植物和土壤δ15N和δ13C记录的土壤石油污染(英文)

石油工业化生产过程中引起的陆地系统石油污染已经成为一个严重的环境问题，受到广泛关注。稳定碳同位素和氮同位素组成(δ¹³C和δ¹⁵N)是研究石油污染胁迫下植物和土壤行为特征的有效指标。为了更好地了解土壤和植物在土壤石油污染下的反应，本研究通过野外原位试验，在不同浓度石油污染土壤条件下，研究了三叶草(C₃光合作用途径、豆科植物)和扁穗冰草(C₄光合作用途径)这两种植物及其生长土壤的δ¹³C和δ¹⁵N变化。研究结果表明：土壤中的石油污染导致土壤δ¹⁵N值随污染浓度升高而升高(1.9‰到3.2‰)，δ¹³C值降低(-23.6‰到-26.8‰)。但是，三叶草δ¹³C值随土壤污染浓度升高而降低(-29.8‰到-31.6‰)，扁穗冰草δ¹³C值降低而三叶δ¹³C值相对保持稳定(-12.6‰到-13.1‰)，说明两种植物对土壤污染不同的应对策略。特别在土壤石油污染...     

锦鸡儿属植物稳定性碳同位素组成对内蒙古东西水热梯度变化的响应

以广泛分布于荒漠区和草原区的锦鸡儿属(Caragana)植物为研究对象,通过对61份锦鸡儿属叶片样品δ13C值的测定,分析了锦鸡儿属植物稳定同位素组成变化特征,养分元素及其与环境因子(年降水量和年均温度)的关系,研究结果显示:四种锦鸡儿属植物δ13C值分布范围-24.93‰～-27.95‰,平均值为-26.12‰,随着...     

新疆乌鲁木齐河上游植物叶片δ13C空间分异的环境分析

为了解环境因子(降水,温度,相对湿度等)对高山植物碳分馏特征的影响,测定了新疆东天山乌鲁木齐河源区的157种高山草本种子植物的稳定碳同位素(δ 13 C)值,分析了其空间分布特征以及环境因子之间的关系.在所调查的范围内δ 13 C平均值随海拔的升高而升高,平均每千米升高1.5‰;与低海拔地区(2130m)比较,各高海拔位点的平均δ 13 C值均分别存在显著性差异(P<0.05).个体最大值为位于3850m处高山砾石带的厚叶美花草(Cullianthemum alatavicum)(-22.87‰),最小值为位于3200m处高山草原带的粉报春(Primula farinosa)(-32.89‰);各采样点δ 13 C值与环境因子关系的分析表明,高山草本种子植物叶片的 13 C含量与生长期降水量、生长期平均温度和生长期总积温呈极显著相关(P<0.01),与生长期相对空气湿度和年总降水量无显著相关性.     

中国西部地区水-热综合环境因素对植物碳同位素组成的影响

通过对中国西部地区新疆、柴达木盆地、甘肃、西藏等地148种植物叶片稳定碳同位素组成分析,讨论了其与环境因子之间的关系.结果表明中国西部地区优势建群种δ13C为10.5‰～32.6‰,主要以C3植物为主,少量C4植物.C3植物的δ13C为22.8‰～32.6‰,平均为26.9‰;C4植物的δ13C为10.5‰～15.8‰,平均为13.1‰.在生长季节,C3植物的δ13C受降水量、湿度的影响较大,随降水量减少,δ13C逐渐偏重,随相对湿度增加,δ13C逐渐偏轻.温度对植物碳同位素组成的影响较为复杂,年均温度在0～4 C时植物碳同位素组成最轻,而随温度从4 C升高、从0 C降低时,植物碳同位素组成均呈现偏重的趋势.中国西部地区植物碳同位素组成受多种因素同时作用,植物生长期降水量和温度对植物碳同位素组成影响较大.     

太原城区空气颗粒物中多环芳烃的碳同位素组成研究

报道了太原城区空气颗粒物中多环芳烃(PAHs)化合物的稳定碳同位素组成特征,并讨论了多环芳烃的来源.气相色谱/燃烧系统/同位素质谱(GC/C/IRMS)分析表明,PAHs的δ13C值在非采暖季为-25.1‰～-27.2‰,采暖季为-23.8‰～-28.6‰.统计表明,不同采样点的样品中PAHs的δ13C区别不明显 (0.2‰＜σ＜ 0.9‰).两个季节四环多芳香烃化合物荧蒽、芘和苯并(a)蒽的δ13C没有明显的区别,δ13C的范围为-23.8‰～-25.9‰.随着分子量的增大其化合物的碳同位素组成富集13C 的能力减小,非采暖季的苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(ghi)苝的δ13C值分别为-27.2‰、-26.5‰和-25.4‰,采暖季为-26.1‰、-28.6‰和-24.1‰.利用二元复合同位素模型,估算了机动车尾气和煤的燃烧对太原城区苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(ghi)苝的贡献,机动车尾气排放对苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(ghi)苝的贡献率分别为50%、44%和35%;煤的燃烧产生的烟尘对其贡献为50%、56%和65%,太原市城区五环和六环多环芳烃污染是机动车排放和煤的燃烧为主的复合性污染.     

宁夏荒漠草原猪毛蒿碳同位素组成及与环境因子的关系

以宁夏荒漠草原区广泛分布的草本植物猪毛蒿为研究对象,通过对38个样地190份猪毛蒿同化枝的δ¹³C进行测定,分析猪毛蒿同化枝稳定碳同位素组成的变化特征及其与环境(经度、纬度、海拔和土壤体积含水率)、生境(土壤类型、地形类型、放牧干扰和群落类型)之间的关系.结果表明,猪毛蒿同化枝δ¹³C值为-25.10‰～-29.76‰,平均值为-27.79‰,表明猪毛蒿属于C3光合途径的植物;猪毛蒿同化枝的δ¹³C值存在空间差异.经纬度、海拔以及土壤水分对猪毛蒿同化枝δ¹³C值的影响不明显(P>0.05).猪毛蒿同化枝δ¹³C值在不同生境条件下存在差异:灰钙土生境下高于风沙土及风化基岩残积土;坡上的高于平地、坡中及坡底;放牧干扰低于未放牧条件(P<0.05);有柠条的生境高于无柠条生境.     

南海北部陆坡NH-1孔沉积物中碳酸盐碳同位素特征及其地球化学意义

源于深部天然气藏渗漏或天然气水合物分解释放的甲烷,可导致海洋沉积物中生成δ13C明显负偏的碳酸盐矿物.对NH-1孔沉积物样品的碳酸盐含量、全岩碳酸盐及生物碳酸盐δ13C、有机碳含量等参数进行了分析.结果表明:沉积物中碳酸盐含量较高(平均6.90%);全岩碳酸盐δ13C(-6.09‰～-0.48‰)与正常海相碳酸盐相比明显负偏;浮游有孔虫(G.rube)壳体碳酸盐δ13C(-0.834‰～0.004‰)明显低于正常值.结合海域的地质特点,认为这很可能是沉积物中较高甲烷通量背景条件下自生碳酸盐的形成所导致的.有机碳、氮数据与全岩碳酸盐δ13C的相关性分析指示了有机质也可能是全岩碳酸盐δ13C偏低的根源之一.因此,NH-1孔碳酸盐碳同位素特征是较高甲烷通量背景下甲烷缺氧氧化-硫酸盐还原及有机质缺氧氧化-硫酸盐还原等地球化学过程的综合反映.全岩碳酸盐δ13C含量可用于指示沉积物中自生碳酸盐矿物及较高甲烷通量的存在.     

廉州湾红树林大型底栖动物食物来源研究

【目的】了解可能性食物源对红树林大型底栖动物的贡献率。【方法】利用碳氮稳定同位素技术,对广西廉州湾红树林大型底栖动物及可能性食物源的碳、氮同位素比值(δ~(13) C值、δ~(15) N值)进行分析,并通过贝叶斯稳定同位素混合模型,估算不同食物源对大型底栖动物的贡献率。【结果】大型底栖动物的δ~(13) C值为-23.37‰~-18.09‰,δ~(15) N值为6.59‰~17.00‰,δ~(13) C值、δ~(15) N值的变化范围较大,表明大型底栖动物食物来源较为复杂多样。7种可能性食物源的δ~(13) C值为-29.09‰~-21.53‰,δ~(15) N值为6.85‰~15.67‰,其中红树植物的δ~(13) C值最为贫化。大型底栖动物的营养级别均小于3,表明它们基本属于初级消费者。SIAR混合模型计算结果显示,颗粒有机物(POM)对大型底栖动物有较高的贡献率,其次为表层沉积物(SOM),大型藻类、附生植物的贡献率较低,红树植物叶片、落叶、树皮对大型底栖动物的贡献率最低。【结论】POM、SOM是广西廉州湾红树林大型底栖动物重要的食物源,红树植物不是大型底栖动物碳的主要来源。     

内蒙古草地植被δ~(13)C空间格局及其对气候因子的响应

为了探明内蒙古草地植物叶片δ13C的空间格局及其对气候因子的响应,于植物生长最旺盛的8月,在内蒙古共采集来自47个样地的126个C3植物样品,利用GPS记录每个样地的地理参数,并从全国陆地生态信息气象栅格数据库中提取每个样地的气象信息,在实验室利用同位素质谱仪测定叶片13C/12C.研究发现,C3植物叶片δ13C随海拔升高而增大,随经纬度的增加而减小;降水和大气压强与叶片δ13C显著负相关,它们共同决定了叶片δ13C的空间格局,其中水分是主导因素;温度对叶片δ13C没有显著影响.     

煤层气地球化学研究现状与发展趋势

概述了煤层气作为新资源的研究及开发状况,全面评述了煤层气地球化学研究的现状:其组分以CH4为主,δ13C1值约为-80‰--10‰,有限的δD1值数据为-333‰--117‰,CO2的δ13C值为-29.4‰- 18.6‰,其他组分的同位素则极少研究;煤层气目前仅主要识别出热成因气和次生生物气两种类型,还有其他划分标准;与常规天然气相比,煤层气CH4和CO2的δ13C值的分布范围很宽,尤其存在特高值.目前煤层气地球化学存在并需解决的主要问题为:甲烷碳、氢同位素组成变化的机理、影响因素及其应用;δ13C1值与Ro值的关系;煤层气成因类型的系统划分方案和指标以及煤层气地球化学在煤层气选区评价中的应用等.     

北京大学未名湖沉积物中公元1747年以来气候变化的氧碳同位素记录

对北京大学未名湖底泥层做了²¹⁰Pb计年法和¹³⁷Cs时标法定年以及氧碳同位素分析。结果表明厚度约50cm的底泥层形成于公元1747—1997年之间,湖泥中碳酸盐的氧碳同位素组成和有机物含量记录了北京地区公元1747年以来的气候变化：1866年以前冬季风盛行,气候比较寒冷干燥;1887年以后夏季风盛行,气候比较温暖湿润,其中1907—1926年是近250年以来气候最为温暖湿润的时期;介于两者之间的1867—1886年是气候急剧转型的时期,也是自然灾害频繁出现的时期。     

Variations in carbon isotopic composition in the subcontinental lithospheric mantle beneath the Yangtze and North China Cratons: Evidence from in-situ analysis of diamonds using SIMS

The components and evolution of subcontinental lithospheric mantle beneath the North China Craton and the Yangtze Craton is a current topic in the geological study of China and the carbon isotopic composition of diamond is one of the most direct probes into cratonic lithospheric mantle processes.In this paper,in-situ SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry) techniques were used to analyze the carbon isotope compositions at different internal growth zones of diamonds from Shandong and Liaoning in the North China Craton and Hunan in the Yangtze Craton.It was found that the carbon isotopic range of diamonds from the North China Craton are rather distinct from those of the Yangtze Craton;the former has a range of 6.0‰ to 2.0‰(relative to VPDB) with an average value of 3.0‰ in their core areas,which is consistent with global peridotitic diamonds;the diamonds from the Yangtze Craton,however,have a carbon isotopic range from 8.6‰ to 3.0‰ with an average value of 7.4‰ in their core areas,being more consistent with global eclogitic diamonds.The variations of carbon isotope ratios between different internal growth zones in individual diamonds were different in the three diamond localities studied.There was a clear correlation between changes in carbon isotopic composition and phases of diamond dissolution and new growth,while no correlation was observed between δ13C and internal inclusions.The variations suggest that the carbon isotopic compositions of mantle fluids were changing during the process of diamond crystallization,and that the heterogeneity of the carbon isotopic composition in mantle carbon reservoirs was a more important factor than carbon isotope fractionation in controlling the carbon isotopic compositions and their variation in diamonds.In addition,the preliminary results of in-situ nitrogen analyses demonstrated that the variation of carbon isotopic compositions between the core and outer growth zones does not correlate with nitrogen abundances,implying either that diamonds crystallized in an open environment or that the carbon isotopic composition and nitrogen contents in mantle fluids were controlled by other,not yet understood factors.The experimental results provide hints that the isotopic composition of carbon and its original sources were different in metasomatic fluids controlling diamond formation in the mantle beneath the North China Craton and the Yangtze Craton.     

重庆北碚嘉陵江组第三—第四段碳酸盐岩碳同位素组成对古海水代表性

早三叠世海水的碳同位素组成是近年来地学研究的热点之一,但全球早三叠世碳同位素组成并没有获得统一的认识。上扬子地区早三叠世晚期普遍发育蒸发岩,地表剖面则因表生成岩作用而形成一套夹盐溶角砾岩及次生灰岩的碳酸盐地层,其地球化学信息不同程度地偏离海水,因而样品成岩蚀变性对古海水碳同位素组成的代表性的评估显得十分重要。本文以中、下三叠统界线清楚的重庆北碚剖面为对象,研究了下三叠统嘉陵江组第三、第四段和中三叠统雷口坡组底部样品的元素组成,碳、氧同位素组成及彼此之间的相互关系,选择Mn含量和氧同位素作为条件评价碳酸盐岩的成岩蚀变性及其对海水碳同位素组成的代表性,在此基础上建立了早三叠世晚期海水的碳同位素演化曲线。研究表明:(1)北碚剖面嘉陵江组第三、第四段(嘉三、嘉四段)及雷口坡组底部碳酸盐岩的Mn、Fe含量与碳同位素组成之间具有良好的负相关性,氧同位素组成和碳同位素组成之间则具有良好的正相关性,大量样品具有低δ18 O值、低δ13 C值以及较高Mn、Fe含量的特征,说明其碳同位素组成偏离海水。(2)以δ18 O-7.5‰、方解石的Mn质量分数100×10-6、白云石的Mn质量分数120×10-6为评价条件,北碚剖面嘉三、嘉四段(含雷口坡组底部)的73个样品中有38个需要在建立海水碳同位素曲线时剔除,占全部样品的52%。其中嘉四段需要剔除的样品占嘉四段样品的78%,而嘉三段的该数值为11%,说明作为原始沉积的灰岩段对海水地球化学信息保存较好,而分布盐溶角砾岩及次生灰岩的层位对海水地球化学信息保存很差。(3)氧同位素作为成岩蚀变评价标准比Mn含量更为苛刻,并可基本覆盖Mn含量评价条件,说明对于嘉三—嘉四段这样的石灰岩—白云岩—蒸发岩地层的地表剖面的样品来说,选择氧同位素作为评价条件可较好地对碳同位素的原生性进行控制。(4)白云岩对海水地球化学信息总体上保存较好,与相邻石灰岩相比,白云岩具有更高的δ18 O和δ13 C值,但其原因仍然需要进一步研究,可能与同位素分馏系数的差别以及白云岩形成于盐度更高的流体有关,因而白云岩所代表的海水地球化学信息可能不完全与伴生石灰岩相同。(5)除绿豆岩附近出现了短时间的变化超过4‰的大幅度波动以外,早三叠世晚期海水的碳同位素演化相对平稳,大致在-0.3‰~-1.8‰的范围内波动,呈现一个低幅的"V"字形,显示早三叠世晚期地球生态的恢复与碳循环系统的重建。     

海拉尔-塔木查格盆地中部断陷带CO2气藏中CO2成因分析

以海拉尔-塔木察格盆地中部断陷带CO2气藏中的CO2为研究对象,通过组分分析、碳同位素及氦、氩同位素分析,结合研究区CO2含量和同位素数据及他人研究成果,利用排除法探讨研究区CO2的成因及来源。结果表明:研究区CO2平均含量大于85%,CO2稳定碳同位素偏轻,δ13CCO2为-13.1‰～-8.8‰,为目前已发现的具有较为特殊碳同位素组成特征的CO2气藏;尽管CO2稳定碳同位素偏轻,但通过排除法可以证明该区CO2为无机成因气的结论最为合理,且CO2应来源于上地幔岩浆脱气。     

Paleoproterozoic glaciation: Evidence from carbon isotope record of the Hutuo Group,Wutai Mountain area of Shanxi Province,China

Palaeoproterozoic global glaciation (～2.3 Ga) may have been the first “snowball” Earth event in Earth history. North China has well-exposed sedimentary deposits of this time period with minimal postdepositional alteration. Sedimentary evidence of a glaciation event has been lacking, however. Here we analyzed carbon isotope composition of the Paleoproterozoic Hutuo Group (2.5–2.2 Ga) in the Wutai Mountain area, Shanxi Province, North China. Our data show, in an older to younger chronostratigraphic order, (1) positive δ ¹³C_carb values in the Dashiling Formation of the Doucun Subgroup (3.2‰ to 1.0‰, VPDB); (2) a decrease in δ ¹³C_carb values from the Wenshan Formation to the middle Daguandong Formation (from 2.0‰ to–1.2‰), during which time the occurrence of stromatolites declined; (3) a pronounced negative excursion in the upper Daguandong Formation, at the boundary of the Daguandong and Huaiyincun formations (from 1.4‰ to ?3.3‰), where stromatolites disappeared; and (4) a gradual increase of δ ¹³C_carb values in the Beidaxing and Tianpengnao formations (from ?1.2‰ to 1.4‰), during which time stromatolites returned. We argue that the negative carbon isotope excursion recorded from the Jian’ancun Formation to the middle Daguandong Formation of the Hutuo Group may have been North China’s response to the Palaeoproterozoic global glaciation.     

塔里木盆地奥陶纪碳同位素波动特征与对比

在牙形石生物地层的基础上,利用塔里木盆地塔北隆起钻井全岩碳同位素数据,结合其他学者公布的碳同位素曲线,探讨了塔里木盆地奥陶纪碳同位素波动特征,并与世界其他地区进行对比。塔里木盆地奥陶纪特马豆克阶－达瑞威尔阶早期碳同位素波动较弱,缺乏可全球对比的波动标志。达瑞威尔阶中期和凯迪阶早期发育明显的碳同位素正漂移,分别对应于国际上的中达瑞威尔阶碳同位素正漂移（MDICE）和加顿伯格碳同位素正漂移（GICE）,能够进行全球对比。桑比阶早期牙形石 Pygodus anserinus 带内发育波动幅度达1.4‰的正漂移,其可能仅在部分地区分布,暂时命名为早桑比阶碳同位素正漂移（ESICE）。凯迪阶中后期碳同位素波动特征目前还不清楚,晚奥陶世赫南特阶碳同位素正漂移（HICE）在塔里木盆地也未见报道。MDICE 和 GICE 可作为塔里木盆地中上奥陶统的等时对比标志。     

Strontium and boron isotopic constraint on the marine origin of the Khammuane potash deposits in southeastern Laos

Since 2006, we have conducted a geological exploration of the Khammuane area in southeastern Laos. Several thick sequences of potash deposits containing sylvite and carnallite were discovered from drilling Paleocene strata of the Thangon Formation (E₁ tg). To constrain the origin of the brine that formed thick sequences of salt mineral deposits, we measured the strontium and boron isotope composition of some salt minerals in the potash deposit. Boron isotope composition of halite- and potash-associated minerals in the Khammuane potash deposit varied from 19.91% to 31.01‰, which differs significantly from continental evaporates (?6.83‰–?5.79‰) but is very close to that of salts precipitated from evapo-concentrated seawater (10‰–36‰). The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios (0.707542 to 0.709461) of salts were also close to the values of Paleocene seawater (0.70772 to 0.707830). The content of Br^? (0.01%–0.25%) and Br×10³/Cl ratios (0.10–0.52) of halite were >10 times higher than that of common continental salts. These characteristics indicate clearly that the Laos potash deposits were deposited from seawater. The small variation in boron and strontium isotopes in all salt sedimentary sequences (gypsum-halite-potash-halite) also suggests that the recharge source should be stable and the effects of other continental water mixing are negligible. Large-scale potash deposits are commonly precipitated from seawater. Hence, the results of recent regional drilling work and geochemical research suggest extensive potash resources could occur in the Thangon Formation of southeastern Laos.     

Isotopic evolution of the terminal Neoproterozoic and early Cambrian carbon cycle on the northern Yangtze Platform, South China

Profound geotectonic, climatic and biological changes occur during the terminal Neoproterozoic and its transition into the early Cambrian. These are reflected in temporal variations of the chemical and isotopic composition of seawater. We are studying a sequence of sedimentary rocks at the Shatan section, northern Yangtze Platform, Sichuan Province of China. This succession comprises, in ascending stratigraphic order, predominantly calcareous sediments of the Sinian upper Dengying Formation and black shales of the lower Cambrian Guojiaba Formation (time equivalent of Niutitang Fm.). Paleoenvironmental setting represents shallow-water shelf deposits. The objective of our study is to provide temporal records for the isotopic compositions of organic and carbonate carbon throughout this time interval. Organic carbon isotope values display a range between -35.8‰ and -30.1‰ with clear stratigraphic variations. Carbonate carbon isotope data vary between -3.5‰ and +0.5‰. These secular variations are interpreted to reflect perturbations of the global carbon cycle, specifically changes in the fractional burial of organic carbon. However, local conditions have further affected the isotopic signals.     

沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩特征及生烃有利区评价

对山西沁水盆地石炭－二叠煤系地层烃源岩的有机地化资料进行分析总结。结果表明,山西组和太原组煤岩样品显微组分以镜质组为主,其次为惰质组,稳定组分（壳质组＋腐泥组）的质量分数一般低于11.2％;干酪根 H／C 原子比主要集中在0.20～0.85,O／C 原子比主要集中在0.02～0.10,属高演化Ⅲ型有机质;煤岩碳同位素普遍偏重,为－23‰～－25.6‰;沥青“A”中,饱和烃的质量分数大多数＜25％,芳烃为11％～58％,饱／芳比值一般为＜0.4。煤系泥岩显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组较低;H／C 原子比主要在0.25～0.75,O／C 原子比主要在0.03～0.20,属高演化Ⅲ型有机质,小部分属于Ⅱ2型有机质;碳同位素偏重,为－23.5‰～－25.9‰,饱和烃质量分数＜25％,大部分＜20％。太原组灰岩以Ⅱ2型干酪根为主,碳同位素轻于山西组及太原组煤岩及泥岩,主要在－26.0‰～－30.0‰。制定了适合沁水盆地煤系地层中煤岩和泥岩的生烃潜力评价标准,对烃源岩有利生烃区进行评价。综合认为,沁水盆地山西组煤岩总体上是中等－好烃源岩,以盆地两翼为好,中部和南部为中等－差烃源岩;太原组煤岩总体上为中等－好烃源岩,两翼大部分为好烃源岩,沁县－祁县－榆次－榆社一带以及南部地区为差－中等烃源岩;沁水盆地山西组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,只有西部部分地区为好烃源岩,盆地中部地区烃源岩生烃潜力比两翼差;太原组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,西部局部地区为好烃源岩,盆地边缘比盆地中央的生烃潜力稍大一些。