太平洋中低纬海水中的二氧化碳分布特征及其与海洋环境条件的关系

根据1986年11月至1990年6月进行的中美热带西太平洋海-气相互作用(TOGA)联合考查和1995年10月至1996年6月“中日副热带联合调查”期间获得的14个航次大气和海水CO₂的观测资料,给出了主要观测海区CO₂的源与汇的分布特征:在赤道地区5°N~5°S,130°~165°E观测到的表面水中二氧化碳分压的值超过了大气中二氧化碳分压1.5~4.5 Pa,结果表明该海区对大气CO₂而言是源,但是该值远小于在中赤道测到的+9.1 Pa和在东赤道太平洋所测的+15 Pa的值.由此表明热带太平洋CO₂源的强度是向西减弱的.副热带海区在秋季对大气CO₂而言是较强的源,春季是汇.对影响海水CO₂变化的主要因素温度、盐度等进行了讨论,表明CO₂的分布变化直接受海流、水团、黑潮和ENSO事件影响.     

胶州湾海水中悬浮颗粒对溶解态微量元素的影响

运用离子色谱离线螯合结合ICP-MS的方法,对胶州湾海水中的微量元素(V,Co,Ni,Cu,Mo,Cd,Pb,U,REEs)进行了精确的定量分析。在测试前对在同一站位不同层位采集的平行海水样品进行了两种不同的酸化处理:一份采取先过滤后酸化的方式,以获得海水中溶解态微量元素的含量;另一份采取直接酸化后分析的方式,以评估悬浮颗粒中的可交换态微量元素对溶解态微量元素测定结果可能造成的影响。通过对比研究发现,不同处理方法得到的V、Ni、Cu、Co、Pb以及稀土元素(REEs)的质量浓度存在很大差异,说明悬浮颗粒物质可能对海水中相应元素的测定产生较大的影响。各种微量元素之间的差异和相应离子或离子团的电荷性质、在海水中的配位作用以及悬浮颗粒物质的表面电荷性质有关。初步研究结果表明,在类似于胶州湾这样的近海海域,悬浮颗粒物质是控制微量元素分布特征的一个重要因素。     

共沉淀富集法测定海水中稀土元素含量方法研究

稀土元素已越来越多地应用于示踪各类地球化学体系的物质来源与岩石矿物形成等演化过程。但在进行海水样品的稀土元素检测时,由于样品的高盐特征和稀土元素的痕量特征又使得分析具有相当的挑战性。本研究旨在从高盐的海水基质中有效分离并富集痕量的稀土元素,同时结合电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS）技术对海水中的稀土进行定量分析。通过对海水样品稀土元素的定量限分析、加标回收实验和梯度加标回收实验,验证了方法的准确性,评估方法的分离富集效率。通过共沉淀过程中的pH比较、氢氧化钠与氨水作为共沉淀剂的比较,确定了富集过程中共沉淀剂用量、种类等影响因素。通过稀土元素配分曲线的绘制与类似样品结果进行比对,以及标准海水的检测结果,验证了方法在实际样品中的可行性。本研究探索了共沉淀富集法在分离富集海水中稀土元素的实验条件,实现高盐背景下痕量稀土的准确定量,并将其用于近岸海水与孔隙水的实际检测。     

珠江口伶仃洋海区表层沉积物稀土元素分布特征及配分模式

珠江口伶仃洋海区表层沉积物中的稀土元素的含量变化范围较大（１７０．３４～３４４．６０μｇ／ｇ）,平均含量为２７２．０２μｇ／ｇ,远高于陆壳平均含量（２００μｇ／ｇ）和华南地区花岗岩中稀土元素的平均含量,接近于全球沉积物平均稀土元素含量上限。以轻稀土富集为主,富集系数在１．５１～２．４３之间。经北美页岩标准化后,伶仃洋海区沉积物配分模式呈负斜率配分型;与南海沉积物中稀土分布具有相似性,说明二者具有同源性。     

闽浙沿岸海域春季溶解态稀土元素的分布和来源

通过2017年5月闽浙沿岸附近海域航次的温度、盐度和溶解态稀土元素(Rare Earth Elements,REEs)的实测数据,对该海域溶解态REEs的分布、配分模式以及主要影响原因进行了分析。结果表明:研究区域,盐度随着采样站位离岸距离的增加而增大。溶解态REEs则呈现近岸高而远岸低的分布特点。造成这种分布状况的原因:一是近岸陆源河流的输入导致近岸盐度低,REEs浓度高;二是受到高温高盐水(台湾暖流水和黑潮次表层水)的入侵,造成远岸盐度高而溶解态REEs元素浓度低。不同站位的溶解态REEs的配分模式有明显区别。近岸低盐站位由北向南,重稀土元素富集程度逐渐增大,反映了陆源不同河流的输入。通过溶解态REEs的配分模式发现,远岸高盐站位会受到台湾暖流和黑潮次表层水的共同影响。     

近岸表层海水中溶解态铅的研究

采用阳极溶出伏安法(ASV)对1999年10月采自浙江省三门湾健跳港表层海水中溶解态铅的形态进行了分析,结果表明:海水中游离态铅的浓度为2.2 nmol/dm3,有机配位态则可分为两类,即PbL1和PbL2;两类有机配位体条件稳定常数的对数(logKpcobnLd1,pb2 和logKpcobnLd2,pb2 )分别为8.4和9.1;两类有机配位体浓度(L1和L2)分别为37.4 nmol/dm3和52.7 nmol/dm3,将上述结果与以往三门湾海区研究中海洋生物急性毒性试验结果和不同介质中铅含量进行对比可知,浙江三门湾健跳港海区表层海水中溶解态铅浓度对海洋生物是安全的,但个别底栖生物物种中较高的铅含量已影响到人类的食用安全。     

离线固相萃取螯合富集分离-ICP-MS测定海水中的稀土元素

通过测定条件优化、方法比对等实验建立了一种固相萃取小柱离线螯合富集分离电感耦合等离子体质谱仪测定海水中稀土元素的方法。海水样品通过调节p H后,进入VAC ELUT SPS24 Agilent圆形固相萃取装置,其主要基体物质的去除率高于97%;萃取富集的优化条件是海水样品p H 4.0~7.0,海水进入萃取柱速率2 m L/min,硝酸洗脱液浓度为1 mol/L;方法对稀土元素的加标回收率为83%~108%,14种稀土元素的检出限为0.057~0.613 ng/L,RSD10%;该方法与氢氧化铁共沉淀法富集稀土元素比对测定结果一致,方法具有准确度与精密度高、操作简便快速等优点,可用于海水样品中稀土元素的定量精确测量。     

鸭绿江河口外海域柱状沉积物稀土元素的 分布特征及物源指示

通过对鸭绿江河口外海域CH01 柱状样沉积物进行稀土元素（REE）地球化学分析,结合粒度参数研究,分析了其 稀土元素地球化学特征,并与周边河流进行了对比,揭示了它的物质来源。结果显示：CH01 柱状样沉积物以砂为主,稀土 元素平均含量与全球沉积物稀土元素平均含量相当。经过球粒陨石标准化,发现其为典型的陆源沉积。CH01 的主要稀土元 素参数与长江、黄河及朝鲜半岛上的河流差异明显,与鸭绿江沉积物的分异特征最接近,说明研究区物质来源主要是鸭绿江 径流输运的陆源碎屑物质。     

2012 年春季南海南部不同水团上层海水中悬浮体分布特征及其物源分析

为了解南海南部海域不同水团对悬浮体分布特征的影响,于2012年4~5月在南海南部海域的80个测站分层采集了悬浮体水样,并现场测量各站位200 m以浅水体剖面上的悬浮体浓度、粒径、水体浊度、叶绿素a浓度以及温度、盐度等数据。分别选取受中南半岛沿岸混合水、南部陆架水、苏禄海与本地海水的混合水、南沙中央表层水等4个水团影响的多个典型站位数据,分析各水团悬浮体组分和分布特征。结果表明,南海南部海域悬浮体含量很少,浓度较小,均值为2.96μL/L;悬浮体主要组分为生源大颗粒,其粒径多在100μm以上,另有少量无机矿物碎屑,其粒径大部分小于32μm。巽他陆架北缘浅水区受南部陆架水控制,并且受到局地上升流的影响,陆源物质和生源物质含量均较多,导致其悬浮体浓度在4个水团中最高。苏禄海与本地海水混合水中悬浮体分布主要受浮游植物的影响。中南半岛沿岸混合水中悬浮体含较多陆源物质。南沙中央表层水受陆源物质影响很小,悬浮体主要由生源物质组成,且其浓度较小。     

中太平洋富钴结壳稀土元素的地球化学特征

利用"大洋一号"调查船在中太平洋不同海区调查时获取的18个富钴结壳样品,采用化学分析及ICP-AES分析法,对中太平洋海区富钴结壳稀土元素的含量、分布特征、配分模式以及来源进行了分析和研究,结果表明:(1)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素含量异常高,总量为1703×10-6～2879×10-6,约为正常深海沉积物、有孔虫核壳和海水中稀土元素含量的10～100倍,与莱恩群岛和夏威夷群岛海区结壳中稀土元素的含量接近,且明显高于约翰斯顿岛、马绍尔群岛和南中国海等海区结壳中稀土元素的含量;(2)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素的配分模式基本相同,轻稀土元素富集,尤其是Ce元素相当富集,呈较为明显的正异常,而重稀土元素则普遍亏损;(3)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素与海水中稀土元素的配分模式为明显的镜像关系;(4)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素总量与Mn呈显著正相关,与Mn/Fe相关不明显,反映出研究区结壳中的稀土元素主要来自于海水和上覆水的缓慢沉积以及火山喷发、洋底玄武岩风化淋漓和生物化学沉积。     

Rare earth elements-rich phase and enriching mechanism in sediments from CC area, the Pacific Ocean

Compared to North American shale composition (NASC),REE contents of sediments from the CC area in the Pacific Ocean are obviously high except that cerium has equal content to that of NASC.Three-valence rare earth elements were completely enriched in phosphate-phase and cerium in iron-phase.Rare earth elements in the sediments were originally derived from seawater.During lithigenic and minerogenic processes of metalliferous nodules,three-valence rare earth elements in sediments mobilized and incorporated into sediments as authigenous biogenic-apatite,while cerium had change from Ce³⁺ to Ce⁴⁺ and directly precipitated from seawater and entered metalliferous nodules and caused Ceanomalies in REE pattern in sediments.     

南海北部生源要素的垂直输运和保存及其与东太平洋的对比研究

通过对南海北部夏、冬两个季节的生源要素垂直输运剖面和时间系列沉积物捕获器的测量资料进行综合研究表明:南海北部颗粒物质主要是由钙质生物壳、生物硅、海洋浮游生物的有机质以及岩源物质组成,颗粒物质通量在1 000 m处大约为90.0 mg/(m2·d);研究还表明颗粒有机碳在进入沉积物保存之前被大量溶解,南海北部来自底层顺坡搬运的有机碳远大于垂直沉降;与开阔大洋(东太平洋海域)的对比研究表明,边缘海对于季节的变化更加敏感,而东太平洋调查区位于热带赤道高生产力带,生物作用十分明显,其海洋生物呼吸和物质转移同样也较活跃.     

Rare earth elements and yttrium in ferromanganese deposits from the South China Sea: distribution, composition and resource considerations

Ferromanganese nodules and crusts contain relatively high concentration of rare earth elements(REE) and yttrium(REY),with a growing interest in exploitation as an alternative to land-based REY resources.On the basis of comprehensive geochemical approach,the abundance and distribution of REY in the ferromanganese nodules from the South China Sea are analyzed.The results indicate that the REY contents in ferromanganese deposits show a clear geographic regularity.Total REY contents range from 69.1×10~(–6) to 2 919.4×10~(–6),with an average value of 1 459.5×10~(–6).Especially,the enrichment rate of Ce content is high,accounting for almost 60% of the total REY.This REE enrichment is controlled mainly by the sorption of ferromanganese oxides and clay minerals in the nodules and crusts.Moreover,the total REY are higher in ferromanganese deposits of hydrogenous origin than of diagenetic origin.Finally,Light REE(LREE) and heavy REE(HREE) oxides of the ferromanganese deposits in the study area can be classified into four grades: non-enriched type,weakly enriched type,enriched type,and extremely enriched type.According to the classification criteria of rare earth resources,the Xisha and Zhongsha platform-central deep basin areas show a great potential for these rare earth metals.     

西太平洋深海沉积物孔隙水稀土元素地球化学特征及意义

为探索深海孔隙水中稀土元素的生物地球化学循环过程,对太平洋菲律宾海九州-帕劳海脊东、西两侧的两个钻孔沉积物进行了高精度的孔隙水采样工作,分析了主、微量元素和稀土元素的地球化学特征,并对稀土元素的浓度、配分模式以及分馏特征进行了详细的讨论。结果表明：这两个钻孔沉积物均处于氧化环境,表现出海水-沉积物界面和浅层孔隙水（2.5～20 cm）中相对富集轻稀土和中稀土,而中层（25～60 cm）和深层沉积物（＞65 cm）孔隙水中则相对富集重稀土元素的特征。初步推断有机质和锰（氢）氧化物的分解和吸附作用是造成孔隙水中稀土元素分馏的主要因素。相比于九州-帕劳海脊的东、西两侧海域,孔隙水中的稀土元素浓度和分馏程度存在一定的差异,周围环境中的矿物组成和锰（氢）氧化物等是其主要的控制因素,但是研究区域深海孔隙流体并不能为海洋贡献稀土元素。     

印度洋钙质软泥和硅质软泥稀土元素组成和富集机制

本文针对采自印度洋深海中最常见的两类生物成因沉积物——钙质软泥和硅质软泥,开展了全岩样和不同粒级组分中常微量元素、稀土元素和Y（REY）含量的系统分析,探讨了两类沉积物中REY的组成特征、物质来源和富集机制。研究表明,钙质软泥以富含CaO和Sr为主要特征,硅质软泥则富集SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等。钙质软泥中∑REY平均含量为40.56×10-6,轻稀土元素（LREE）略有富集,REY有向细粒沉积物中富集的特征,PAAS标准化后全岩样和不同粒级组分均表现为Ce负异常、Eu和Y正异常;REY以自生来源为主,继承了海水的组成特征,同时也受到了热液流体物质和洋底玄武岩风化产物的影响。硅质软泥中∑REY的含量为248.54×10-6,LREE相对富集,REY在4φ以细的沉积物中富集;研究站位沉积物中∑REY含量处于边界品位附近,但在细粒级沉积物中重稀土元素（HREY）含量则达到了工业品位;该类沉积物细粒组分中REY主要来自陆源或火山碎屑组分中黏土矿物和铁锰氧化物吸附作用,粗粒组分中REY来源则主要与生物作用相关;硅质软泥中REY的富集与沉积物中磷灰石等矿物相关,部分不同来源的REY可能是在沉积之后的成岩过程中再次分配向磷灰石、钙十字沸石等矿物中富集。     

Spatial variations of rare earth elements in north pacific surface water

The concentration of dissolved rare earth elements (REE) were determined at 47 stations in the North Pacific surface waters. Combining with other previous data, we present the surface REE distribution in the North Pacific and discuss the controlling factors. The surface concentrations increase toward the high latitude and continental margin (e.g. [Nd] > 10 pmol kg⁻¹) from the central North Pacific (e.g. [Nd] < 5 pmol kg⁻¹). The North Pacific Deep Water-normalized REE patterns are varied, indicating that two or more factors contribute to the REE distribution. We examined four factors making the regional variation of surface REE concentrations mainly; a) particle scavenging, b) atmospheric dust input, c) vertical mixing and d) lateral transport from the coastal region. Flux calculations for Nd showed that the influence of atmospheric dust was less significant than the vertical input even in the western upwelling zone. Moreover, the longitudinal and latitudinal transitions of surface REE seem to reflect the lateral supply from the coastal areas. We constructed the diagram of surface Er/Lu and Er/Yb molar ratios in order to assess the origin and the input processes of the surface REE. Both molar ratios showed increasing trend toward PEW (Er/Lu (>10.5) and Er/Yb (>1.4)) from PSUW (Er/Lu (>7) and Er/Yb (>1.2)). The high Er/Lu and Er/Yb ratios in PEW indicate that the lateral supply of terrestrial materials from the coastal area is possibly the important factor in PEW, because only weathering and dissolution of rocks can explain such high Er/Lu and Er/Yb ratios to our knowledge.     

西太平洋Kocebu海山铁锰结壳稀土元素地球化学特征

西太平洋麦哲伦海山区是全球重要的铁锰结壳资源分布区,具有丰富的稀土元素资源潜力。本文对采自麦哲伦海山区Kocebu海山的11个铁锰结壳表层样（＜1 mm）进行稀土元素地球化学研究,探讨其含量特征、成因和影响稀土元素富集的环境因素。结果表明：Kocebu海山铁锰结壳表层样品ΣREY（Rare earth elements and yttrium）平均含量为1 366 mg/kg,低于前人在麦哲伦海山区其他海山以及邻近的马尔库斯–威克海山区的分析结果;样品轻稀土富集和Ce正异常（平均值为1.45）特征以及稀土元素成因图解、配分曲线和分配系数曲线等均表明该海山结壳属于水成成因;海水中稀土元素含量和溶解氧含量是控制结壳生长的关键环境参数,二者在Kocebu海山所在海区的浅水环境中含量较低;结壳ΣREY含量偏低与采样点水深较浅导致的海水稀土元素含量和溶解氧含量较低密切相关,受碎屑矿物的稀释作用影响较小。在开展铁锰结壳地球化学特征研究和资源勘探评价时应充分考虑采样水深的分布范围,局部水深样品的分析结果可能导致研究结果出现较大偏差。