmol/(m²·d),均表现为大气CO₂的弱源。其中春季p CO₂ 24 h逐时变化受温度的影响相比夏季更显著,而夏季p CO₂对潮汐作用以及区域内沿岸河流、地下水等淡水汇入引起的生物生产和呼吸代谢过程增强的响应更明显。海水升温主导了春季区域表层高p CO₂的形成,夏季咸淡水的物理混合过程中增...     

海洋细菌Bacillus sp. Cs-700耐受及移除铯能力研究

为了筛选可以耐受高浓度铯离子(Cs⁺)的海洋细菌并探究细菌耐受Cs⁺的机制,本研究从广西近海沉积物样品中筛选出一株能够耐受700 mmol/dm³ Cs⁺的海洋细菌,是目前已报道的可耐受最高浓度Cs⁺的细菌。通过形态学分析、16S rRNA序列分析及生理生化特性的测定,确定该菌属于芽孢杆菌属(Bacillus),故将该菌株命名为Bacillus sp.Cs-700。在添加有700 mmol/dm³氯化铯的培养基中,菌体对铯的移除率最高可达52.06%。研究结果表明Bacillus sp.Cs-700不但具有耐受高浓度Cs⁺的特性,还具有较好的铯移除能力,具有修复放射性铯污染环境的潜力。本研究可为探索海洋放射性铯的生态修复提供参考。     

海南省海岸带典型区域海水入侵现状评价

基于海南省东部和南部海岸带地区地下水现场监测数据和室内水化学测定数据,研究了各水化学指标间的相关性,分析了区域海水入侵现状。研究结果表明地下水中Cl~–与Na~+的变异系数较高,与矿化度(TDS)具有强的相关性;以m(Cl~–)(m表示质量浓度)和TDS分别作为评价因子开展了海水入侵现状评价,结果表明研究区域内地下水未受到海水入侵的影响;m(Na~+)/m(Cl~–)、 m(Cl~–)/m(HCO_3~–)、m(Cl~–)/m(SO_4~(2–))、m(Ca~(2+))/m(Na~+)、m(Ca~(2+))/m(Mg~(2+))、钠吸附比(SAR)与m(Cl~–)的相关性分析结果表明m(Na~+)/m(Cl~–)、m(Ca~(2+))/m(Na~+)、m(Ca~(2+))/m(Mg~(2+))以及SAR4个参数可以作为海南省海水入侵判定的评价因子。研究结果对建设海南省"国际旅游岛"战略目标,指导当地合理利用地下水具有参考价值。     

On the sulphur chemistry of a super-anoxic fjord, Framvaren, South Norway

The concentrations of total carbonate (C_t), sulphate, sulphide, thiols and oxygen, the ratio between the stable sulphur isotopes ³⁴S and ³²S in sulphate and sulphide, and the density (used to calculate salinity) were determined on samples from the water column of Framvaren, a superanoxic fjord in southern Norway. From a depth of 18m (the oxic-anoxic boundary) the initial sulphate concentration, ([SO₄]_init), as calculated from salinity, is significantly higher than the sum of the measured sulphur species. This is attributed to a loss of sulphur from the water column. The amount of total carbonate produced, corrected for the initial concentration (C_t - 2.4 Sal/35) is found to be proportional to the amount of sulphate consumed, ([SO₄]_init - [SO₄]), according to the following relation C_t- 2.4 Sal/35 = 1.84 ([SO₄]_init - [SO₄]). Isotopic fractionation caused by bacterial sulphate reduction in the anoxic part of the water column produces sulphide with a δ³⁴S 40‰ lower than the δ³⁴S for sulphate at corresponding depths. The isotopic fractionation also results in δ³⁴S value for the remaining sulphate at depths below 80 m being considerably higher than the mean value for ocean water, which is close to + 20‰. The δ³⁴S values for sulphate at depths between 10 and 50 m were lower than + 20‰ which indicates oxidation of sulphide, which follows upon diffusion of sulphide from deeper parts of the water column and inflow of oxygenated seawater over the sill into the anoxic water of the fjord. A conclusive scenario of the Framvaren sulphur chemistry is presented.     

基于模糊数学和改进层次分析法的海水入侵程度评价

基于模糊数学基本思想,将海水入侵程度作为评价对象,选择Cl–、Br–、SO42–、K+、SAR等5项能敏感反映海水入侵过程的水化学指标作为评价指标,通过采用改进层次分析法计算各指标权重和运用模糊数学进行综合评价,构建海水入侵程度综合评价的数学模型。以山东省招远市作为研究区,运用评价模型对该地区海水入侵程度进行评判,评价结果较单一指标评价法更加合理准确,具有较好的实用性,可为当地海水入侵防控提供科学依据。研究表明,该模型是海水入侵程度评价的一种简易高效、科学合理的方法,可推广应用。     

Stability of ion pairs from gypsum solubility degree of ion pair formation between the major constituents of seawater

The stability constants of the ion pairs NaSO₄^?, KSO₄^?, MgSO₄^?, CaSO₄, MgCl⁺ and CaCl⁺ were determined at 25°C and 0.7 M formal ionic strength, by measuring the solubility of gypsum (CaSO₄ · 2H₂O) in different media. The media used contained one or two of the following electrolytes: NaCl, KCl, MgCl₂, NaClO₄, Mg(ClO₄)₂, Na₂SO₄. Values for the stability constants are 1.22, 1.84, 12.3, 30.6, 0.48 and 1.20 M^?1, respectively, and the solubility product for gypsum is 2.87 · 10^?4M². The distribution of the main constituents of seawater was calculated using these results and the values of the carbonate and bicarbonate constants given by Dyrssen and Hansson (1972–1973). The solubility of gypsum in seawater as calculated and determined experimentally was 21.43 mM and 21.10 mM, respectively.     

天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应特征

综述了天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应指标的研究进展,分析了应用单一指标识别甲烷渗漏活动各自所存在的问题,包括浅表层沉积物孔隙水中CH_4、SO_4~(2–)、Cl~–等离子浓度随深度的变化;浅层沉积物全岩W_(TOC)(W表示质量分数,TOC表示总有机碳)和W_(TS)(TS表示总硫)之间的相关性及比值;自生碳酸盐岩δ~(13)C和δ~(18)O;自生矿物重晶石、黄铁矿、自生石膏的δ~(34)S;有孔虫壳体和生物标志化合物的δ~(13)C等。结果表明孔隙水中的CH_4、SO4_~(2–)浓度及溶解无机碳的碳同位素组成可以用来识别目前正在发生的甲烷渗漏活动;而沉积物中的WTS、自生矿物的δ~(34)S、钡含量及其异常峰值和生物标志化合物的δ~(13)C等指标的联合使用可以更真实准确地反映地质历史时期天然气水合物赋存区的甲烷渗漏活动。因此,在实际研究过程中,可将孔隙水和沉积物两种介质的多种指标相结合。随着非传统稳定同位素(Fe、Ca、Mg等)和沉积物氧化还原敏感元素(Mo、V、U等)等研究的发展,甲烷渗漏活动地球化学响应指标的研究也将得到拓展,而多种地球化学指标的联合使用将为天然气水合物勘探及其形成分解过程识别研究提供重要的科学依据。     

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF INTERSTITIAL WATER OF THE BOHAI GULF

This paper discusses the geochemical characteristics of the interstitial water of the Bohai Gulf, where the main salt contents (K+, Na+, Ca++ Mg+ + , C1-, HCO3-, SO4-) in 55 sedimentary layers of 13 cores (3-4 m in length) and those of bottom seawater have been determined and the exchange capacity and exchange cations (K+, Na+, Ca++, Mg++) of the layers analysed (see Fig. 1)Fig. J. The stations of core samplings in the Bohai Gult.     

黄河三角洲浅层地下水化学特征与演化

2009年4月~2010年3月连续2年对黄河三角洲19口地下水监测井进行观测并对地下水离子化学成分分析,探讨了该区域浅层地下水化学成分、水化学类型及演化规律,为揭示区域地下水环境特征和演化具有现实意义。结果表明,黄河三角洲地区地下水p H值变化较小,地下水埋深较浅且年内变化幅度为1.0~3.0 m,但矿化度和各离子差异明显,地下水以Na+、Cl–占绝对优势;矿化度较低的测井的离子浓度变幅较小,反之,矿化度高的测井离子浓度变幅较大;地下水化学类型分为氯化物型、重碳酸盐氯化物型、重碳酸盐氯化物硫酸盐型和硫酸盐重碳酸盐型四大类型,主要包括Na+-Cl–、Na+-Cl–.3HCO?、Na+-Cl–.3HCO?、Na+-Cl–.3HCO?.24SO?、Na+-3HCO?.Cl–.24SO?和Na+-24SO?.3HCO?六种子类型,氯化物型主要分布于广饶县咸水入侵区和滨海区域,重碳酸盐氯化物型主要分布于黄河三角洲保护区内,重碳酸盐氯化物硫酸盐型分布在广饶县咸水入侵区,硫酸盐重碳酸盐型主要分布在靠近黄河流路附近;根据黄河三角洲流路变迁和Gibbs模型,黄河三角洲地区水样化学组成均落在Gibbs提出的Boomerang Envelope模型右上翼,表明研究区水样化学组成主要受蒸发和沉淀作用,海水控制起次要作用,土地利用变化、灌溉、施肥等人为活动的影响亦不能忽视。     

Diffusion coefficients of major ions in seawater

Self-diffusion coefficients of five major ions have been determined by a radioactive tracer method (capillary tube method) in seawater of salinity 34.86 at 25°C. Data are presented for Na⁺, Ca²⁺, Cl⁻, SO₄², and HCO₃⁻, which constitute about 95% by weight of sea salt. The influence of temperature and salinity on these coefficients has been studied for Na⁺ and Cl⁻ which are the major components of sea salt: self-diffusion coefficients of these two ions have been measured in seawater, at different temperatures for a salinity of 34.86 and at different salinities for a temperature of 25°C. Diffusion coefficients of the same ions have been determined at 25°C by using another radioactive tracer method (quasi-steady cell method). In this experiment, seawater ions were allowed to diffuse from natural seawater into dilute seawater. Data have been obtained at 25°C for Na⁺, Ca ²⁺, Cl⁻, SO₄²⁻ and HCO₃⁻, corresponding to different salinity gradients.     

一株嗜碱兼性好氧反硝化菌Marinobacter sp.B3的分离鉴定及脱氮性能研究

为获得反硝化脱氮效率较好的菌株,实验从海水螺旋藻培养体系中分离获得一株嗜碱兼性好氧反硝化菌, 通过观察细菌形态以及16S rRNA基因序列的同源性分析, 鉴定该菌株为海杆菌属, 命名为Marinobacter sp. B3。为明确该海杆菌的反硝化性能及氮转化途径, 研究开展了溶解氧(DO), 碳氮摩尔比(C/N), pH和温度等不同单因素对反硝化性能影响实验和氮平衡实验。单因素影响实验结果表明, 当硝酸钾(KNO₃)作为唯一氮源, NO₃^--N的初始浓度为100 mg/L, 盐度32, 振荡速度为150 r/min (初始DO质量浓度是5.6 mg/L), C/N=10, pH=8.0±0.2, 温度为35 °C时, 可获得最大脱氮效果。氮平衡实验结果得出, 在好氧环境下, 有20.11%的NO₃^--N转化为胞内氮, 5.58 mg/L的NO₃^--N转化为其他形态(NO₂^--N、NO₄⁺-N和有机氮), 74.72%转化为N₂释放; 厌氧环境下, 有26.65%的NO₃^--N转化为胞内氮, 72.86%的NO₃^--N转化为气态产物释放。最终实验结果表明, Marinobactersp. B3在好氧和厌氧条件下, 48 h对NO₃^--N的去除率分别为99.89%和93.80%, 具有较好的反硝化脱氮能力, 且在好氧条件下NO₃^--N去除效率更高, 在海水工厂化循环水养殖尾水处理方面具有良好的应用前景。