有机碳同位素示踪古环境变化研究

对有机碳同位素示踪环境变化的原理、研究对象、取得的进展和存在的问题等进行了详细研究，认识到C～H键比C-O键有利于富集^12C，从而导致生物或有机碳δ^13C为极低的负值，使有机碳与无机碳之间存在显著的碳同位素差异。光合作用类型的不同使植物分为C3，C4和CAM3种类群，并导致不同类群的植物具有不同的碳同位素组成，C3植物δ^13C=-20‰～-32‰，平均-28‰，而C4植物δ^13C=-9‰～-17‰，平均-14‰。气候环境的差异影响了光合作用的类型和强度，使不同环境的植物类群特征不同，不仅造成植物组合的碳同位素组成不同，而且导致不同食性的动物牙齿等化石的碳同位素组成的差异，甚至相应的无机碳同位素的变化，因此生物链及其衍生物的碳同位素研究也就成为反演某一地区或某一时期气候环境的有效手段。被作为研究对象的地质记录可分为有机和无机两类，有机类主要包括树轮等植物化石、牙齿等动物化石、煤等陆相沉积有机质、海相沉积有机质、土壤(前者的衍生物)，这些研究对象分别适合于目的不同的环境研究，并获得了较好的效果。进而发现有机碳同位素在研究重大生物灭绝事件、C4植物起源、地球早期生命起源、地外生命存在与否、矿产资源形成时的有机质作用等问题上将有重要作为。     

柴达木盆地东部烃源岩的生源与沉积环境

用色谱-质谱、稳定同位素质谱等分析测试技术，对柴达木盆地东部地区寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系和侏罗系岩样进行地球化学特征分析。从饱和烃生物标志化合物特征、正构烷烃单体碳同位素分布特征等方面入手，对该区的烃源岩的生源与沉积环境作了详细研究。结果表明，柴达木盆地东部地区古生界有机质多为菌、藻类生源，少数有陆源有机质混入（主要是石炭系）。有机质多为强还原环境的海相沉积，少数为海陆过渡相沉积。侏罗系在一些地区和层段并非典型的成煤环境，而是属于滨浅湖相，少数为半深湖-深湖环境，因此具有一定的生烃能力。     

水中氯代烃单体碳同位素分析中预富集方法进展

高精度准确测定氯代烃单体碳同位素对示踪污染物来源,了解污染物的生物降解过程具有重要意义。在环境转化过程中,有机污染物的同位素组成可能是稳定不变的,也有可能发生改变。若污染物的同位素组成在迁移转化过程中不变,根据其同位素组成可以示踪污染物的来源;若同位素组成变化,根据同位素分馏结果,可以评价环境中有机污染物降解发生的可能性和程度。本文综述了固相微萃取、静态顶空进样、吹扫-捕集、多级串联技术等前处理方法与气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪(GC-C-IRMS)联用分析水中氯代烃单体碳同位素的研究进展,比较了分析方法的优缺点。液-液萃取较少用于水中氯代烃的单体同位素分析。静态顶空进样、固相微萃取、吹扫-捕集都是无溶剂富集技术,与GC-C-IRMS联用分析水中氯代烃单体同位素过程中不存在或存在小且恒定的可校正的同位素分馏,分析精度一般优于1‰,没有二次污染,降低了杂质干扰,提高了GC-C-IRMS的分辨率和分析精度,降低了检测限。从静态顶空进样、固相微萃取、吹扫-捕集,到多级串联等技术与GC-C-IRMS联用分析水中氯代烃单体同位素比值,检测限逐渐降低。目前,吹扫-捕集-GC-C-IRMS在分析水中氯代烃中应用最广泛,重现性好、检测限低。针内微萃取、管内微萃取、搅动棒吸附萃取和顶空进样吸附萃取等前处理方法与GC-C-IRMS仪联用具有一定的应用前景。     

塔里木盆地克拉通区天然气碳同位素与成熟度关系探讨

气藏中天然气碳同位素的轻重不仅反映了母质继续效应和成熟效应,同时也取决于累积、散失、混合效应。塔里木盆地３个古隆起（中、 塔北和巴楚）区的天然气均主要来自寒武系一下奥陶统烃财。塔中地区保存条件好,天然气聚集时期长,为连续聚气区,其累积效应强,碳同位素普遍偏轻;塔北和 扎塔格地区保存状况相对较差,天然气聚集期短,累积效应弱,碳同位素值重了区。塔中北皮一些奥陶第 藏由于有中上奥陶统生成的低熟气－生物气     

太湖入湖河口和开敞区CDOM吸收和三维荧光特征

应用吸收和三维荧光光谱对2007年夏季太湖入湖河口和大太湖开敞区有色可溶性有机物(CDOM)浓度及来源进行研究.结果表明,河口区和开敞区CDOM吸收系数a(355)存在显著空间差异,河口区明显大于开敞(ANOVA,P<0.001),a(355)最大值出现在大浦河口和竺山湾漕桥河几附近,最小值出现在东太湖和胥口湾.a(355)与溶解性有机碳、化学耗氧量浓度存在显著正相关.所有样品一般都含有4个明显的荧光峰,包括1个可见光区的类腐殖质荧光C峰,1个紫外光区的类腐殖酸荧光A峰,2个类蛋白荧光B峰和D峰.河口区外源输入的类腐殖质荧光非常强,最著大于开敞区(ANOVA,P<0.05).而河口区和开敞区类蛋白荧光没有显著性差异,反映开敞区除外源河流输入外,内源生物降解等对类蛋白荧光贡献增加.在河口区B、C峰的比值r(B/C)/b于1,均值为0.62±0.14、在开敞区r(B/C)除12#是0.92,其他值均大于1,均值为1.12±0.13,初步判断r(B/C)可以作为区分CDOM来源的重要参数.CDOM吸收a(355)与类腐殖质荧光C峰、A峰均存在极显著的正相关,而与类蛋白荧光相关性则明显下降,与D峰存在显著正相关,与B峰没有显著相关.     

近百年来湖泊有机碳与无机碳埋藏响应流域开发的协同变化——以石林喀斯特地区为例

有机碳和无机碳的流域输出是湖泊碳埋藏的重要驱动因子,而喀斯特地区无机碳循环具有反应迅速且对人类活动影响敏感的特点.在流域开发持续增强的背景下,喀斯特地区湖泊有机碳和无机碳的来源、含量与埋藏通量可能会出现同步变化的协同模式.本文以云南省石林喀斯特地区流域土地利用类型不同的两个中型湖泊(长湖、月湖)开展对比分析,通过对沉积物钻孔的土壤侵蚀强度(磁化率)、流域外源输入(C:N比值)、水动力(粒度)、营养盐(总氮、总磷)、藻类生产力(叶绿素色素)等代用指标的分析,结合监测数据和历史资料重建了两个湖泊环境变化的近百年历史,并定量识别了有机碳和无机碳埋藏响应流域开发的变化特征与协同模式.沉积物磁化率和C:N比值结果揭示了流域地表侵蚀和外源输入的阶段性特征,同时总氮和总磷含量记录了长湖和月湖营养水平上升的长期模式.在流域森林覆被较高(33.43%)的长湖中,全岩和有机质C:N比值分别与磁化率信号呈显著正相关(r=0.95和0.89,P<0.001),且与无机碳和有机碳含量呈显著负相关(r=-0.94,P<0.001和r=-0.52,P=0.01),反映了森林植被退化时流域碳输出的减少对沉...     

Geochemical evidence of paleogeography and paleoclimate during deposition of the 2nd Member of Kongdian Formation in Kongnan area

The 2nd Member of Kongdian Formation has been made up of a large number of oil shale and mudstone in the Kongnan aera of Huanghua depression around the Bohai Bay. In the Kongnan area, the lake basins were very large and deep during the deposition of the 2nd Member of Kongdian Formation. During that period,the lakes were sealed, uncommunieated with the sea water and the paleoclimate was very warm and wet in Kongnan area. Analyzing the content of the trace element and the rare earth element, carbon and oxygen isotope in the disquisition, The authors prove the two views correct.     

地表水中总有机碳含量测定的优化研究与应用

利用multi N/C3100型总有机碳/总氮分析仪直接测定环境水样中的总有机碳(total organic carbon,TOC)含量,简便快捷,但是能否完全去除无机碳,这对结果的准确性有一定影响。文章研究了不同吹扫时间对环境水样中TOC测定值的影响,对南京市湖泊水TOC含量进行连续6天测定。结果表明:吹扫时间为4 min时,无机碳去除完全,方法的检出限为0.05 mg/L,准确度及精密度均可满足日常生产需要。总有机碳分析仪直接测定环境水样中的总有机碳含量,简便快捷,灵敏度高,重复性好,准确可靠,适用于环境水样中总有机碳的日常测定。     

西北太平洋九州-帕劳海脊北部KPR12岩芯40万年来有机碳来源、埋藏特征及其环境响应

西北太平洋海陆相互作用强烈,受黑潮和亚洲大陆风尘输入影响显著,是研究海洋沉积物中有机碳埋藏与陆源输入、海洋初级生产力和海洋环境演化关系的理想靶区。本研究基于采自九州-帕劳海脊北部的重力活塞647 cm长的KPR12岩芯,分析了总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳稳定碳同位素组成（δ¹³C_TOC）、蛋白石（Opal）以及粒度等指标,初步探讨了近40万年来轨道尺度沉积有机碳的来源、埋藏特征及其影响机制。岩芯的TOC含量平均值为0.214%,呈冰期较高、间冰期较低的旋回特征。岩芯沉积物粒度的不同端元反映了研究区风尘输入大致呈冰期较高的趋势。岩芯的δ¹³C_TOC（-25.24‰~-21.04‰,平均值为-22.59‰）显示有机质以海源为主（约62%）,海源有机碳含量趋势与TOC的变化一致。研究区不同时期陆源物质的输入受风尘输送和黑潮的综合控制,黑潮增强可能对该区间冰期陆源有机碳贡献的升高有一定影响。岩芯中TOC与Opal含量的相关性分析表明,海洋初级生产力可能不是控制该岩芯有机碳含量变化的主要原因。冰期-间冰期旋回中的深层水通风条件、黑潮和北太平洋中层水的发育以及陆源细颗粒物质输入可能共同影响着本区沉积有机碳的降解与埋藏保存。

     

Precessional forcing of tropical vegetation carbon storage

Since the Mid Pleistocene Revolution, which occurred about one million years ago, global temperatures have fluctuated with a quasi‐periodicity of ca. 100 ka. The pattern of past change in the extent of woodlands, and therefore by inference vegetation carbon storage, has been demonstrated to have a strong positive link with this global temperature change at high and mid latitudes. However, understanding of climate systems and ecosystem function indicates that the pattern of woodland change at low latitudes may follow a fundamentally different pattern. We present output from the intermediate complexity model GENIE‐1, comprising a single transient simulation over the last 800 ka and a 174‐member ensemble of 130 ka transient simulations over the last glacial cycle. These simulations suggest that while vegetation carbon storage in mid–high northern latitudes robustly follows the characteristic ca. 100 ka cycle, this signal is not a robust feature of tropical vegetation, which is subject to stronger direct forcing by the precessional (21 ka) orbital cycle (albeit with a highly uncertain response). We conclude that the correlation of palaeoenvironmental records from low latitudes with global temperature change must be done with caution. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.