高能偏振能量色散X射线荧光光谱仪特性研究及地质样品中主微量元素分析

高能偏振能量色散X射线荧光光谱仪由于其高能特性为包括重金属和稀土元素在内的原子序数较大的重元素分析带来了新的契机。本文应用高能偏振X射线荧光光谱仪（HE-P-EDXRF）建立了土壤、岩石和水系沉积物中主微量元素分析方法,对分析线的选择、谱线重叠干扰校正及基体校正模式等进行了探讨,并用不确定度对方法进行了评估。研究表明：①原子序数较大的微量元素选取Kα线作为分析线,谱线重叠干扰较少,有利于获得谱峰净强度,甚至La、Ce和Nd等稀土元素也能够准确测定;②合适的基体校正方法能够改善标准曲线拟合效果;③微量元素Ba和稀土元素La、Ce等,HE-P-EDXRF方法检出限具有明显优势,而对于轻元素WDXRF方法检出限更低;④检验样本除Na₂O、MgO、P和Sm外平均相对误差均在15%以下,微量元素相对平均误差在2.40%~16.3%之间,除Cu和Yb外其余微量元素准确度结果显著优于WDXRF;⑤根据欧盟和国际上不确定度的评估方法,除V和Th外,其他微量元素与有证标准物质的认定值间不存在显著性差异。综合来看,本方法更适用于分析岩石、土壤和沉积物等常规地质样品中的微量和稀土元素,解决了此类样品中微量元素对ICP-MS等需复杂化学前处理的分析方法的依赖。     

水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)生长周期中腐殖酸的释放特性

由于严重的水体富营养化,太湖长期暴发蓝藻水华,这些蓝藻在代谢及消亡过程中大量释放包括腐植酸在内的有机物,不仅影响供水水质,并且进一步加重了水华程度.以太湖水华优势藻种——水华微囊藻(Microcystis flos-aquae T34)为研究对象,对藻株生长周期中的藻细胞、浮游细菌进行计数,并使用TOC仪与三维荧光光谱对培养液中提取的腐殖酸进行定量与定性分析,探究水华微囊藻在生长过程中藻细胞密度、浮游细菌密度与腐殖酸浓度的变化规律.结果表明,培养液中腐殖酸浓度的变化趋势与细菌数量变化趋势一致,但与细菌数量曲线拐点相比,腐殖酸浓度曲线拐点出现两周的延迟.腐殖酸产量在藻细胞对数期较低,当水华微囊藻进入稳定期与衰亡期后,腐殖酸大量产生,其浓度迅速增加,最高可达到28.6 mg/L.根据三维荧光光谱分析,水华微囊藻所产生的腐殖酸特征峰出现在(235~245 nm)/(380~425 nm),属于类富里酸荧光峰.本研究初步探究蓝藻与水体腐殖酸之间的关系,为水体腐殖酸来源的研究提供了新的思路.     

氢化物发生-电感耦合等离子体发射光谱法测定铀矿地质样品中痕量硒

采用氢化物发生技术测定地质样品中的硒时,需要考虑样品的溶解、Se价态的预还原以及抑制共存离子的干扰。本文采用硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸体系快速溶解样品,直接加入浓盐酸煮沸将六价硒还原为四价硒,将氢化物发生器与电感耦合等离子体发射光谱仪联用测定了铀矿地质样品中的痕量硒。样品中除了Cu2+其他离子的含量均不干扰硒的测定,通过在试液中加入铁盐溶液或在硼氢化钠还原剂中加入铁氰化钾抑制了Cu2+的干扰。方法检出限为0.12μg/L,精密度(RSD)小于5%。与前人报道的方法相比,本方法检出限较低,操作简单快速,冲洗30 s可消除记忆效应,适合批量铀矿地质样品中痕量硒的测定。     

Heterologous expression of acyl-ACP desaturase （FAB2） from Chlamydomonas reinhardi in Escherichia coli and its expres- sion features in response to different temperature and salinity stresses

脂肪酸去饱和酶（fattyaciddesaturase）是不饱和脂肪酸合成途径的关键酶,催化脂肪酸链的特定位置脱氢形成双键,其通过引入双键调节脂肪酸不饱和度,以适应周围环境的变化。菜茵衣藻（Chlamydomonasreinhardtii）质体酰基一酰基载体蛋白去饱和酶（plastidacyl—ACPdesaturase,FAB2）在△9位脱氢,催化脂肪酸中第1个双键的形成。本文首先在大肠杆菌中异源表达了FAB2,另外将其氨基酸序列与其他高等植物、微藻、真菌等进行了多序列比对以及系统进化分析,推测其与高等植物亲缘关系更近。利用定量RT-PCR技术研究了衣藻FAB2基因不同胁迫条件下的表达模式,结果表明4℃＋0％NaCl,25℃＋1％NaCl胁迫条件下FAB2基因表达量都有一定程度升高。     

X射线荧光光谱法分析地质样品的应用技巧

X射线荧光光谱法(XRF)具有制样简单、绿色环保、可同时测定多个元素等特点,被广泛应用于勘查地球化学分析领域中,其中粉末压片XRF是快速经济的主导方法。然而在大批量实际样品测试中,如果分析者选择测量条件不当或者校正标准曲线不合理,就会导致测量结果的粗大误差甚至测出不合逻辑的数据。本文对地质样品中的主要元素在测试中容易出现的技术问题作一具体分析:以钒元素为例,用实验说明探测器的选择对于测量结果的重要性,采用SC探测器可将V Kα线与Ti Kβ线分开,而采用SC+PC探测器两元素的谱线发生重叠;以硅酸盐中铁元素为例,描述了不同的回归标准曲线对测量结果的影响;对地质样品中低含量铌、钽的测定,标准曲线要根据实际情况合理回归,并将测试后的样品与化学方法对照,结果相符。同时提出了硅酸盐、碳酸盐等地质样品的测量问题。对于土壤、水系沉积物、岩石地质样品,一些元素之间会产生相互干扰,以常见的造岩元素钛为例,用实验证明铝和铁对钛的谱线确实有增强和吸收效应;对于常见的碳酸盐类样品,氯和铬的测量要考虑氧化钙的吸收增强效应,必须添加氧化钙作为其吸收增强校正项,才能保证测量结果可靠。针对硫元素的测定,除了受到硫赋存状态的影响,样品污染问题也是影响因素之一,需要避免空气、实验室环境以及分析过程中对样品的污染。本文针对一些典型元素XRF分析提出的具体测量方案,应用于实际地质样品测试可以获得满意的效果。     

潮间带大型海藻孔石莼和鼠尾藻对铜胁迫的生理响应

以潮间带大型海藻孔石莼(Ulvapertusa)及鼠尾藻(Sargassumthunbergii)为试材,研究了不同Cu~(2+)浓度(0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mg/L)胁迫下海藻中叶绿素含量、光合特性和ATP酶活性的响应变化。结果表明,随Cu~(2+)浓度增加,孔石莼及鼠尾藻的光合色素含量、叶绿素荧光参数包括光能利用效率(alpha)、最大相对电子传递速率(rETRm)、半饱和光强(IK)及PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)随胁迫浓度升高均呈下降趋势,其中孔石莼F_v/F_m下降幅度更大;2种海藻中Na~+K~+-ATP及Ca~(2+)Mg~(2+)-ATP酶活性总体上随Cu~(2+)浓度的升高亦呈降低趋势,且孔石莼降低幅度尤为显著。这些结果表明,随胁迫程度加剧,孔石莼及鼠尾藻光合作用受抑,代谢酶活性降低,藻体遭受不可逆的严重损伤,处理体现出较明显的剂量效应;二者相比,鼠尾藻相比孔石莼对铜胁迫具更强的耐受性;叶绿素荧光参数F_v/F_m测定结果极其稳定且与胁迫程度相关极显著,可作为海藻生长及生理代谢对重金属耐受性的有效评价指标。     

长江三峡坝区花岗岩风化壳化学元素迁移特征

在长江三峡坝区河谷不同地貌部位系统采样的基础上，通过X射线荧光光谱的化学全量分析及各元素迁移率特征值和强度值的详细计算，揭示出不同地貌部位各化学元素的迁移规律：（1）长期淹没于水下的河床风化壳，易溶的CaO,MgO发生相对富集的现象，Al2O3却呈减少的趋势；Fe2O3的富集率最大；（2）季节性被水浸没的河漫滩风化壳，还出现了K2O，MgO含量相对富集的现象；（3）谷坡风化壳是典型的北亚热带地带性风化壳，处于化学风化早期到中期的过渡阶段；（4）在各种地貌的风化壳中6．5深度是一个特殊的层位，K2，Na2O对抗现象最为明显， 即为Na2O相对富集，K2O相对减少。     

塔里木盆地北部油气地球化学特征及异常成因探讨

为了发挥油气化探“迅速掌握全局快速缩小靶区”的战略性作用,服务油气化探全国扫面计划,选择塔里木含油气盆地北部开展低密度(1点/25 km²)油气地球化学填图试点。油气化探填图指标土壤酸解烃、顶空气轻烃、荧光光谱、紫外吸收光谱和蚀变碳酸盐在大型油气田、油气富集区带上方均发育地球化学省异常,异常平面空间分布与地下油气富集区带具有良好的套合关系,对油气富集具有指示意义。区域性的荧光光谱等指标异常浓集中心沿轮台断裂等主干断裂带分布,与地下断裂位置良好的匹配性指示了油气大规模的运聚。甲烷碳同位素证实研究区油气地球化学省异常成因为热解成因,土壤样品三维荧光光谱发育共性峰,三维荧光光谱指纹特征反映了近地表土壤烃类异常与地下油气运移和油气藏类型相关。塔里木盆地北部地区油气地球化学填图试点结果表明,大型盆地可以采用甚低密度油气地球化学填图技术,圈出寻找大、中型油气田和油气富集区带的异常区,发挥油气化探“迅速掌握全局快速缩小靶区”的战略性作用。     

干旱胁迫下不同地理种源蒙古沙拐枣(Calligomum mongolicum)光合及荧光特性比较

以3个地理种源(武威、张掖、酒泉)蒙古沙拐枣(Calligomum mongolicum)两年生苗木为试材,研究干旱胁迫对其光合及荧光参数的影响,并采用投影寻踪法对其进行了抗旱性评价。结果表明:干旱胁迫导致3个地理种源蒙古沙拐枣光合作用均有所下降,但下降幅度不同,尤其在张掖和酒泉种源间差异显著(p0.05)。在重度干旱时,3个种源的光合速率(Pn)酒泉武威张掖,蒸腾速率(Tr)张掖武威酒泉,气孔导度(Gs)酒泉武威张掖。干旱胁迫下,3个地理种源蒙古沙拐枣的荧光特性表现为初始荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(qN)升高,最大光学效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(ФPSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)降低。在重度胁迫下,3个种源的Fo和qP大小排序分别为张掖武威酒泉,Fv/Fm、ФPSⅡ和qN为酒泉武威张掖。以投影寻踪法对3个地理种源蒙古沙拐枣的抗旱性排序结果为酒泉武威张掖。     

波浪环境下多孔射流水动力特性试验

为了研究波浪对多孔射流运动和稀释过程的影响,采用粒子图像测速（PIV）及激光诱导荧光（LIF）量测系统对波浪环境下多孔射流的速度场和浓度场进行了测量。结果表明:在波浪环境下多孔射流可分为3个区域,即初始区、过渡区和混合区。在初始区,各孔射流保持各自的射流特征,相互影响较小;在过渡区,各孔射流发生分叉,并在孔与孔之间相互叠加,形成若干个汇流点,平均速度和平均浓度的峰值从射流轴线位置向汇流点处偏移;在混合区,多孔射流相互融合,其平均速度和平均浓度呈现单一的“坦峰”分布,形式上表现为单孔射流的水动力特征。通过对比分析发现,波高和周期的增大以及射流初始速度的减小可使汇流点的位置向下偏移,多孔射流将更快地进入过渡区和混合区。