透明胞外聚合颗粒物碳输运新途径

目前大家普遍认为,透明胞外聚合颗粒物(Transparent Exopolymer Particles,TEP)因其独特的凝聚效应导致碳通量向海底输出。但是,近几年的研究表明TEP不仅影响了碳沉降途径,其本身能够悬浮甚至向海水表层迁移,导致其在海洋微表层(Surface Micro-layer, SML)积累,最终显著影响海洋表层碳通量。TEP和其他颗粒物聚集形成凝聚物后,其运动趋势则由凝聚物中TEP的含量占比,即最终颗粒物密度所决定。一个新的值得注意的现象是,密度低的TEP通过与其他微粒聚合形成表面活性物质(Surface-active Substances, SAS),会在海洋–大气界面形成薄膜,显著影响海–气CO₂交换通量,甚至对全球气候变化造成影响。     

A Stable Carbon Isotope Study of the Food-web in a Freshwater-deprived South African Estuary, with Particular Emphasis on the Ichthyofauna

The importance of macrophytes as food sources for estuarine nekton is unclear. Previous carbon isotope investigations in the macrophyte-dominated, freshwater-deprived Kariega Estuary showed that the bivalveSolen cylindraceusdid not utilize the dominant estuarine macrophytes found within the estuary as a primary food source. This finding prompted questions as to what the nekton of this estuary utilize as primary energy sources. δ¹³C analyses of the principal autochthonous and allochthonous primary carbon sources, as well as the dominant invertebrate and fish species, indicate that there are two main carbon pathways within the Kariega Estuary. The littoral community, which incorporates the majority of crustaceans, gobies, mullet and a sparid, utilizes δ¹³C enriched primary food sources namelySpartina maritima,Zosteracapensis and epiphytes. The channel fauna, which includes the zooplankton, zooplanktivorous and piscivorous fish, utilizes a primary food source depleted in δ¹³C, which is most likely a mixture of phytoplankton, terrestrial plant debris and C₄macrophyte detritus. The C₃saltmarsh macrophytesSarcocornia perennisandChenolea diffusa, as well as benthic microalgae, appear to be less important as primary food sources to the nekton of the Kariega Estuary.     

30ka以来南海东北部陆坡坡底沉积有机质的长链正构烷烃特征及其古植被意义

为探寻南海深海平原区的有机质组成特征、来源及其所反映的古气候/环境演化信息, 对南海东北部深水区的ZSQD289沉积柱状样品进行了正构烷烃组成及其单体稳定碳同位素的相关分析, 结合孢粉鉴定结果, 重点探讨该沉积区末次冰期以来陆源输入变化、源区的古植被演化及其气候响应因素。结果表明:30ka以来, 南海东北部深海陆坡坡底的沉积有机质以洋/陆混源为特征, 且以海洋自生生产力贡献为主, 其生源贡献存在明显的冰期/间冰期旋回变化特征, 冰期时陆源有机质输入明显高于全新世间冰期; 其陆源有机质应该主要由台湾南部河流输入, 在低海平面时通过海底峡谷搬运至此, 其过程中可能受到西太平洋底流和黑潮的影响。该沉积源区植被演化经历了C3/C4植物互为消长的变化过程, 但30ka以来主要还是以C3植物占优势, 由此推测末次冰期以来源区(台湾岛南部)不存在明显的干旱化, 冰期虽然温度较低但气候比较湿润。     

东北地区五大连池湖相沉积物正构烷烃和单体碳同位素特征及其古植被意义

对中国东北地区小兴安岭与松嫩平原过渡带五大连池青石钻孔湖相沉积物进行了有机地球化学分析,检测出丰富的正构烷烃生物标志化合物.本文主要讨论了正构烷烃的分布及其单体碳同位素组成特征.正构烷烃具有前峰型和双峰型两种分布特征,表明其有机质为混合来源,包括低等菌藻类生物和陆生高等植物输入.正构烷烃的分布特征表明,自35.2ka B.P.以来,nC27/nC31和ACL指标共同记录了东北地区小兴安岭与松嫩平原过渡带的植被以草本为主.对C27、C29和C31长链正构烷烃进行了单体碳同位素测定,并利用二元模式估算了C3和C4植物相对生物量,结果表明,自35.2ka B.P.以来,研究区的植被以C3植物为主.期间在典型冷暖气候事件中,受温度变化的影响,C3/C4植物的相对生物量有明显的变化,在全新世大暖期(6.0ka B.P.),受温度升高影响,C3植物的生物量显著减少,C4植物的生物量则明显增加;而在两次典型冷气候事件(中全新世降温事件8.2ka B.P.和新仙女木事件12.9ka B.P.)时期,受温度降低影响,C3植物的生物量有增加的趋势,C4植物的生物量则相对呈减少的趋势;在末次冰盛期21.0ka B.P.时,受明显低温特征的影响,C3植物生物量高达80.0％,这可能是当时低温的气候特征抑制了C4植物的生长.研究结果对探索我国东北地区C3/C4植物分布格局,并为评估未来气候演化对该地区植被格局和农业生产的影响提供科学依据.     

碳酸酐酶胞外酶影响下的岩溶湖泊微藻碳汇研究

以岩溶湖泊——红枫湖的微藻为研究对象,通过添加两种标记稳定碳同位素组成的无机碳进行室内模拟岩溶环境条件;并通过添加不同浓度的乙酰唑胺（AZ）,来模拟岩溶湖泊中碳酸酐酶胞外酶活性差异的各类微藻。重点监测微藻蛋白质含量及其稳定碳同位素组成变化等指标,计算其对不同来源无机碳的吸收利用份额,并结合微藻的生物量生长指标,最终计算出碳酸酐酶胞外酶活性差异的各种微藻的碳汇能力。结果显示：在岩溶湖泊的自然水体中,碳酸酐酶胞外酶活性强的微藻碳汇能力是缺乏碳酸酐酶胞外酶的微藻碳汇能力的5倍。碳酸酐酶胞外酶对微藻光合碳汇能力的影响显著。     

岩溶水库热结构变化对水体溶解无机碳及其同位素的影响过程

以中国南方亚热带地区典型的地下水补给型水库——大龙洞水库为对象,于2018年1月、4月、7月、10月、12月分别在上、中、下游三个监测点进行采样,探究水库热结构变化对于水体无机碳及其同位素的影响过程及机理。结果表明：（1）大龙洞水库水体在一个水文年中呈现周期性的混合期—分层期—混合期的热结构变化,4月热分层开始显现,7月逐渐显著呈现完整的热分层,10月以后热分层逐渐消失,水体逐渐实现混合;（2）水体热分层是溶解无机碳（DIC）浓度与碳稳定同位素（δ¹³C_DIC）值变化的主要驱动力。表水层中DIC主要受水—气界面二氧化碳脱气、水生生物光合作用控制,其DIC浓度与δ¹³C_DIC值分别为3.22 mmol·L⁻¹和−9.15‰;温跃层中DIC主要受有机质降解过程影响,其DIC浓度与δ¹³C_DIC值分别为3.43 mmol·L⁻¹和−9.70‰;底水层中DIC主要受碳酸盐沉淀过程影响,其DIC浓度与δ¹³C_DIC值分别为4.32 mmol·L⁻¹和−11.89‰;（3）三种过程伴随水库热结构的变化而变化,驱动DIC浓度及其同位素的变化梯度 G (DIC)与 G (δ¹³C_DIC)的变化,表现为底水层＜表水层＜温跃层。热分层结束进入混合期后,DIC浓度与δ¹³C_DIC值的时空差异均逐渐消失,最终表现出DIC浓度与δ¹³C_DIC值的均一化。     

耕作措施对陕西耕作土壤碳储量的影响模拟*

鉴于农业生态系统土壤有机碳(SOC)平衡对中国农业可持续发展的重要性,文章以陕西农业生态系统为对象,整合农业生物地球化学模型(DNDC)与陕西农业地理信息系统数据库,利用陕西地区气象和作物资料,对陕西省2000年作物生长发育和土壤碳循环进行了模型模拟,实例探讨了耕作管理对土壤碳储量的影响,并由此评价生物地球化学模型在气候变化、土壤性质及农业耕作管理措施对土壤碳含量影响方面的预测能力。敏感性分析表明土壤性状,尤其是初始有机碳含量是影响模型区域尺度模拟的最主要敏感因素。区域模拟使用灵敏系数分析法,分别采用敏感因子的最大、最小值驱动模型在每一模拟单元内的运算,以产生一个土壤有机碳变化的范围值,土壤有机碳变化的真实值应以较大机率包含在这一范围内。分析模拟结果可以得出3点结论: 1)2000年陕西耕作土壤总有机碳储量约为103TgC,是一个大气CO₂源,向大气释放碳0.5TgC; 2)提高作物秸秆还田率是提高陕西农田碳库储量的有效可行措施,将作物秸秆还田率从当前的15 ％ 提高到50 ％ 或90 ％ 会使陕西农田土壤从大气CO₂源转变为汇,每年分别增加土壤有机碳库储量0.7TgC或2.1TgC; 3)施用有机农肥(500kg/hm²)也会增加土壤碳输入,从而提高土壤碳储量,使陕西农田系统转变为较弱的碳(C)源,每年可多固定0.2TgC。     

Dynamics and interaction of organic carbon, turbidity and bacteria in a karst aquifer system

The dynamics of organic carbon (OC), turbidity, faecal indicator bacteria and physicochemical parameters was studied in a karst system near Yverdon, Switzerland. Online measurements and sampling were done at a swallow hole draining an agricultural surface (the input), and two groups of springs (the outputs) that often show bacterial contamination. A fluorescent tracer that was injected into the swallow hole during low-flow conditions first arrived at the springs 10–12 days after injection; the total recovery rate was 29%. Previous tracer tests during high-flow conditions gave shorter travel times. After a major rainfall event, a primary turbidity peak was observed at the springs. It coincides with the rising limb of the hydrograph, indicating remobilisation of autochthonous particles from the aquifer. A secondary turbidity peak occurs several days later, suggesting the arrival of allochthonous particles from the swallow hole. Wider peaks of OC and bacteria were observed simultaneously. Applying methods from molecular microbiology (PCR-DGGE) allowed characterisation of the bacterial communities at the swallow hole and the springs. The results demonstrate that the swallow hole is an important source of groundwater contamination, while its contribution to aquifer recharge is insignificant. OC appears to be a better indicator for bacterial contamination than turbidity.     

一种获取包裹体内压的新方法——二氧化碳拉曼光谱法

对CO2的拉曼光谱特征做了介绍，特别指出了CO2费米共振峰随温度和压力的变化特点。利用CO2费米共振峰与密度的关系，结合状态方程对山东昌乐一临朐地区的火山岩包裹体进行了研究，获得了该地区火山岩包裹体的现实内压。结果表明，该地区包裹体的现实内压主要集中在5．75—18．29MPa。简单恢复了包裹体的形成深度，经与前人研究成果对比，显示该方法具有一定的可靠性。这种方法可以作为获取合CO2包裹体内压的一种新方法。     

稳定同位素示踪东北地区晚更新世真猛犸象的摄食行为

真猛犸象（Mammuthus primigenius）是晚更新世古北界最典型的动物之一,曾广泛分布于欧亚大陆和北美地区。了解真猛犸象的食物结构对探讨其演化乃至灭绝极具科学意义。目前,通过真猛犸象化石及伴生动物群的C、N稳定同位素分析揭示真猛犸象的食物结构,国际上已有不少报道,却缺少东亚地区的研究案例。为此,本文以黑龙江省大庆博物馆馆藏的东北地区晚更新世真猛犸象及伴生动物群的骨骼化石为研究对象,开展了包括真猛犸象、披毛犀、马科、牛科等9种33个个体的C、N稳定同位素分析。研究结果显示：在所有动物中,真猛犸象具有最高的δ¹⁵N值,高于植食和肉食动物。显然,与其他动物相比,真猛犸象具有独特的摄食行为,可能受到生态环境、生理特点、食粪行为等多个因素的影响。结合国际上已发表的关于真猛犸象化石的同位素数据,笔者发现：真猛犸象的食物来源较为稳定,食物专门化程度较高。由此可见,真猛犸象具有的独特摄食行为,可能是其不能很好适应更新世晚期环境和气候变化而造成灭绝的动因之一。