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...     

潮白河上游有机质的碳、氮稳定同位素分析及来源探讨

河流是连接陆地和海洋两大生态系统的一个重要通道,河流中的颗粒有机质不仅反映了流域植被类型和土壤侵蚀状况的变化,而且记录了人文活动对其自然状态的改变.天然存在的碳、氮稳定同位素对于研究河流体系中颗粒有机质的来源有着非常重要的作用.本文通过测定和分析潮白河上游表层沉积物、植物和土壤中有机质的碳、氮稳定同位素值,对沉积有机质的来源进行了示踪,并在此基础上估算了不同物源的贡献.实验结果表明:该流域沉积物中有机质的碳、氮稳定同位素变化范围分别是27.75‰~21.58‰和1.32‰~6.74‰.有机质来源分析表明,土壤有机质、水生维管束植物和河流浮游生物是该流域沉积有机质主要的三种来源,其中土壤有机质的贡献最大;密云水库物源分析表明潮河和白河携带的有机物是该水库沉积有机质的主要来源,而水库本身有机质的贡献则较少,个别站位有少量的C4植物来源;和河北境内相比,潮河、白河北京境内沉积有机质中土壤有机质的贡献明显减少,水生维管束植物和河流浮游生物的贡献明显增加,反应出流域土壤侵蚀状况与河流有机质来源的密切关系.     

南四湖沉积剖面中色素与有机碳同位素特征的古环境意义

湖泊沉积物中的色素含量与种类是研究湖泊初始生产力的湖泊环境的有效手段之一。而有机碳同位素比值反映了沉积有机物来源信息。本文在对南四湖沉积剖面中总有机含量分析的基础上,测定了有机碳的同位素比值,同时通过剖面中色素指标的分析,揭示该湖泊环境演化历史。研究表明,南四湖成湖时代为２．４５ｋａＢ．Ｐ．,成湖水体主要来自黄河泛滥;其次,南四湖东西沉积环境差异较大,西部（微山湖）主要受黄河泛滥影响,东部（独山湖     

南四湖沉积剖面中色素与有机碳同位素特征的古环境意义

湖泊沉积物中的色素含量与种类是研究湖泊初始生产力和湖泊环境的有效手段之一．而有机碳同位素比值反映了沉积有机物来源信息．本文在对南四湖沉积剖面中总有机碳含量分析的基础上,测定了有机碳的同位素比值,同时通过剖面中色素指标的分析,揭示该湖泊环境演化历史．研究表明,南四湖成湖时代为2．45kaB．P,成期水体主要来自黄河泛滥;其次,南四湖东西沉积环境差异较大,西部（微山湖）主要受黄河泛滥影响,东部（独山湖）则为山麓碎屑沉积;近代南四湖中蓝藻大量繁盛,湖泊具有逐步向富营养化发展的趋势．     

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.     

呼伦湖东露天矿剖面有机碳的总量及其稳定碳同位素和古环境演化

湖泊沉积物中有机碳的总量（TOC）取决于湖泊的初始生产力及有机质沉积后的保存能力,而有机碳的稳定同位素（δ~(13)C）值则反映了不同来源有机质的组成以及流域古植被状况。本文通过对内蒙呼伦湖东露天煤矿剖面TOC及δ~(13)C值的垂直分布的研究,结合剖面的沉积特征及孢粉、硅藻分析结果,讨论了呼伦湖地区末次冰期以来古气候古环境演化过程。结果表明有机碳的总量及其稳定碳同位素可作为分析古气候环境的一种有效的代用指标。     

抚仙湖沉积物多指标记录的过去5000年湖泊环境变化

我国西南地区湖泊众多,利用湖泊沉积物已开展了大量全新世植被、降水、温度和水位等的重建工作.然而,代用指标的季节性差异和气候演变的区域差异使得不同代用指标和地区重建的古气候结果存在较大差异,需要更多可靠记录来相互佐证和构建我国西南地区气候变化的详细图景.本文以云南抚仙湖FXH-6钻孔沉积物为研究对象,对正构烷烃和色度指标作了分析,在厘清其来源及环境指示意义的基础上,重建过去近5000年抚仙湖有机质的来源和湖泊水位的变化,探讨了湖泊环境变化与区域气候变化的关系.结果表明,抚仙湖沉积物中正构烷烃n-C₂₃和n-C₃₁可有效指示内源沉水植物和外源陆生植物.近5000年抚仙湖湖泊环境经历了3个阶段:在5000—2300 cal a BP阶段,沉水植物广泛分布,湖泊水位处于高位;在2300—2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积环境快速变化,内源沉水植物生物量锐减,水位快速下降;2000 cal a BP至今,沉水植物生物量持续减少,湖泊水位保持低水位;同时,人类活动也影响了该阶段(2000 cal a BP至今)陆源植物的输入.本研究重建的抚仙湖持续降低的水位变化和湖泊生产力趋势与过去5000年西南地区的年平均温逐渐降低、年平均降水量逐渐减小的总体趋势相对应,表明区域气候变化是湖泊沉积环境变化的主要驱动力.     

若尔盖盆地RH孔有机碳同位素序列指示的古气候事件诊断

定量化是过去全球气候变化研究的必然趋势,突变事件的诊断是古气候定量化研究中极其重要的过程。本文运用Ｍ－Ｋ法和ｔ检验法对ＲＨ孔有机碳同位素序列进行了气候突变诊断研究。结果发现,近８００ｋａＢＰ来该区气候存在明显的突变,且突变开始于４７０ｋａＢＰ。进一步的研究发现４７０ｋａＢＰ开始的这一气候突变事件与青藏高原的构造隆升有密切的关系。     

湖泊沉积有机碳同位素与环境变化的研究进展

湖泊沉积有机质稳定碳同位素（δ^13Corg)在区域气候与环境变化方面的应用近年来发展迅速,成果令人瞩目,保存在各类湖泊岩芯中的δ^13Corg记录揭示了晚更新世以来大气CO2浓度的变化、湖泊水位波动、湖区生态与植被的变迁以及气温变化等重要环境信息,由于造成δ^13Corg值变化的影响因素较多,确定个湖与环境变化有关的主导因素时常有赖于其它证据的帮助,诸如地球化学、古湖沼学、孢粉学、分子同位素地层学等等,前人通过研究来自不同类型湖泊、具不同曲线形态特征的δ^13Corg记录,提出了多种环境解释模型,本文对此作了归纳和评述。鉴别和澄清湖泊沉积有机质的源物质以及有机物源随环境变化而发生过的变化,是研究δ^13Corg记录环境意义至关重要的基础性工作,由于有机质含量、碳氮比值、氢指数、生物残留物鉴别等常能提供有关有关湖泊有机质来源、产率、成岩作用等方面的有用信息,这方面的研究结果应该尽可能一并提供,以利于恰当地应用现有的环境解释模型,或者建立个湖新模型,单体生物标志化合物鉴别通常也能为区分湖积有机质中陆生、水生、细菌生等不同碳的来源提供有用信息,特定化合物同位素分析技术近年来成功地应用于建立单体生物标志化合物碳同位素地层学,为湖积有机碳同位素在生态环境演变研究方面的应用提供了思路,我国许多湖泊的湖底沉积岩芯尚未钻取,那些对过去全球变化研究有价值的δ^13Corg记录有待我们去获取和研究。     

云南中甸纳帕海古环境演化的有机碳同位素记录

中甸纳帕海位于云贵高原横断山脉腹地,其成因与碳酸岩类地层长期溶蚀有关,在丰水期和枯水期纳帕海的水位相差很大,枯水期常形成浅水池沼,因而造成枯水期和丰水期水生植被的发育状况有很大的差异,枯水期由于水生植物（飘浮和挺水植物）发育,造成总有机碳和氢指数的增加,有机碳同位素偏负,丰水期出现相反的演化趋势,进一步轮推表明在暖干的气候条件下纳帕海极易形成枯水位,在冷湿的气候下可维持相对高的水位,古环境重建表明纳帕海在大约32kaBP和15kaBP出现环境的重大于变迁,32-15kaBP出现高湖面。     

东北地区典型湖沼沉积物溶解态有机质组成特征及来源解析：以库里泡为例

溶解态有机质(DOM)是湖泊沉积物的重要组分,解析DOM的组成和来源对于深入理解湖泊有机质生物地球化学循环及控制水体富营养化具有重要意义。 本研究于2021年5月和8月采集了大庆市库里泡表层及柱状沉积物、泡内水生物(浮游藻类、挺水植物和沉水植物)、岸边土壤、陆生C3和C4植物、禽畜粪便以及城镇污水等样品,分析了样品DOM的稳定同位素(δ¹³C 和 δ¹⁵N)组成及三维荧光光谱特征,并利用IsoSource软件计算了不同来源样品对沉积物DOM的贡献率。结果显示:(1)库里泡内表层沉积物DOM的δ¹³C和δ¹⁵N组成存在季节性差异,5月δ¹³C和δ¹⁵N均值分别为-25.54‰和9.02‰,8月分别为-26.81‰和8.40‰。(2)库里泡内柱状沉积物DOM的δ¹³C和δ¹⁵N组成在垂直方向存在差异,表层(0~3 cm)δ¹³C和δ¹⁵N均值分别为-26.58‰和9.04‰,深层(3~30 cm)均值分别为-25.40‰和10.61‰。(3)表层沉积物DOM的三维荧光组分存在季节性差异。5月以类腐殖质荧光组分为主,占比为87.89%,HIX和BIX分别为6.27和0.67;8月蛋白类荧光组分占比为49.58%,HIX和BIX指数均值分别为1.72和0.87。(4)5月表层沉积物DOM外源输入占比为61%,以土壤(21.40%)和城镇污水(18.08%)为主;而8月内源贡献占比稍高(55.10%),且以挺水植物为主(48.68%)。(5)柱状沉积物(0~30 cm)不同深度DOM来源组成相近,主要为城镇污水、沉水植物/藻和挺水植物,贡献率均值分别为42.13%、25.07%和18.53%。整体上,库里泡沉积物DOM来源主要受到流域内人类活动及气候特征的影响,本文研究结果有利于加深对我国东北地区湖泊沉积物有机质迁移转化及累积规律的认识。     

乌梁素海悬浮颗粒物和沉积物有机碳同位素特征及来源

悬浮颗粒物和沉积物是湖泊有机污染物的主要承载物质,其稳定同位素研究对有效识别有机质污染导致的湖泊富营养化具有重要意义.本研究选取乌梁素海为研究区,于2019年4月（融冰期）、7月（夏灌期）和10月（秋灌期）对湖区及入湖渠道的表层沉积物和悬浮颗粒物中有机碳的δ¹³C、C/N比及总有机碳（TOC、POC）和总氮（TON、PON）含量进行测定分析,联合采用δ¹³C、C/N及同位素多元混合模型研究湖泊有机碳来源及其贡献率.结果表明,乌梁素海悬浮颗粒物有机碳δ¹³C_POC的变化范围为-23.29‰~-29.75‰,呈现10月>4月>7月、入湖渠道>湖区的趋势,悬浮颗粒物POC/PON比变化范围为4.10~21.35,呈现出4月<7月<10月的时间变化,悬浮颗粒有机质主要来源于浮游植物（51.59%）、入湖渠道泥沙（34.60%）和大型水生植物（13.76%）.沉积物有机碳δ¹³C_TOC变化范围为-27.58‰~-22.68‰,呈现4月<10月<7月的变化,沉积物TOC/TON比变化范围为3.06~23.77,时空变化明显,沉积物有机质则主要源于入湖渠道挟带的泥沙,贡献达72.79%以上,而浮游植物与大型水生植物的贡献率相差较小,分别为11.85%和15.36%.本研究可以初步判定受入湖渠道影响的富营养化湖泊中悬浮颗粒物和沉积物有机碳来源,为改善湖泊有机污染和研究有机碳来源提供更多理解.     

外源溶解性有机碳对抚仙湖甲壳类浮游动物碳源的贡献

外源溶解性有机碳(DOC)是湖泊碳库的重要组成部分,关于外源DOC对浮游动物的贡献及途径需要深入研究.本研究在抚仙湖受控实验中添加13C标记的葡萄糖,通过分析样品中浮游植物与浮游动物的种类、数量、磷脂脂肪酸生物标志物及其稳定同位素特征,研究外源DOC对湖泊甲壳类浮游动物碳源的贡献比例及其变化.结果表明:细菌、甲壳类浮游动物(象鼻溞)的δ~(13)C值在加入葡萄糖后分别从-16.28‰和-23.88‰快速增加到5408.25‰和1974.7‰,而藻类磷脂脂肪酸(C18∶2ω6)δ~(13)C值从-27.07‰增加到342.44‰,增长的幅度表明添加的葡萄糖首先被细菌和浮游动物快速利用,而藻类只利用了一小部分.同时细菌、颗粒性有机物(POM)和浮游动物的δ~(13)C值在第1 d急剧增加,细菌的δ~(13)C值远大于浮游动物和POM的δ~(13)C值,之后细菌和POM的δ~(13)C值开始下降,但浮游动物的δ~(13)C值却仍在缓慢增加,进一步表明了DOC进入湖泊后首先被细菌吸收利用,而细菌吸收DOC后通过自身代谢作用形成细胞颗粒,浮游甲壳类动物通过摄食细胞颗粒来获得外源DOC.     

抚仙湖沉水植物分布及其碳、氮和磷化学计量学特征

目前对于沉水植物碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量学的野外研究主要集中在中营养或富营养化水体,而对于贫营养水体中沉水植物C、N和P的积累特征研究较少.基于对贫营养湖泊抚仙湖沉水植物的调查,研究抚仙湖9种常见沉水植物C、N和P化学计量学特征及其种间和种内差异.结果表明:1)抚仙湖沉水植物主要分布在湖岸浅水区域,分布水深范围为0.5~14.0 m,平均分布水深为3.6 m;2)抚仙湖沉水植物地上部分C、N和P含量平均值分别为381.89、18.59和2.13 mg/g,N∶P比平均值为9.21,且C、N和P含量之间呈显著正相关;3)抚仙湖沉水植物地上部分C、N和P含量及C∶N比和C∶P比值种间差异大于种内差异,而N∶P比种内差异大于种间差异;4)抚仙湖沉水植物C含量和N:P比平均值要大于长江中下游一些富营养化湖泊的沉水植物,抚仙湖沉水植物的生长可能潜在地受到P的限制.     

富营养化湖泊沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征

采用室内培养的方法,以富营养化湖泊太湖为例,研究了沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征.结果表明,在沉积物中的有机质矿化过程中,碳以溶解性无机碳释放至水中,同时以CH4和CO2形式释放至大气中,培养结束时,CH4和CO2累积排放含量分别为1492.21和498.96 mg/g(dw),其中CH4占气态碳的89.16%(以C质量计);此外,大量的氮、磷营养盐释放至上覆水体,水中总氮、总磷和铵态氮的最高浓度分别是初始浓度的62.16、28.16和139.45倍,而硝态氮浓度在整个培养过程中逐渐下降,培养末期浓度是初期的0.21倍;厌氧条件下,沉积物有机质的矿化,不仅可以生成大量的CH4、CO2气体,还能够促使沉积物中铵态氮和磷的释放;而沉积物有机质矿化释放的碳、氮、磷营养元素又能加剧湖泊富营养化程度,促进湖泊水体的初级生产力,从而增加湖泊沉积物有机质输入.这样的循环方式可能是湖泊富营养化自维持的重要机制之一.     

鄱阳湖候鸟栖息地湖泊悬浮有机质的碳氮分布及来源分析——以大湖池和沙湖为例

以江西鄱阳湖国家级自然保护区的2个湖泊——大湖池和沙湖为研究对象,分析不同季节和水位悬浮有机质的碳氮稳定同位素（δ¹³C和δ¹⁵N）及碳氮比值（C/N）的变化特征,甄别悬浮有机质的来源.结果表明：在不同水位条件下,悬浮有机质的δ¹³C和δ¹⁵N均存在差异显著性.沙湖5月水位上涨时,悬浮有机质δ¹³C最正,均值为-26.4‰±0.9‰,10月退水后,δ¹³C最负,均值为-31.2‰±1.1‰.悬浮有机质δ¹⁵N值在5月和8月较低（范围为3.5‰~5.5‰）,10月也相对较低,均值为6.1‰±0.6‰,而12月相对较高（7.3‰~10.8‰）.悬浮有机质C/N值在10月最低,均值为6.5±0.6,小于7,与其他各月的C/N有显著差异,而其他各月C/N在7.8~8.7之间,不存在显著差异.大湖池悬浮有机质δ¹³C、δ¹⁵N各月的变化趋势与沙湖类似,并且两个湖泊在相同月份的δ¹³C、δ¹⁵N或C/N均不存在显著差异,但大湖池的δ¹³C和δ¹⁵N比沙湖的δ¹³C和δ¹⁵N均值略偏正0.1‰~0.5‰,C/N比沙湖的C/N略偏低0~0.4.有机δ¹³C、δ¹⁵N结合C/N示踪表明,大湖池和沙湖的悬浮有机质在5月水位上涨和8月丰水期主要来源于河流运输的土壤有机质,表层沉积物对5月悬浮有机质也有一定贡献（16%）,水生浮叶植物对8月悬浮有机质有一定贡献（25%）;10月秋季退水后悬浮有机质主要来源于藻类（77%）,表层沉积物有一定贡献（23%）;12、3和4月冬、春季枯水期悬浮有机质主要来源于表层沉积物,候鸟粪便对12月悬浮有机质有较大贡献（40%）,湿地植物碎屑对3和4月有较大贡献（47%和51%）.     

不同时间尺度青海湖沉积物总有机碳对气候变化的敏感性

湖泊沉积物总有机碳（TOC）含量通常作为表征流域和湖泊生产力的指标,在亚洲季风区也常常被当作夏季风的代用指标,被广泛应用于气候与环境变化研究.本文梳理了过去千年、全新世以及冰期-间冰期时间尺度上青海湖沉积物TOC的变化特征,并探讨了其指示气候变化的敏感性与有效性.结果表明,过去千年青海湖沉积物TOC含量与区域暖季温度和降水表现出较为一致的周期性波动.通过对比全新世区域夏季温度、基于孢粉的降水定量重建结果,以及湖泊水位、风沙活动反映的湿度状况等,发现不能简单地将青海湖沉积物TOC含量或沉积通量作为夏季风强度或者季风降水强度的代用指标.青海湖沉积物TOC含量在冰期和间冰期表现出巨大的差异,指示了冰期-间冰期时间尺度上较大的温度与降水变幅.因此,不同地域条件及不同时间尺度下,湖泊沉积物TOC对气候变化的敏感性不同,将湖泊沉积物TOC含量作为亚洲夏季风的代用指标需要特别谨慎,特别是在高寒气候区.