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.     

苏北油田区植物微量元素地球化学特征及其对遥感光谱特性的影响

分析了苏北油田4个剖面植物叶中的17种微量元素，测量了植物可见－近红外光谱，通过油、气遥感异常区内外的比较，研究了油、气异常区植物微量元素的组成和富集特征及其对植物可见－近红外光谱特征的影响．结果表明：植物叶对Mg,Ca,K,Na,Fe,Al,Mn,V,Zn,Cu和Cr等微量元素有很强的富集能力．油、气异常区内植物叶富集铁系元素，亏损碱金属和碱土金属元素．植物微量元素对“蓝移”强度及可见光区反射率的影响较大,Fe,Co与K,Na,Cd,Cu,Ba间的比值是本区较好的植物微量元素遥感指矿因子．     

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...     

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。     

冲绳海槽中部热水活动的新记录

1992年6月我们开展了东海冲绳海槽热水活动的调查,这是我国首次独自组织进行的热水活动调查,本文即这次调查研究的基本成果.调查的热水活动区位于海槽中部(126°50′～127°30′E,27°20′～27°50′N),为了对比还在海槽北部非热水区(128°20′～129°10′E,30°30′～31°40′N)采集了沉积物样品,进行了元素和同位素分析,热水区分析20个表层样和2个柱样,非热水区分析8个表层样和2个柱样,分析方法详见文献[2」.研究结果表明:(1)与非热水工相比(表1),热水区沉积物明显富集Mn,Cu,Pb,Co,Ni,V,As,Cd,Mo,W,Sb,Bi和Hg等(富集以大于1.5倍计);如与东海大陆架相比热水区富集的元素更加明显,除富集上述无素外,还富集Zn,Au和Ag等.由图1显而易见,以陆源为主的元素Ti,Rb,Zr,Th,Ce,Y 和亲生物的元素Ca,Sr等在热水区和非热水区变化不大,而Mn和亲硫性强的元素Hg,As,Sb,Bi,Cu,Pb,Co,Ni,Cd等含量显著增高,后者显然是由热水活动所贡献.     

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.     

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。     

燃煤颗粒物三模态的有效识别

为有效识别燃煤颗粒物模态, 提出了一种新的基于Al元素粒径分布的识别方法, 结果证明燃煤颗粒物实际上呈三模态分布, 而非传统的双模态分布. 分析表明超细模态产生于无机物的气化-凝结过程, 粗模态主要由熔融矿物的聚合形成, 而中间模态主要由气态组分在细小残灰颗粒上的异相冷凝/反应生成. 对S元素粒径分布的研究进一步证明了Al元素粒径分布在燃煤颗粒物三模态识别中的合理性和有效性. 研究表明利用Al元素粒径分布不仅能有效识别颗粒物三模态, 而且能准确地定义各模态的分界粒径, 比常用的质量或体积等粒径分布具有更大的优越性, 为深入揭示颗粒物的形成机理及其物化特性表征提供了新的研究思路.     

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.     

质子辐照对Zr_(41.5)Ti_(14.9)Cu_(12.6)Ni_(10.5)Be_(20.4)大块非晶合金结构驰豫的影响

通过X射线(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)和电阻率的变化研究了质子辐射照对Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金结构弛豫的影响。结果表明,在203K时,以质子的能量为160keV、剂量为1.65×1016粒子/cm2辐照后,Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金发生了明显的结构弛豫;而经质子能量为160keV、剂量为1.1×1015粒子/cm2和能量为120 keV、剂量为6.5×1015粒子/cm2辐照后,Zr41.5Ti14.9Cu12.6Ni10.5Be20.4大块非晶合金形成了更稳定的玻璃态。     

内蒙狼山新元古代酸性火山岩的发现及其地质意义

在内蒙狼山西南段原定为中元古代沉积建造(渣尔泰山群)中, 新发现呈层产出、具有变余聚斑状和斑状结构、斑晶主要由石英和钠长石组成、岩石化学成分富钠低钾的酸性火山岩, 其顶、底板均为细晶方解石大理岩(或结晶灰岩). 两件代表性样品的锆石呈短柱状-长柱状, 内部环状结构发育, 具有较高的Th/U比值, 表明是岩浆成因. A8-0样品20粒锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(816.9±4.5) Ma. A14-5样品也测定20粒锆石, 15粒锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(805±5.0) Ma, 其余5粒锆石(3.1, 6.1, 7.1, 20.1, 21.1)依次为(867.0±10), (829.1±8.0), (849.7±9.8), (839.2±9.7), (830.7±9.3) Ma. 这证实酸性火山岩属于新元古代产物, 其年龄区间正好在 Rodinia(罗迪尼亚)超大陆裂解的时限范围内. 且酸性火山岩轻稀土富集, 重稀土亏损, 铕负异常明显, 高场强元素(HFSE)富集, 大离子亲石元素等相对亏损, 稀土和微量元素组成与华南扬子块体西缘和浙江次坞地区裂谷环境的新元古代酸性火山岩总体相似(但华南酸性火山岩的高场强元素Th, Nb, Ta, Hf, Zr均明显相对亏损), 具有形成于张性裂谷盆地的特征. 这表明内蒙狼山西南段存在与新元古代Rodinia超大陆裂解作用相呼应的海相火山-沉积变质建造, 内蒙狼山地区可能有与Rodinia超大陆裂解作用相呼应的构造-岩浆-热事件发生. 这一发现, 结合在西部阿拉善邻区发现的晋宁期花岗岩年龄(814~872 Ma)和金川超基性岩体的年龄(827 Ma)及华北地台邻区新元古代岩浆(火山)活动的最新研究成果, 对进一步研究Rodinia超大陆的构造演化历史有重要意义.