海洋沉积物—海水界面附近氮、磷、硅的生物地球化学

海洋沉积物中的N和P随沉积物的粒度由粗到细,含量逐渐升高,而Si则降低;积物中N、P、Si的含量还随海区、输入源、季节、动力学过程及生物生产过程不同而变化.控制海洋沉积物-海水界面N、P、Si沉积、释放及循环的因素,包括有机质和溶解氧的浓度、有机质中C、N、P、Si的相对比例、沉积物-海水界面附近的氧化还原环境、生物扰动、温度、水深、pH值、不同形态S的浓度、金属离子以及水动力条件等.一般其综合作用的表现是,沉积物-海水界面之间NH+4、PO3-4和Si(OH)4从沉积物向上覆水扩散转移,而硝酸盐和亚硝酸盐的通量方向相反,通量的大小随着海区的不同差别较大.     

海洋底水原位探测技术与中国南海天然气水合物勘探

在分析研究国内外海洋底水原位探测技术的前提下,详细阐述了自主研发的"海水溶解气甲烷原位探测技术成果"的研发思路、关键技术和与国外技术的区别;结合该技术在我国南海北部水合物赋存区获得海洋底水原位甲烷测试数据以及现有分层海水技术在南海北部表层海水和台西南盆地底层海水中甲烷测试数据,进行了水合物勘探中分层海水甲烷指标地球化学特征和不同海水测量方法技术在天然气水合物勘探中指示作用的研究和评价,旨在为天然气水合物中海水地球化学勘探方法的选择和发展方向提供参考依据。结果表明:(1)表层海水溶解气甲烷异常在区域水合物远景区中具有10~50nmol·L~(-1)的绝对甲烷浓度和面积较大(上千km~2)的区域地球化学特征;(2)底层海水甲烷异常背景值一般具有100nmol·L~(-1)以上的绝对甲烷浓度和面积较确定的局部地球化学异常特征;(3)海洋底水原位甲烷地球化学异常数据在水合物赋存区上的异常具有300~800nmol·L~(-1)的绝对甲烷浓度并具有高衬度异常特征。勘探技术成果显示:(1)常规技术和CTD技术获取的表层海水异常能够筛选水合物勘探远景区;(2)底水原位技术和台湾的岩心钻探技术(core top water)获取的底水地球化学异常与地下烃类聚集体渗漏相关,并有以生物成因气为主的同位素特征,因此该异常能够显示与水合物相关的甲烷渗漏地,为水合物赋存区段的识别提供依据。海水原位地球化学勘探技术在水合物海水地球化学勘探中具有广阔的应用前景。     

生物钙化作用的发生和早期发展:在细胞周围改变离子协合作用的结果

新的地球化学观点指出:前寒武纪海洋的化学组分以碳酸钠为主,此点与目前我们所接受的古海洋模式相反。在这一时期中,海水中的离子组分与以水中高pH值和Ca~(2+)含量低为特征的现代裂谷和火山碱湖相似。由于溶解碳酸盐的减少、酸性挥发物的增加以及通过光合作用生物群导致的HCO_3~(2-)的减少,这种高碱性海洋在近元古代末期演化为以NaCl组分为主,同时pH值下降,而钙的浓度显著增大。     

海洋N2O的研究进展

N2O在大气中的浓度仅为CO2的浓度的千分之一左右,但在同等浓度的情况下温室效应却是CO2的200~300倍;它在大气层中的光化学产物会与臭氧反应,从而损耗平流层的臭氧。N2O的环境效应引起人们的关注,许多国际气候变化研究项目都把其列入重要研究内容。通过对过去40年的相关研究工作进行综合分析,阐述N2O在海洋中的分布规律和其影响因素、产生的机制、它的海气通量及其影响因素,从而揭示N2O的海洋生物地球化学循环过程以及这一过程对全球氮循环的贡献。     

Fenton试剂快速氧化处理地下水中BTEX可行性研究

研究了Fenton试剂氧化处理地下水中苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)的效果。结果表明Fenton试剂具有很好的氧化处理BTEX的能力;H2O2/BTEX(摩尔比)=5和10时,在H2O2/Fe(Ⅱ)(摩尔比)=4和8的情况下氧化去除效果最好,去除率能达到80%以上;H2O2/BTEX(摩尔比)=20时,氧化去除效果显著,此时H2O2/Fe(Ⅱ)摩尔比对处理效果影响较小,H2O2/Fe(Ⅱ)=10时最终去除效率均达到97%～100%;整个实验过程中体系处于强氧化环境,pH值由6～7迅速下降至3左右。     

硝酸盐氮氧同位素在海洋氮循环中的应用进展

海洋中硝酸盐的来源及生物地球化学作用是氮循环研究的重要内容。为更好地认识海洋中氮的循环,确定海洋中硝酸盐的来源以及研究氮的生物地球化学作用显得尤为重要。由于不同来源的硝酸盐往往具有不同的氮、氧同位素,并且硝酸盐的生物地球化学作用信息也会反映在氮、氧同位素上。因此,近十年来,利用氮、氧同位素方法研究海洋硝酸盐问题正日益受到国内外研究人员的重视。本文综述了海水硝酸盐N、O同位素分析方法的研究进展,以及用硝酸盐中N、O同位素来研究海洋硝酸盐的不同来源和示踪其地球化学过程这两方面的研究进展,并指出研究中的不足,最后对我国海洋硝酸盐研究现状进行了讨论并提出符合我国国情的研究方向。     

海洋次表层叶绿素最大值的特征因子及其影响因素

在多数情况下,海水中叶绿素垂直分布是不均匀的。次表层叶绿素最大值是其中较为常见的一种形式,普遍存在于大洋及沿岸海域。次表层叶绿素最大值层(SCML)的深度、厚度与强度是表征海洋次表层叶绿素最大值(SCM)现象的主要特征因子,受海洋水文环境、营养盐分布以及浮游植物种类等因素共同影响,在不同季节不同海区的分布有较大差异。总体上,相对近海,大洋中SCML特征因子的季节变化较小,SCML深度较大,厚度较大,强度较小。寡营养盐海区SCML深度及强度的影响因素研究已有较明确结论,SCML深度主要受物理因素(光照条件及水体混合程度)影响,而强度则受物理、生物因素(光照条件、水体混合程度或浮游动物摄食等)共同影响。近海富营养盐海区,SCML特征因子的影响因素研究较为薄弱。长时间序列、高分辨率观测站在相应海区的建立,对推进海洋SCM,尤其是近海SCM的研究有重要意义。卫星观测、现场观测和数学模型相结合,定量研究SCML特征因子与各物理、生物、化学因子的普适性关系,是进一步研究SCML特征因子的重要方向之一。     

晚新生代海洋磷循环模拟

理论分析表明,海水磷浓度控制了海洋自生磷沉积和热液磷沉积通量,并以此调节长尺度海洋磷循环的动态平衡.运用质量平衡原理,研究恢复了控制晚新生代海洋磷循环的各种通量,并据此模拟出海水磷浓度的演化.海水磷浓度演化与碳同位素分馏记录的浮游光合生物生长速度的变化一致,揭示在长时间尺度上,浮游光合生物的生长受海水磷含量控制.1500万年以来,大陆风化磷通量急剧增加,致使海洋磷浓度和磷沉积通量增加.海洋磷浓度增加促进了海洋生物生产力,导致海洋大气中生物气溶胶浓度升高,最终通过气溶胶的直接和间接辐射效应驱动晚新生代全球变冷.     

重庆石柱吴家坪组硅质岩地球化学特征

重庆石柱上二叠统吴家坪组硅质岩广泛发育。通过野外剖面的观察和硅质岩主量、稀土及同位素的分析,认为吴家坪组硅质岩为受到热水影响的生物成因。其化学成份以SiO2为主,质量分数为65.52%~97.76%,富集Fe,Mn等元素,Al/(Al+Fe+Mn)平均值为0.38,但约一半样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值接近于纯生物成因的比值;REE总量平均值为38.55×10-6,δCe值为0.48~0.93,为中-弱负异常,δEu值为0.70~1.12,无明显的正负异常;δ30Si的值为0.7‰~1.4‰,更多地接近(或高于)现代放射虫的δ30Si;根据δ18O计算出硅质岩形成时古海水的温度为45℃~95℃。硅质岩的形成与火山活动和断裂有关,下渗的海水与岩浆热液混合,并被加温,溶解了大量SiO2等;然后以热泉形式通过断裂喷出,使附近海水中SiO2含量极大提高,促使放射虫和海绵等硅质生物大量繁殖,最终形成生物硅质岩沉淀下来。     

深圳大鹏湾近岸海水水质综合评价

深圳大鹏湾地区降水主要由锋面天气系统和热带天气系统引起,由北到南年平均降水1900.0～2 214.0 mm.工作区主要位于大鹏湾深圳海区,从营养化现状评价、有机污染现状评价和海水水质现状评价等3个方面对大鹏湾海水水质进行了综合评价,认为大鹏湾近岸海水不能完全达到一类海水水质标准,表、底层以清洁级为主,轻污染级为次.单项因子进一步分析表明:大鹏湾水力作用偏弱,潮流对污染物的稀释、混合和扩散作用较小,余流对污染物的运移作用也很弱,形成了沿岸污染高于离岸、离岸高于外海的分布格局.     

海洋酸化对颗石藻的影响

工业革命以来人类活动产生了大量二氧化碳气体（CO2）并释放到大气中。CO2溶于海水,造成海水pH值降低,改变海洋碳酸系统的平衡。海洋酸化对海洋生态系统特别是钙化生物构成威胁。颗石藻作为主要的钙化浮游生物,在海洋碳循环过程中起着重要的作用。大多数培养实验表明CO2浓度上升会促进颗石藻光合作用。而海洋酸化对不同种或不同品系颗石藻钙化作用产生不同的影响。     

海洋中磷的循环与沉积作用

磷在海洋中的循环与沉积主要是靠生物作用进行的。海洋表层水中的溶解磷几乎全部被海洋植物摄取，海洋植物及动物死亡后最终以生物碎屑的形式沉入海底，在其沉降和到达深层水的过程中大部分被分解、破坏，变成可溶组分又重新返回海水，使深层水中磷浓度提高。含磷浓度高的深层水被上升洋流带到表层后又被生物吸收，重复循环。当上升洋流抵达大陆边缘，特别是遇有陆缘坻存在时，磷等营养物质滞留，导致磷质生物大量繁衍，死亡后沉积，并经成岩作用，便形成大规模的工业磷块岩矿床     

氯盐溶液的拉曼光谱特征及测试探讨

常温下氯盐溶液水的拉曼包络线歪斜度受氯离子浓度和阳离子的影响,水拉曼包络线歪斜度很难准确评价复杂流体中的氯离子浓度,在-170℃下氯盐溶液的拉曼光谱研究表明,H2O和nCl-[H OH-]n的拉曼光谱峰能很好地分解并明显地显示,其中nCl-[H OH-]n的拉曼峰与H2O的拉曼峰比值与氯盐的浓度呈正相关,用nCl-[H OH-]n的拉曼特征峰强度(I3401～3413.18cm-1)与H2O的拉曼特征峰强度(I3088～3106cm-1)比值(InCl-[H -OH-]n/IH2O)为纵座标,作相关图,二者的相关性较好,可以应用于溶液中氯离子摩尔浓度测定。     

海水硝酸盐氮、氧同位素组成研究进展

海洋中氮的生物地球化学循环影响着海洋生态系统的结构和功能,并和全球气候变化有着密切的联系,一直是海洋科学研究的重点和热点。海水硝酸盐的15N/14N和18O/16O比值可以反映海洋中氮循环的主要过程,因而成为研究海洋氮循环的一个重要手段。综述海水硝酸盐氮、氧同位素组成的测定方法,同化吸收作用、硝化作用、反硝化作用、生物固氮作用等氮循环过程所导致的氮、氧同位素分馏及其在海洋学研究中的应用。海洋生态系中硝酸盐氮、氧同位素的分布可以提供支持生物生产力的氮来源信息,以及氮在不同储库迁移转化的路径与机制。未来的研究需要发展适用于低含量硝酸盐的同位素测量方法,构筑海洋氮的收支平衡,掌握影响上层海洋硝酸盐氮、氧同位素变化的过程,获取全球海域有关硝酸盐氮、氧同位素组成的更多数据。     

天然锰钾矿催化活性实验研究

利用天然锰的氧化物矿物及合成MnO2催化分解过氧化氢溶液．对比研究锰钾矿的催化活性。在0℃下锰钾矿催化分解H2O2的活性远大于天然软锰矿、恩苏塔矿和分析纯MnO2,原因是锰钾矿具有较大的比表面积及特殊的晶体化学特征。锰钾矿分解不同浓度H2O2溶液的反应能很好遵循langmuir—Hinshelwood动力方程式。XRD分析表明锰钾矿反应后结构未发生改变,重复实验锰钾矿催化分解H2O2的活性未见降低。     

海洋环境中乙烷和丙烷的分布及生物转化

海洋沉积物中蕴含着大量以甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）和丙烷（C₃H₈）为主要成分的烷烃化合物,与甲烷类似,乙烷与丙烷也是重要的温室气体。水合物分解和油气渗漏会释放这些烷烃化合物到海水及大气中,对海洋生态环境及全球气候产生重要影响。海洋环境中的微生物对烷烃的氧化作用有效降低了海洋烷烃气体的排放通量。系统综述了海洋环境中乙烷和丙烷的分布及生物转化机制的最新研究进展,归纳出以下认识：（1）海水中乙烷与丙烷的分布特征明显,主要受到水文、化学及生物等环境参数的影响;（2）海洋环境中乙烷与丙烷的生物来源主要有海水中浮游植物生产释放和沉积物中厌氧微生物生成,产甲烷菌可以利用多种底物生成乙烷与丙烷;（3）乙烷和丙烷的好氧氧化主要由烷烃氧化菌完成,并且该过程中伴随一定程度的碳氢同位素分馏;（4）沉积物中乙烷与丙烷的厌氧氧化通常与硫酸盐还原耦合,目前已对参与氧化乙烷与丙烷的硫酸盐还原菌及厌氧氧化机制有了初步认识。总结和回顾了海洋环境中乙烷和丙烷的来源、分布及微生物代谢过程,可为未来深入理解碳氢...     

海洋环境中乙烷和丙烷的分布及生物转化

海洋沉积物中蕴含着大量以甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）和丙烷（C₃H₈）为主要成分的烷烃化合物,与甲烷类似,乙烷与丙烷也是重要的温室气体。水合物分解和油气渗漏会释放这些烷烃化合物到海水及大气中,对海洋生态环境及全球气候产生重要影响。海洋环境中的微生物对烷烃的氧化作用有效降低了海洋烷烃气体的排放通量。系统综述了海洋环境中乙烷和丙烷的分布及生物转化机制的最新研究进展,归纳出以下认识：（1）海水中乙烷与丙烷的分布特征明显,主要受到水文、化学及生物等环境参数的影响;（2）海洋环境中乙烷与丙烷的生物来源主要有海水中浮游植物生产释放和沉积物中厌氧微生物生成,产甲烷菌可以利用多种底物生成乙烷与丙烷;（3）乙烷和丙烷的好氧氧化主要由烷烃氧化菌完成,并且该过程中伴随一定程度的碳氢同位素分馏;（4）沉积物中乙烷与丙烷的厌氧氧化通常与硫酸盐还原耦合,目前已对参与氧化乙烷与丙烷的硫酸盐还原菌及厌氧氧化机制有了初步认识。总结和回顾了海洋环境中乙烷和丙烷的来源、分布及微生物代谢过程,可为未来深入理解碳氢...     

地球圈层之间相互作用对白垩纪大洋缺氧与富氧过程的制约

白垩纪诸多地质事件中,以黑色页岩为特征的大洋缺氧事件和以红层为特征的大洋富氧环境尤其引人关注。本文探讨了白垩纪大洋从缺氧到富氧转化的过程与机制,认为上述沉积事件是地球圈层之间相互作用的结果。白垩纪岩石圈剧烈的岩浆活动,是缺氧、富氧事件发生的源动力,水圈、大气圈、生物圈的共同作用是沉积事件发生的结果。具体过程为:白垩纪大规模的火山喷发,改变了海陆面积的对比,并引起地球内部大量热能释放和大气中CO_2气体浓度的升高,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO_2浓度的增加导致海洋环境中溶解O_2的降低,缺氧事件随之而产生。同时,海底岩浆喷发在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩石,通过海底风化和热液活动,铁元素从岩石圈进入水圈。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO_2,并且产生等量的O_2。随着海水中O_2浓度的不断升高,以富含Fe3+的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。藏南和深海钻探、大洋钻探典型剖面的数据证实大洋缺氧和富氧发生的韵律性,即缺氧事件之后往往伴随富氧环境的出现。研究认为,白垩纪大洋缺氧和富氧事件是同一原因导致的不同结果,地球圈层相互作用是其根本制约因素。由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物-海洋地球化学过程。     

攀枝花巴关河渣场浅层地下水中钒的赋存形态及影响因素

重金属元素在水溶液中的形态分布,是研究其迁移转化及其生物可利用性的关键。这里选取位于攀枝花巴关河渣场周围的浅层地下水为研究对象,基于地球化学热力学平衡原理,采用PHREEQC模拟软件计算了钒在攀枝花巴关河渣场周围浅层地下水中的赋存形态。结果显示,研究区浅层地下水中钒主要以正五价的H2VO-4形态存在,弱氧化还原环境条件对正三价和正五价钒的存在形态影响较大;在弱氧化环境且pH=7~11的条件下,pH对正五价钒的形态分布影响较大,正五价钒主要以H2VO-4、HVO2-4的赋存形态存在,其次是H3V2O-7、V3O3-9和HV2O3-7。     

坡缕石粘土固定辣根过氧化酶处理硝基酚废水

以坡缕石粘土、淀粉、水玻璃为原料,研究了固定化酶载体的制备工艺,探究了固定化酶载体在辣根过氧化酶(HRP)降解硝基酚废水中的作用,并探讨了反应时间、酶浓度、H2O2及硝基酚浓度对降解效果的影响。结果表明,固定化酶载体的最佳制备工艺为:水玻璃12%,淀粉20%,煅烧温度550℃,煅烧时间2 h;固定化酶对硝基酚的去除效果明显高于原酶;固定化酶去除水中硝基酚的最佳反应条件为:反应时间1.5 h,加酶量150 U,H2O2浓度0.12%,硝基酚浓度100 mg/L;固定化酶重复使用7次后对硝基酚的去除率仍高于60%。