锶同位素的环境指示意义

近２０年来，随着锶内位素分析测试技术的提高和海洋锶同位素的深入研究，锶同位素地层学已成为判别与海相层序相关的各种沉积环境的强有力工具，并且锶同位素对诸如物质来源、大陆风化作用和气候变化等具有重要的指示意义。     

高原湖泊溶解有机质的三维荧光光谱特性初步研究

提要近年来,荧光光谱技术被广泛应用于研究天然水体中溶解有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的物理化学特性。为了理解高原湖泊中DOM的组成、荧光光谱特性及其在湖泊水体中的垂直分布情况,作者利用荧光发射光谱、三维荧光光谱研究云贵高原湖泊红枫湖和百花湖中的DOM。结果显示,高原湖泊DOM主要表现为类富里酸荧光,包括可见区和紫外区两种类型的荧光峰,各种天然水体中都有报道的类蛋白荧光在红枫湖DOM中并不明显,而在百花湖DOM中则有较强的类蛋白荧光。溶解有机质所含三种类型荧光峰(PeakA:紫外区类富里酸荧光峰;PeakB:可见区类富里酸荧光峰;PeakC:类蛋白荧光峰)的荧光强度与溶解有机碳之间没有明显的线性相关关系,可能与高原湖泊水体pH值、DOM在湖泊不同深度由于受到光降解、微生物降解等作用存在差异等因素有关。与有机质结构和成熟度有关的荧光峰比值r(A,C)在1.40—2.09范围内,红枫湖南湖、百花湖DOM样品的r(A,C)值随着水体深度有下降的趋势,而红枫湖北湖DOM的r(A,C)值则随着水体深度有较大起伏,揭示了高原湖泊水体中DOM的结构以及分布情况存在差异。另外,r(A,C)值与pH之间具有良好的正相关关系,其相关系数红枫湖南湖DOM为0.95,百花湖两个采样点DOM分别为0.67、0.75,而红枫湖北湖DOM则显示出一定的负相关性(R2=0.45)。     

海洋环境中氧化还原敏感性微量元素的地球化学行为及环境指示意义

依据国内外最新研究成果,初步讨论了氧化还原敏感性微量元素(RSE)Re、Cd、Mo、U、V等的地球化学行为,其中包括海洋沉积物中RSE的来源、RSE在缺氧和无氧海区的沉淀富集机理及其环境指示意义。在此基础上讨论了利用RSE研究氧化还原环境时应注意的一些问题。RSE的沉淀富集机制不尽相同,但具有以下共同特点:①对底层海水的溶解氧浓度敏感。在正常溶解氧条件下,氧化还原敏感性微量元素在海水中呈溶解态稳定存在,而当底层海水处于缺氧或无氧条件时容易发生还原。②当底层海水处于缺氧或无氧条件时,经过沉积物—海水界面过程,受缺氧程度不同的制约,海水中呈溶解态的RSE依次在沉积物中沉淀,出现不同程度的富集。③持续还原条件下,RSE在沉积物中稳定存在;受氧化作用后,容易在沉积物中发生二次迁移和重新富集。不同的RSE其氧化还原电位不同,在氧化还原序列中的位置不同,Re在U之后Mo之前发生还原。因此,RSE在海洋沉积物中的不同富集特征和富集程度可作为还原程度指标研究底层海水的缺氧程度和底质的氧化还原环境。研究RSE的氧化还原环境指示意义,必须对RSE陆源碎屑来源组分进行剔除,同时,还应充分注意到还原沉积区发生氧化后,RSE在沉积物中会发生重新迁移和二次富集。     

珠江口沉积物有机质特征、来源及其对碳存储的意义

河口沉积物作为承接陆海过程的重要载体, 是有机质赋存的主要形式之一。本文研究了珠江口沉积物总有机碳、总氮含量和沉积物可溶性有机物三维荧光特征, 以及其在口内区、混合区和口外区空间差异和影响因素, 并结合碳稳定同位素(δ¹³C)估算了珠江口各区域沉积物中不同来源有机质的贡献。结果显示: (1)沉积物总有机碳和总氮含量空间变化相似, 口内区和混合区域沉积有机质含量显著高于口外区; 主成分分析发现, 口内区沉积有机质含量主要受径流输入的影响, 口外区主要受Fe³⁺的影响; (2)MixSIAR稳定同位素混合模型结果显示, 口内区和混合区沉积有机质以陆源为主, 口外区则以海源为主; (3)珠江口沉积物新生有机质较多, 可快速被利用, 总体上不利于有机碳存储; 而陆源输入导致口内区和混合区沉积有机质腐殖化程度较高, 有机碳可存储性相对较高, 口外受海源有机质和铁氧化物—有机质复合体的影响, 有机碳可存储性相对较低。本研究可为深入认知河口区沉积有机质的生物地球化学过程及有机碳存储提供参考。     

南海南沙海区沉积有机质分布特征及其指示意义

对现在过程的研究可为了解过去沉积环境演变信息提供重要线索。对南海南沙广阔海域23个现代表层沉积物样品总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量及同位素组成(δ¹³CTOC和δ15N)进行测试分析,以期通过沉积有机质的现代组成分布特征为反演其历史时空分布变化规律及其驱动机制提供参考。南沙海区表层沉积物TOC/TN(5.5～7.9,平均为6.5±0.6)和δ¹³CTOC(–21.9‰～–18.7‰,平均为–21.0‰±0.7‰)揭示了沉积有机质主要来自海源贡献;δ¹³CTOC与TOC和TOC/TN的相关性分析表明了TOC未受明显的早期成岩作用影响,因此表层沉积物TOC可用于反映现代上层海水生产力状况。南沙海区表层沉积物TOC(0.32%～0.97%,平均为0.67%±0.17%)呈现明显的西-东向分布差异,高值主要位于西部前缘地带,低值主要分布在东部海域。表层沉积物TOC的地理分布特征表明了西南夏季风对南沙海域表层海水生产力的主要调控作用—由夏季风产生的越南上升流和湄公河陆源输入带来的高通量营养盐促进了西部前缘海域浮游植物的勃发,...     

珠江口及近海表层沉积有机质的特征和来源

测定了珠江口及近海表层沉积物中总有机碳(TOC), 总氮(TN)及稳定碳同位素组成和几类主要有机化合物(水解氨基酸THAA、糖类TCHO、脂类lipid、酸不溶有机物AIOC), 并分析了沉积有机质及化合物的特征和来源。结果表明珠江口表层沉积有机质主要为陆源和水生混合来源, 而近海有机质主要为当地水生来源。大量的陆源高等植物(含有较多的木质素、纤维素等)输入珠江口, 使得珠江口个别站位沉积物中糖类物质含量大幅高于近海样品; 而珠江口与近海沉积物中水生来源有机质的含量相当。氨基酸和糖类占TOC的份额在浮游生物和悬浮颗粒物中分别为56%和48%, 在表层沉积物中为19%, 说明珠江口和近海的有机质从水柱到达沉积物-水界面的过程中经历了较充分的降解。珠江口样品中活性组分氨基酸和糖类占TOC的份额低于近海, 可能说明珠江口沉积有机质的降解程度高于近海。     

南海东北部冷泉区沉积物中有机质来源的生物标志物分析与环境指示意义

Multi-biomarker indexes were analyzed for two piston cores from potential cold seep areas of the South China Sea off southwestern Taiwan. Total organic carbon(TOC) normalized terrestrial(n-alkanes) and marine(brassicasterol, dinosterol, alkenones and iso-GDGTs) biomarker contents and ratios(TMBR, 1/Pmar-aq, BIT) were used to evaluate the contributions of terrestrial and marine organic matter(TOM and MOM respectively) to the sedimentary organic matter, indicating that MOM dominated the organic sources in Core MD052911 and the sedimentary organic matter in Core ORI-_(86)0-22 was mainly derived from terrestrial inputs, and different morphologies were the likely reason for TOM percentage differences. BIT results suggested that river-transported terrestrial soil organic matter was not a major source of TOM of sedimentary organic matter around these settings.Diagnostic biomarkers for methane-oxidizing archaea(MOA) were only detected in one sample at 172 cm depth of Core ORI-_(86)0-22, with abnormally high iso-GDGTs content and Methane Index(MI) value(0.94). These results indicated high anaerobic oxidation of methane(AOM) activities at or around 172 cm in Core ORI-_(86)0-22.However in Core MD052911, MOA biomarkers were not detected and MI values were lower(0.19–0.38), indicated insignificant contributions of iso-GDGTs from methanotrophic archaea and the absence of significant AOM activities. Biomarker results thus indicated that the discontinuous upward methane seepage and insufficient methane flux could not induce high AOM activities in our sampling sites. In addition, the different patterns of TEX_(86) and U_(37)~(K′) temperature in two cores suggested that AOM activities affected TEX_(86)37 temperature estimates with lower values in Core ORI-_(86)0-22, but not significantly on TEX_(86) temperature estimates in Core MD052911.     

湛江湾柱状沉积物n-alkanes和PAHs组合分子特征及其环境指示作用

本文对湛江湾湾内、湾口和湾外柱状沉积物n-alkanes和PAHs的空间分布、成分谱特征和排放源进行调查分析。结果表明:(1)n-alkanes和PAHs的空间分布一致,浓度水平由高到低依次为:湾内、湾口、湾外,垂直变化不明显;(2)n-alkanes和PAHs的成分谱和L/H、CPI、Ant/(Ant+Phe)、Flu/(Flu+Pyr)、BaA/(BaA+Chry)、IP/(IP+BghiP)等特征参数比值以及主成分分析结果表明C₂₅～C₃₅高碳数n-alkanes的高等植物贡献具有绝对优势,C₁₄～C₂₄中低碳数的n-alkanes和PAHs则有共同的石油、化石燃料燃烧和生物质燃烧等人为源;(3)C₁₄～C₂₄中低碳n-alkanes与PAHs的源解析结果相同,其线性相关系数在0.67以上,表明两者具有较好的相关性,但两者之间的定量关系还需进一步的研究。本研究表明n-alkanes和PAHs对人为源的指示具有一致性,两者具有良好的相关性,能够较好地反映城市的社会经济状况,在进一步的研究中可以建立两者之间的定量关系并形成新的参数,提高人为源解析结果的准确性,深入反映人类活动对海洋环境的影响。     

楚科奇海与加拿大海盆表层沉积物表观特征及其环境指示

通过对中国首次和第二次北极科学考察采集的表层沉积物的观察,根据沉积物的颜色和气味、砾石分布、底栖生物及贝壳分布特征的分析,探讨了该海区表层沉积物表观特征变化与有机质输入、沉积物的氧化还原状态的关系、底栖生物分布范围、冰筏碎屑的分布区域及与海流的关系,指出在研究区软体动物生长的北界位于73．5°N,比浮游动物的北界约低2个纬度。冰筏碎屑的北界可作为融冰水的北界或永久冰区的南界,位置在77°24′N附近。通过对沉积物表观特征的综合分析,结合研究区的海流特征,指出研究区的海流分布对沉积物分布有重要影响,尤其是两股不同性质的海流相遇,对西南部与东部两个区域的沉积物组成及性质具有较强的控制作用。     

马克斯韦尔湾有机质的某些早期成岩特征

本文分析了中国首次南大洋考察的部分资料,探讨了南极马克斯韦尔湾沉积有机质的某些早期成岩特征。文章认为:研究区域沉积有机质的早期成岩分布特征主要受沉降时间的制约,这种制约关系迈进而影响了有机质的剖面变化形式。有机质固相分解量与液相分布量近乎平行的演化特征实际上反映了有机质早期成岩的降解速率和结构转换。有机质的早期成岩过程中伴随着生源碳的沉积,这也反映了本区有机质在早期成岩演化过程中的部分归宿。     

水体中有色可溶性有机物的研究进展

有色可溶性有机物(CDOM)是水体中一类重要的光吸收物质,在短波的吸收大大降低了紫外辐射在水体的衰减,因而其光学行为和生物地球化学循环将对水体生态系统产生重要影响。CDOM在水体生态系统、水色遥感和全球碳循环研究中具有广阔的应用前景。文章综述了国内外CDOM研究现状与动态,其中包括CDOM的光吸收特性、荧光特性、光化学降解以及CDOM和DOC浓度的水色遥感,最后提出在内陆水体湖泊中开展CDOM研究的设想。     

2022年6月珠江流域洪水对下游溶解有机物浓度和组成的影响

当前极端气候事件频发,引起了人们广泛的关注。然而,气候变化对中国典型河流溶解有机物(DOM)的影响尚且未得到充分的认识。2021年11月至2022年10月,每月于珠江下游广州段采集河水样品,并分析其中溶解有机碳(DOC)、发色溶解有机物(CDOM)和荧光溶解有机物(FDOM)的浓度和组成。采样期间, 2022年6月珠江流域遭遇百年一遇的洪水。结果显示,洪水大幅度降低了河水中的DOC和CDOM浓度,并提高了DOM的芳香化程度。尽管洪水对DOM浓度产生了明显的稀释效应,但通过分析FDOM组成,进一步发现FDOM中不同组分对洪水的响应存在较大差异。FDOM短激发波长(230～235nm)处的类蛋白质组分峰值在洪水期间出现高值;与此同时,长激发波长(280～285nm)的类蛋白质组分和激发波长在345nm处的类腐殖质组分峰值在洪水期间出现最低值。此外,与长江下游相比,珠江下游水体中往往具有较高的DOC和CDOM浓度、DOM芳香化程度以及CDOM分子量。研究将有助于进一步了解珠江等世界大河DOM浓度和组成的变化规律和控制机制,以及揭示极端洪水对大河DOM动态变化产生的影响。     

光降解对DOM与Cu2+、pb2+结合能力的影响

以氙灯为光源,通过平衡渗析法研究了美国萨旺尼河DOM在光解过程中,DOM与重金属离子(Cu2+、Pb2+)结合系数的变化.研究表明,DOM光照过程中,氧气对DOM起到促进作用.氧气充足条件下,将使DOM更大程度上发生光解.经过72小时照射,空气饱和和空气平衡状态下,DOM与Cu2+结合系数分别由1.33下降到0.70和0.62,DOM与pb2+结合系数分别由0.14下降到0.09和0.05.光降解使更多的金属离子由与DOM的结合态转变为自由态.     

九龙江口CDOM的荧光特性研究

利用荧光光度计对2001—2003年期间九龙江口4个航次水样中有色溶解有机物(CDOM)的荧光光谱进行了测定,并对其荧光性质、荧光强度的分布与季节性变化特征及其河口行为进行了分析,同时与厦门岛周边海域进行了比较。结果表明,输入九龙江口的CDOM荧光强度季节变化明显,夏高(17．16QSU)冬低(5．73QSU)。所有站位表层荧光强度明显高于底层,与河口区垂直分层一致。南支CDOM荧光强度随盐度的变化率高于北支,说明九龙江河水主要沿河口南岸入海。4个航次CDOM荧光强度都呈保守混合趋势,但观测到CDOM表观荧光效率随盐度增加而降低,暗示在低盐度区可能有胡敏酸的絮凝沉降。厦门周边海域CDOM荧光强度以西海域北部最高,西海域南部和同安湾次之,厦门东侧水道最低。各水域表层CDOM荧光强度与盐度均呈反相关关系,但不同水域回归曲线的斜率有差异,九龙江口、厦门西海域南部及厦门东侧水道三个海域具有同一相关趋势线,表明西海域南部和东侧水道主要受九龙江水输入控制,而西海域北部有不同的趋势线,这主要受污水输入的影响,由此很好地证卖了CDOM的水团示踪作用。     

长江口外浮游植物死亡释放溶解有机质的降解及其溶氧消耗

浮游植物光合作用产生的溶解有机质(dissolved organic matter,DOM)是海洋中溶解有机质的重要来源,浮游植物死亡后释放的新鲜溶解有机质活性高、数量大、生物可利用性高,其降解过程中对溶解氧(dissolved oxygen,DO)的消耗显著。但到目前为止,对此类溶解有机质的降解过程以及其耗氧情况还鲜有研究。本文基于2013年8月东海航次,对浮游植物(硅藻为主)死亡后释放的新鲜有机质进行人工受控培养,研究其降解过程及对DO的消耗,并评估该降解过程对低氧现象形成的贡献。研究发现:培养体系中溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和DO浓度皆随时间呈指数下降,总溶解态碳水化合物(total carbohydrate,TCHO)也出现明显降解;体系的初始DOC浓度越高,降解速率常数k(DOC)、k(DO)越大,k(DOC)受DOC浓度、活性以及DO浓度的影响;培养过程中细菌丰度明显增加,添加Hg Cl2的对比实验表明细菌在降解过程中起到重要作用。本文的研究结果表明,浮游植物死亡后释放的溶解有机质的快速降解及其对溶解氧的消耗,对长江口低氧环境的促成具有重要意义。     

海水中天然溶解有机物在针铁矿上的吸附

于１９９６年３月在青岛小麦岛采得天然海水样品,在实验室合成针铁矿样品。用振荡平衡实验和紫外／过硫酸钾法测定了海水中溶解有机物在针铁矿上吸附的等温线和交换率－－ｐＨ曲线,并讨论了天然溶解有机物的吸附对海水中溶解有机碳分布的可能影响。测定结果表明,溶解有机物在针铁矿上的吸附等温线为Ｌａｎｇｍｕｉｒ型,当吸附达到最大值时,在针铁矿表面能够形成有机物单覆盖层。ｐＨ能影响溶解有机碳（ＤＯＣ）在针铁矿上的吸附     

山东半岛东北岸近海表层沉积物中木质素的分布特征及有机物来源

山东半岛东北岸近海是黄河入海泥沙向外输送的主要通道和重要沉淀区,探讨该海域沉积物中木质素的分布特征和有机物来源,对理解其中记录的环境演变信息具有重要意义.本文通过分析该海域表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳稳定同位素(δ13C),并结合木质素及其特征参数,研究了其中有机物的来源,以及木质素的分布、植被来源和降解程度.结果表明,海源有机物是山东半岛东北岸近海表层沉积物中有机物的主要来源,有机物的分布特征受河流输入和海洋环流的共同影响.被子植物草本和木本组织是木质素的主要植被来源,酸醛比值表明表层沉积物中木质素都经历了较高程度的降解.     

渤海有色溶解有机物的三维荧光光谱特征

本文采用三维荧光光谱(FEEMs)技术, 结合FEEMs特定光谱区荧光区域积分(FRI)法, 测定了2010年9月中旬渤海23个站位不同层次的有色溶解有机物(CDOM)样品, 以探讨渤海CDOM组分的水平和垂直分布特征以及控制因素。FEEMs的总累计积分和各荧光团的荧光区域积分比例可作为表征海域CDOM分布特征的一个良好指标, 且优于常规的单点荧光法。结果表明, 渤海CDOM中含有类腐殖质荧光团A、B、C, 类色氨酸荧光团M, 以及类酪氨酸荧光团N。从沿海至外海, CDOM总累计积分值不断减小。其中紫外区类腐殖质A的荧光区域积分比例无显著变化; 可见区陆源类腐殖质B的荧光区域积分比例也不断减小, 表明陆源输入为沿海区域CDOM的主要来源; 而可见区海源类腐殖质C、类蛋白质荧光团M、N的荧光区域积分比例和叶绿素浓度不断升高, 显示了生物活动的贡献。从层次来看, 沿海CDOM的总累计积分为: 表层>底层>中层; 而外海CDOM的总累计积分呈相反趋势。其中, 紫外区类腐殖质A的荧光区域积分比例在整个海域最小, 垂直分布无明显变化; 可见区陆源类腐殖质B的荧光区域积分比例与沿海CDOM总累计积分相一致; 可见区海源类腐殖质C、类蛋白质M和N的荧光区域积分比例与外海CDOM总累计积分相一致, 这反映了CDOM的垂直分布是由光化学反应、生物作用和沉积物再悬浮共同控制的特性。     

乐清湾近代沉积物元素地球化学特征及环境意义

为研究近岸带不同类型的沉积物的环境沉积特点,对乐清湾潮水道和养殖区进行了底质沉积物取样,并在实验室内进行了粒度和元素地球化学特点的分析。发现:乐清湾周边大量工业废水的排入及亚热带气候下元素易于流失等因素对湾底沉积物中元素地球化学特点有很大影响;多数元素在养殖区底质沉积物中的平均含量及表层含量均稍高于潮水道底质沉积物中的含量,相对于地壳的富集系数也是在养殖区沉积物中较高,这与养殖区内沉积环境较稳定、细颗粒物质易在此沉淀有关。