同步辐射技术在大气环境生物监视器中的应用研究

基于同步辐射先进光源为研究平台, 探讨了苔藓植物监视大气污染的机制. 使用同步辐射X射线显微成像技术, 观测了苔藓植物细胞超微结构的变化. 使用同步X荧光微探针对苔藓组织表面和茎干剖面进行微区扫描测定, 获取了苔藓植物叶面和茎断面Pb, Cu, Fe, Ni, Mn, Zn, Ca, K等元素的精细分布. 结果表明, 苔藓植物对环境重金属污染十分敏感且具有较强的富集能力, 环境污染会导致苔藓植物体细胞损伤、超微结构变化和生长发育滞缓等一系列影响. 在遭受污染情况下, 叶表吸附和富集了过量的Fe, Ni, Pb等金属离子, 同时抑制了植物对K, Ca, Zn等微量营养元素的正常吸收.     

砷超富集植物中元素的微区分布及其与砷富集的关系

通过同步辐射X射线荧光方法(SRXRF)研究As超富集植物大叶井口边草(Pteris Cretica L var nervosa Thu)根、叶柄和叶片(羽片)中As及其他10种元素的微区分布和As的吸收及转运特点. 结果表明, As在根部具有向维管柱转运的趋势, 在叶脉中具有向近轴皮层转运的趋势, 但是在叶柄中却被限制在维管柱中. 在羽叶中As主要富集在叶肉组织中, 叶表皮细胞的As含量相对较低. 在羽叶、叶脉和叶柄中, As的微区分布与K, Ca, Mn, Fe, Cu和Zn等阳离子元素分布规律非常相似, 它们在转运过程中很可能存在协同作用, 但是在羽叶中As与Cl和Br存在显著的竞争关系或拮抗作用.     

油源对比微量元素新指标研究

油源对比微量元素地球化学示踪是油气地球化学领域的前沿科学问题.以准噶尔盆地二叠系风城组碱湖含油气系统为例,对此进行了探索研究.通过对烃源岩和原油样品的微量元素组成进行电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)分析和系统对比,发现检出的33个常见微量元素中,过渡族金属元素(Ti、V、Cr、Ni、Cu、Zn、Mn和Zr)、碱土金属元素(Sr和Ba)和非金属元素(B和As)在烃源岩与原油间具有较好的继承性,展示出油源对比和示踪意义,但由源到油,元素含量下降0.3～1141倍,差异富集特征显著,表明不能直接简单应用于油源对比.分析认为,微量元素从源到油的差异富集主要受控于微量元素以有机络(螯)合物或无机盐离子形式在有机质成烃演化与成藏过程中的动态分配. Ni和部分V以N–Ni/V键合于卟啉化合物,受油气运移影响小,相对稳定;大部分V以难溶矿物相赋存,油气初次运移时优先富集于烃源岩; Cr、Cu和Zn与有机酸中O/S原子络合,但在油气二次运移过程中化学键容易破裂; Mn、Zr、Ti、Sr和Ba主要以矿物相赋存于...     

内蒙古大井锡多金属矿床流体成矿作用研究: 单个流体包裹体组分LA-ICP-MS分析证据

应用LA-ICP-MS分析方法进行大井矿床中心部位的锡铜矿体及黄岗梁矿床锡矿体萤石及石英中单个包裹体流体组分分析, 以包裹体流体中微量元素Rb/Sr, Sn/Cu等比值追踪大井矿床富铜及富锡流体的来源与演化. 研究结果表明大井矿床富铜流体Cu > Sn, Sr > Rb几至几十倍, 相对富集Na, 主要产出于萤石中, 流体可能来源于深源较基性岩浆. 富锡流体Sn > Cu, Rb > Sr几至几十倍, 相对富集K, 产出于石英及萤石中, 流体可能来源于浅源的花岗岩浆. 富锡与富铜两种流体在中低温-低盐度阶段强烈叠加富集成矿, 形成大井矿床中心部位锡铜富矿体, 解决了前人研究中难于解决的富锡、富铜流体成矿机理问题.     

上海市灰霾天大气颗粒物浓度及富集元素的粒径分布

利用电称低压冲击仪(electric low pressure impactor,ELPI)在线监测上海市灰霾天和非灰霾天大气颗粒物浓度的粒径分布,并收集0.03～4.4μm粒径段的大气颗粒物.用同步辐射X荧光分析其中K,Ca,Ti,Mn,Cr,Ni,Cu,S,Cl,Zn,As,Pb和Fe等13种元素的粒径分布特征;以Fe为参比元素,根据富集因子定性确定各元素在灰霾天和非灰霾天的污染特征.结果显示,大气颗粒物的质量浓度在灰霾天显双模态结构,在非灰霾天显单模态结构;灰霾天大气颗粒物的粒子数浓度在0.07～0.3μm粒径段内出现明显的峰值.K,Ca,Ti,Cl,Mn,Cr,Zn,As,Pb在非灰霾天显单模态结构,在灰霾天除了K仍显单模态结构外,其余均显双模态结构;Ni,Cu和S在非灰霾天显双模态结构,在灰霾天除Ni出现三模态结构外,仍显双模态结构,但3个元素峰值在非灰霾天和灰霾天变化明显.K,Ca,Ti的富集因子在非灰霾天和灰霾天均为1左右,Mn,Cr的富集因子也小于10,表明K,Ca,Ti,Mn和Cr来自自然源;Cl,Pb,As,Ni,Cu,S,Zn的富集因子在非灰霾天和灰霾天均远大于10,且Ni,Cu,S,Zn的富集因子在灰霾天明显大于在非灰霾天的值.     

塔里木库车坳陷含油、气储集岩连续抽提和油、气包裹体成分分析

通过对库车坳陷17个含油、气储集岩样品自由态、束缚态油和气组分及油、气包裹体的GC和GC-MS分析，结果表明油、气包裹体分子地球化学特征明显不同于自由态．油、气组分（现今油、气组分）．和现今油、气组分相比，油、气包裹体具有较高的Pr/nC¹⁷和Ph/nC¹⁸比值；较低的Pr/Ph、藿烷／甾烷、C₃₀重排藿烷／C₃₀藿烷、Ts/Tm比值和C₂₉Ts萜烷相对含量，较高的成熟度(即C₂₉甾烷20s(20R+20S)比值较高),并且和塔北、塔中的海相原油具有很好的对比性．束缚态油、气组分的地球化学特征则介于油、气包裹体和现今油、气组分之间．上述结果表明，库车坳陷含油、气储集岩具有两期油、气注入过程，早期注入的油、气组分来自下古生界（寒武－奥陶系）海相烃源岩，而晚期注入的油、气组分来自中生界陆相烃源岩，以陆相油、气组分为主．     

2000年我国沙尘暴的组成、来源、粒径分布及其对全球环境的影响

沙尘暴期间总颗粒物高达约6000μg.m^-3,比平日高近30倍,主要污染源元素As,Sb,Se的富集系数比平日更高,主要污染不仅来自于北京局部地区,而且来自于其长距离传输过程中的区域污染源,污染源元素Pb,Zn,Cd,Cu相比于平日富集系数下降,主要来源于北京地区自身Al,Fe,Sc,Mn,Na,Ni,Cr,V,Co等9种元素的富集系数均接近于1,主要来自于地壳源。S在沙尘暴中含量高达10μg.m^－3,比平常高出4倍,主要来源于长期传输过程中由气体到气溶胶的转化。沙尘暴饮食包含有大量的细粒子,粒径小于2．1和9．0μm的部分分别占总量的16．1％和76．9％,值得注意的是在沙尘暴中检测出Fe(Ⅱ）,Fe（Ⅱ）为大洋表层水带去可供生物吸收的营养元素Fe,从而导致表层生物二甲基硫排放的增加,大气中的铁和硫的相互耦合及其正反馈过程是值得进一步探讨的影响全球气候变化的重要机制之一。     

大别山黄镇榴辉岩锆石的微区微量元素分析:榴辉岩相变质锆石的微量元素特征

对大别山黄镇朱家冲榴辉岩锆石进行了阴极发光显微结构分析，确定出核部原岩岩浆锆石和边部的变质增生锆石。在此基础上利用激光探针等离子体质谱对不同区域进行了微量元素测定。结果表明原岩锆石和变质增生锆石具有不同的微量元素组成。原岩锆石的微量元素含量高且变化范围大；变质锆石的重稀土元素含量低（132．2－197．6μg/g），重稀土的分异程度小（Yb/Gd)CN=8.6-11.9)，说明变质锆石与富集重稀土的石榴石平衡结晶，边部锆石的Nb,Ta含量为Nb/Ta值分别为0．5－1．4μg/g，0．7－1．5μg/g和0．3－1．3，明显低于核部(Nb和Ta的含量分别为3．8－19．7和2．7－12．1μg/g，Nb/Ta值为1．0－4．6）。这一结果证明边部的变质锆石Nb,Ta特征是与榴辉岩中的峰期变质矿物金红石平衡结晶的结果。锆石的稀土元素配分配模式和Nb,Ta等微量元素特征表明，边部的变质锆石形成于榴辉岩相变质作用期间，因此， 锆石的微量元素可以为锆石的形成环境提供新的制约。     

沁水盆地煤层气富集单元划分

根据煤层气的特殊性和复杂性，结合中国煤层气的分布情况，将中国煤层气富集单元划分为含气区、含煤层气盆地、富气区、富气带和煤层气藏(田)五级．在这一序列划分方案中首次提出盆地是煤层气富集单元中的重要一级，认为没有煤层就没有煤层气，没有盆地就没有煤层气藏．因此，“盆地”是煤层气藏赋存的重要单元．依据沁水盆地的地质条件和煤层气分布状况将其划分为沁南富气区、东翼斜坡带富气区、西翼斜坡带富气区、西山富气区、高平-晋城富气区等5个富气区．其中沁南富气区是勘探前景较好的富气区．     

燃煤残灰颗粒物中主量元素的粒径分布

在电加热沉降炉中进行了三个不同煤种的燃烧实验, 研究了主量元素Al, Si, S, P, Na, Mg, K, Ca和Fe在残灰颗粒物(>0.4 µm)中的粒径分布. 结果发现, 在所研究的粒径范围内, Al, Si的浓度随粒径减小而降低, S, P的浓度随粒径减小而升高, 而Na, Mg, K, Ca和Fe的分布没有一致的趋势. 研究显示描述痕量元素粒径分布的沉积模型对于主量元素也同样适用. 模拟结果表明难气化元素Al, Si的粒径分布主要受气化元素在颗粒表面沉积的影响; S和P主要发生气化, 表面凝结、反应或吸附等沉积过程决定了它们在颗粒物中的分布; Na, Mg, K, Ca和Fe在颗粒物中的分布机理相对复杂.     

光外差－速度调制光谱技术

介绍了光外差－速度调制光谱技术（OH-VMS），并采用该技术获得了近红外波段的O₂⁺ 和O₂^- 转动光谱．理论上分析了OH-VMS信号线型为高斯线型的二次微分线型、该技术的测量灵敏度为3.5×10^-8(1s)，与实验结果一致．     

化学风化作用中的微量元素地球化学--以江西龙南黑云母花岗岩风化壳为例

对江西龙南黑云母花岗岩风化壳中常量元素、微量元素和REE的含量、分布及迁移规律的研究发现: 风化过程中的主要矿物学变化为长石→蒙脱石,伊利石→高岭石,埃洛石→硅铝土. 活动性元素为Na, Ca, Si, P, V, U, Sr, 而Ti, Al, Fe, Sc, Th, Zr, Hf保持稳定. 除Zr/Hf, Nb/Ta, Th/Sc, Zr/Nb和Sm/Nd外,其他微量元素比值都发生了变化. REE和Y在剖面内重新分布,风化样品稀土配分模型在继承母岩特征的同时,发生了一系列分异. 总体而言,化学风化程度是影响风化剖面中矿物成分、主要和微量元素含量、分布的关键因素,在根据沉积物矿物和微量元素分布研究源区特征时,应充分考虑到源岩化学风化的程度.     

化学风化作用中的微量元素地球化学——以江西龙南黑云母花岗岩风化壳为例

对江西龙南黑云母花岗岩风化壳中常量元素、微量元素和REE的含量、分布及迁移规律的研究发现: 风化过程中的主要矿物学变化为长石→蒙脱石,伊利石→高岭石,埃洛石→硅铝土. 活动性元素为Na, Ca, Si, P, V, U, Sr, 而Ti, Al, Fe, Sc, Th, Zr, Hf保持稳定. 除Zr/Hf, Nb/Ta, Th/Sc, Zr/Nb和Sm/Nd外,其他微量元素比值都发生了变化. REE和Y在剖面内重新分布,风化样品稀土配分模型在继承母岩特征的同时,发生了一系列分异. 总体而言,化学风化程度是影响风化剖面中矿物成分、主要和微量元素含量、分布的关键因素,在根据沉积物矿物和微量元素分布研究源区特征时,应充分考虑到源岩化学风化的程度.     

生命必要元素

元素的宇宙丰度分布图型,可以用星球里发生的已知核反应途径来解释。H、C、N、O、Na、Mg、P、S、Cl、K和Ca,这十一种原子量很轻的元素构成生命物质的大部分组分。它们属于周期表中原子序数最低的20个元素,同时也是宇宙中最丰富的元素。生命非必要的轻元素,除了惰性气体之外,就是Li、Be、B(硼对某些植物是必需的)和Al。另外许多元素也确认是必要的,例如F、Si、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Se、Mo、Sn和I,对温血动物是必需的。大部分必要的微量元素是d轨道未填满的过渡族金属。原子序数大于碘(I=53)的39个元素,已经表明没有任何生理学上作用。发生在远古时代的海洋微生物灭绝一事中,微量元素可能起了重要作用。有明显证据表明,大量动物群灭绝与地球磁极颠倒存在着伴随关系。我们提出了一种机理,用它可以解释地磁场对物种灭绝的影响。同时也认为生命必要的微量元素的浓集因子与磁场有关。     

西南印度洋脊49°39′E热液区硫化物烟囱体的矿物学和地球化学特征及其地质意义

2007年1～3月中国大洋19航次首次在超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR)49°39′E发现了活动的海底热液区,这是世界上在超慢速扩张洋中脊发现的第一个活动热液区.本文对获取的硫化物烟囱体样品进行了矿物组构特征、主微量及稀土元素分析.结果表明:(1)烟囱体内部以黄铜矿为主,含少量黄铁矿和闪锌矿;中部以黄铁矿为主,含有少量闪锌矿和黄铜矿;外部以黄铁矿和闪锌矿为主,黄铜矿量较少.从烟囱体内部到外部,矿物晶粒变小,晶形变差,矿物间孔隙逐渐发育,与东太平洋海隆和大西洋中脊等其他洋中脊硫化物烟囱体的矿物组成和特点类似;(2)研究区硫化物烟囱体Cu,Fe,Zn的平均含量分别为2.83%,45.6%,3.28%;Au和Ag的平均含量分别为2.0和70.2ppm,同其他洋中脊硫化物的元素含量相比较富集;(3)研究区的硫化物烟囱体REE具有轻稀土富集、重稀土亏损的配分特点,多数样品呈现负Eu异常,与典型无沉积物覆盖大洋中脊硫化物不同,可能与该区特殊的成矿环境或者热液流体组成特征有关.     

北祁连山西段志留纪高硅埃达克岩:洋壳减压熔融的证据

北祁连山西段熬油沟地区奥长花岗岩具有与高硅埃达克岩相似的地球化学特征:高SiO2,富Na2O(高Na/K),高Sr/Y,高(La/Yb)N,Sr正异常,相对富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土(LREE),亏损Nb,Ta和Ti.锆石SHRIMP定年结果为438±3Ma,表明其形成与北祁连古洋壳的俯冲有关,但其形成时间明显晚于北祁连山榴辉岩的变质时间(460～490Ma).Sr-Nd同位素结果显示其ISr和εNd(t)值分别为0.7044～0.7047和+3.0～+4.1,暗示其来源于新生的洋壳物质.结合北祁连造山带的构造演化背景,熬油沟奥长花岗岩可能是俯冲板片变质成榴辉岩后,在折返过程中发生近等温或升温减压熔融,在大约60km深度熔融形成.     

海底热水流体对海相碳酸盐岩有机质丰度影响初探：以华北北部中、上元古界为例

通过对华北北部中、上元古界海相碳酸盐岩有机质丰度与海底热水流体富集元素P, Cu, Zn, Ni和Ba等元素含量及其组合的相关性的探讨, 结果表明, 热水流体富集元素明显在相关层段不仅与TOC呈正相关关系, 而且还和海底热水流体输入的SiO₂含量呈明显的正相关关系; 相应层段海底热水流体输入的SiO₂含量也与TOC呈明显的正相关关系. 部分高于庄组、雾迷山组、铁岭组以及绝大部分下马岭组有薄层状硅质岩出现, 随之TOC和与热水流体活动有关的微量元素也逐渐增大, 暗示部分层位碳酸盐岩中有机质的富集与海底热水流体活动有关. 另外, Al/(Al+Fe+Mn)值常常随着海底热水流体活动对沉积物形成的贡献的增大, 比值随之减小, 而Fe/Ti比值的变化正好相反.     

基于知识的垦利县土地利用／覆被遥感信息提取技术研究

针对黄河三角洲地区地物光谱特征混杂严重、土地利用／覆被遥感信息提取对目视解译依赖程度高的特点，文中以位于黄河入海口的垦利县为研究区，尝试将基于知识的遥感信息提取技术应用于该地区．通过对地物光谱特征的深入分析，建立了多个专题信息提取模型，辅助进行旱地、林草地、沙地、盐碱地、农村居民点、坑塘、河流等类型的信息提取，实现对遥感数据的深入挖掘；同时，依据经验知识以及土地利用现状信息、土壤信息等本底资料，建立了各用地类型提取规则，进行土地利用／覆被信息计算机自动提取．分类结果的精度评价表明：在没有进行任何人为修正的情况下，该方法面积精度达到了81．8％，空间精度为84．5％，实现了该地区快速和较高精度的计算机自动分类，取得了理想的研究结果．该方法可为其他光谱特征混淆严重地区进行遥感信息提取提供借鉴和参考．     

中太平洋海山铁锰结核形成环境的地球化学制约

用ICP-Ms法对中太平洋海山6个站位的16个结核样品作了常量元素、微量元素和稀土元素分析, 采用碱熔Te共沉淀预富集和同位素稀释法测定了其中部分样品的铂族元素含量. 用X射线衍射法测定了样品的矿物组成. 结果显示, 中太平洋海山结核的矿物组成和化学成分, 以及主要组分的赋存状态均与水成海山富钴结壳十分接近, 表明样品是水成成因的产物. 与深海结核相比, 海山结核有明显富Fe和Co, 贫Cu和Ni的特征. 中太平洋海山结核可能形成于海山沉积物表面的弱酸性、强氧化环境中. 与富钴结壳相似的产出水深和氧化还原条件是决定海山结核化学成分、矿物成分和元素赋存状态的主要因素; 但因其产出于沉积物-海水界面, 经受了沉积物早期成岩作用的影响, 从而较典型的海山结壳略具向深海结核过渡的特征.     

Gorham-Stout综合征的元素特征分析

Gorham-Stout综合征(Gorham-Stout syndrome, GSS)是一种非常罕见和神秘的疾病, 主要特征是大量骨头莫名其妙的被溶解或者消失. GSS明显不同于痛痛病和骨质疏松症. 2001年, 新疆自治区的一名8岁的小男孩被查出患有GSS, 身体上的部分骨头已经被溶解. 头发样品分析结果表明, 患者头发中Cd, Cr, K, Na和Zn的含量与正常人迥异; Na和K的含量远远高于正常人, 并且K/Na与正常人正好相反; 有害元素Cd的含量是参考值的2倍多, 而有益元素Cr和Zn却不足. 4类比值研究表明, GSS患者的骨系统中微弱的成骨活动和强烈的破骨趋势并存. 由此推断, 微量元素的相互作用可能最终导致了怪病的发生. 进一步调查显示, 上述微量元素的失衡可以导致多种疾病, 包括GSS和非典型性风湿性关节炎(atypical rheumatoid arthritis, ARA). 流行病学调查表明, 当地大约有四分之一的居民患有ARA. 研究分析表明存在一种新的地球化学疾病. Gorham-Stout综合征、非典型性风湿性关节炎和腰椎间盘突出症之间存在相互联系.