中国东部陆架海沉积有机碳研究进展：来源、输运与埋藏

大河影响下的河口陆架区陆海相互作用活跃,是有机碳的主要沉积区,在全球碳的生物地球化学循环中发挥着重要作用。中国东部陆架海包括渤海、黄海和东海陆架,黄河和长江两条大河直接流入该区。从有机碳来源、输运和埋藏保存等方面总结介绍了近年来中国东部陆架海沉积有机碳源汇过程的研究进展。研究表明,土壤有机碳和海洋初级生产力是本区沉积有机碳的主要来源;有机分子标志物和多元统计分析模型的综合应用能更准确地评估近海沉积有机碳的源汇特征;陆架泥质区是长江和黄河陆源沉积有机碳的重要储库;河流输入、沉积再悬浮和远距离物质输运等沉积动力过程显著影响着本区不同来源、不同类型陆源沉积有机碳的输运和归宿;大河物质输入、海洋初级生产力以及陆架沉积作用共同支撑着该区较高的有机碳埋藏能力。本区的研究今后需要从海陆结合的地球系统科学的角度,从整体上研究沉积作用过程与有机碳迁移转化的影响机制和响应关系;结合我国东部陆架海特有的沉积物源汇体系特征,揭示从流域到近海物质输运体系中不同来源有机碳的年龄分布和归宿,并在气候变化和人类活动影响日益显著的背景下,探究不同时空尺度沉积有机碳的输运和埋藏保存及其对大气CO2和全球变化的影响和意义。     

中国近海沉积物氮和有机碳标准物质的研制

我国海洋沉积物的研究近几年发展较快,但是缺少有定值的氮、有机碳标准物质。本文针对及其匮乏的氮、有机碳国家二级标准物质进行了我国近海沉积物总氮(TN)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)含量的分析标准参考物质的研制。研究样品采自"我国近海海洋综合调查与评价"专项提供的表层沉积物,经过冷冻干燥、研磨至74μm,使用元素分析仪和氧化热解-气相色谱法分析总氮和总碳的含量;使用元素分析仪和氧化热解-电位法分析总有机碳的含量,制备了一系列16个有定值的总氮、总碳、总有机碳含量的近海沉积物标准物质。样品在均匀性检验中,F的实测值小于临界值,相对偏差较小,样品的均匀性较好。在稳定性检验方面,两年内多次测定的分析结果无方向性变化,统计计算结果显示稳定性良好。本文研制的这16个近海沉积物标准物质在3家实验室进行了联合定值,按照ISO导则35和国家一级标准物质研制规范,给出了该系列标准物质总氮、总碳、总有机碳含量的标准值和不确定度。这批标准物质分为不同海区,不同海区的标准物质又分为不同的沉积物类型,研制的不同海区不同沉积物类型的标准物质对现有的海洋沉积物标准物质进行了有效的补充。     

南黄海、东海北部陆架区表层沉积物 有机质分布特征

对南黄海和东海北部462个表层沉积物样品进行了有机碳、总氮及粒度测试,以趋探讨表层沉积物有机质的分布规 律及来源。结果表明：南黄海及东海北部陆架区沉积有机碳质量分数分布范围为0.11 豫耀0.82 豫,均值为0.44 豫;总氮质量 分数分布范围为0.01 豫耀0.11 豫,均值为0.06 豫。有机碳及总氮质量分数平面分布特征相似,泥质沉积区质量分数较高,砂 质沉积区较低,最高值位于杭州湾外部。其分布特征明显遵从粒度效应,随着粒度变粗,有机碳、总氮质量分数减小,其中 在粒度>4准的细粒沉积物中,粒度处于6原11准的细粒沉积物更为富集有机碳。沉积物C/N比值显示,南黄海及东海北部大部 分区域沉积有机质为陆地和海洋混合来源,仅在123.5毅E以东、31毅N以南东海中陆架小部分区域为海洋自生来源。     

高压密闭消解-电感耦合等离子体质谱法测定海洋沉积物中稀土元素

样品用HNO3-HF高压密闭消解,电感耦合等离子体质谱测定海洋沉积物中15种稀土元素。研究了消解方法、酸体系和质谱干扰对稀土元素测定的影响。结果表明,相比于电热板消解和微波消解,高压密闭消解具有酸用量少、消解完全、消解过程损失少等优点;HNO3-HF体系能有效地分解海洋沉积物样品;利用干扰离子校正方程,能有效地校正Ba和轻稀土元素所形成的多原子离子干扰。15种稀土元素的方法检出限为3～15 ng/g。使用水系沉积物标准物质GBW 07309和GBW 07311、海底沉积物标准物质GBW 07313进行验证,测定值与标准值基本吻合,相对标准偏差和相对误差均低于5%。方法用于长江口沉积物样品的测定,精密度(RSD,n=6)小于5%,加标回收率为95.8%～104%。该方法检出限低,精密度和准确度高,适用于大批海洋沉积物样品的分析。     

固相萃取——气相色谱联用测定海洋沉积物中的长链烯酮

建立了测定痕量长链烯酮的分析方法,获得了优化的前处理条件、气相色谱检测条件.对定性定量方法及实验条件必须满足的要求进行了评价.通过过程质量控制(Quality Control,QC)对整个方法进行了验证.结果显示,本研究所建立的分析方法能够满足沉积物样品长链烯酮测定的要求:仪器的检测限分别为25.75 ng/g和28.54 ng/g;方法的检测限分别为86 ng/g和95 ng/g;平均回收率介于67％～89％,回收率相对标准偏差分别为9.33％和9.39％;精密度RSD(C37∶3)=14.07％,RSD(C37∶2)=13.17％.利用此方法对部分样品进行了分析,测得的结果与布莱梅大学实验室所测的一致.     

应用平衡分配模型评价渤海湾和莱州湾沉积物重金属潜在生物毒性

为探讨渤海沉积物中重金属的生物毒性,采集了渤海湾和莱州湾共72个站点的表层沉积物,测定了酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取金属(SEM)、有机碳(TOC)等参数,应用平衡分配模型(EqP Model)评价了沉积物中重金属的潜在生物毒性。研究显示,有8个站点超过了EqP Model的毒性阈值,显示潜在生物毒性,而61%的站点应无生物毒性。本研究同时测定了沉积物的总含量,应用几种常用的沉积物质量基准进行了评价虽然有部分站点的Cu、Ni、Cr超过了基准值,但与渤海的背景值比较,这些基准值可能并不适用于评价渤海沉积物。研究显示,EqP Model可以更有效的评价沉积物中重金属的活性和生物毒性,尤其针对我国近岸海域的沉积物,TOC和AVS含量偏低而重金属生物毒性偏高的情况可能普遍存在,更应积极考虑应用EqP Model进行重金属生物毒性的评价。     

黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物中有机碳、氮的分布特征及其影响因素

利用元素分析仪对2007年获取的黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物进行了有机碳、氮含量分析.结果表明,在同一站位有机碳大体上的分布为,表层沉积物中TOC含量≤底层悬浮体中POC含量<表层悬浮体中POC含量;依据表层沉积物中TOC、TN含量和悬浮体中POC的分布,研究区可划分为5个区,依次为莱州湾西部靠近黄河口区(Ⅰ和Ⅱ...     

泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域.通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ13C)以及粒度等指标的分析,基于210Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的...     

北极拉普捷夫海夏、秋季颗粒有机碳的分布与来源

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具特色。本文基于2018年中俄第二次北极联合科考获得的悬浮颗粒物样品和水文资料,研究了夏末秋初拉普捷夫海颗粒有机碳的分布特征、来源及其影响因素。结果表明,颗粒有机碳（POC）的浓度位于35.27～1 185.58 μg/L之间,平均为172.65 μg/L。受河流输入、海岸侵蚀和海洋初级生产力的影响,表层POC浓度分布呈现近岸高、远岸低趋势;底层POC浓度分布主要受控于沉积再悬浮作用,高浓度POC出现在勒拿河三角洲的东部区域。总悬浮颗粒物浓度与POC浓度总体呈显著正相关,显示出其对POC空间分布的直接影响,且两者在底层中的相关性要高于表层,表明不同层位的POC可能存在来源差异。研究区POC的δ13C值处于?31.03‰～?25.79‰之间,表层δ13C值较底层明显偏负,且部分站位的δ13C值甚至低于周边陆源有机碳的端元,这反映了可能除陆源输入的贡献外,近海浮游植物直接利用大量陆源有机质降解产生的溶解无机碳的过程也对该区域POC的供应和来源解析具有重要的影响。     

孟加拉湾中部表层沉积物有机碳分布特征及来源

通过对孟加拉湾中部110个表层沉积物样品有机碳、氮含量及粒度进行测试分析,揭示了研究区表层沉积物平均粒径、有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳/总氮(TOC/TN)的分布特征,并讨论了其有机质来源及控制因素。结果表明,研究区表层沉积物的平均粒径值为6.2~7.6Φ,平均为7.1Φ,其分布呈现出以16°N和15°N为界南北两侧海域粒度相对较细(7Φ),中间海域相对较粗(7Φ)的特点;研究区TOC的质量分数为0.37%~1.24%,平均为0.84%,TN质量分数为0.05%~0.15%,平均为0.10%,两者分布特点相似,大致以15°N和16°N为界表现出南北两侧海域高,中间海域低的特点;TOC/TN比值为6.05~12.88,平均为8.38,中部海域比值高,南北两侧低。根据TOC/TN比值估算研究区陆源和海洋自生有机质的贡献,结果表明研究区陆源与海洋自生有机质平均相对贡献分别为60%和40%。研究区有机质的分布主要受控于有机质来源及输运方式,其中浊流输运导致的溢流沉积是其最主要的控制因素。另外,粒度、河流悬浮体的输入沉降和有机质保存条件等因素也起着重要作用。