嘉陵江梯级水库群溶解无机碳同位素的时空变化特征

以嘉陵江流域及其梯级开发河段为研究对象, 通过在2008 年8 月(雨季) 及2009 年2 月(旱季) 进行密集采样, 分析测定了河水中溶解无机碳(dissolved inorganic carbon, DIC)含量及其同位素组成, 探讨了河水中DIC的来源及其季节与空间变化特征. 结果表明: 嘉陵江河水DIC 及其同位素^13C_DIC 组成的平均值, 雨季时为2 018 μmol/L 和−8.6‰, 旱季时为3 150 μmol/L 和−6.0‰, 二者均存在显著的季节变化; 嘉陵江水体¹³C_DIC 的值旱季(枯水期) 高于雨季(丰水期), 与自然河流的季节变化特征相似, 而与水库、湖泊不同, 表明嘉陵江梯级水库群水体“湖沼学反应”并不明显.     

珠江流域西江、北江河流溶解无机碳及其稳定同位素组成特征

 为了探讨珠江流域西江、北江河流溶解无机碳（DIC）及其稳定同位素组成（δ¹³C_DIC）特征,分别于2007年春季和夏季对流域低水期、高水期的西、北江及思贤滘河道DIC及其稳定同位素组成进行了实测调查。结合实测河道水体理化参数,采用碳的稳定同位素示踪技术和多参数相关分析法,对西、北江流域及其滘口的河流DIC组成、性质及其碳源汇机制进行了分析。结果表明,西、北江的河流DIC的组成、性质都有明显的差异且存在显著的季节变化。春季,西、北江的河道DIC浓度及其δ¹³C_DIC分别为1 942 μmol/L、1 637 μmol/L和-11.75‰、-12.44 ‰;而夏季,西、北江的河道DIC浓度及其δ¹³C_DIC分别为1 986 μmol/L、1 383 μmol/L和-13.03‰、-12.77‰。河道DIC浓度及其δ¹³C_DIC的这种差异反映出西、北江流域结构特性对DIC侵蚀、输移的显著影响。夏季汛期,流域的高温多雨环境致使大量有机质汇入河道、强烈分解、释放大量轻碳,使得西、北江河道δ¹³C_DIC都低于春季;由于汛期高温和径流的共同作用使得北江DIC远远小于春季,而西江DIC却略高于春季。思贤滘水道的DIC浓度及其δ¹³C_DIC受西、北江来水的控制发生季节变化。     

湖相碳酸盐碳、氧同位素与团簇同位素的研究进展

总结近年来传统碳、氧同位素及新兴团簇同位素在湖相碳酸盐中的研究进展,梳理湖相环境中碳酸盐同位素组成变化的影响因素及两种同位素方法在地质研究中的应用,探讨当前研究中存在的问题。湖相碳酸盐氧同位素组成受温度的影响较小,主要与湖盆水体的蒸发量和大气降水量有关,碳同位素组成则受湖水蒸发咸化作用以及湖泊有机质与无机质相互作用的共同控制;团簇同位素仅受温度单一因素的影响,是良好的碳酸盐温度计。指出湖相碳酸盐碳、氧同位素研究的两大方向:一是解决团簇同位素理论研究中存在的问题,尤其是埋藏改造过程中团簇同位素温度的重置机理;二是将传统的碳、氧同位素指标与新兴的团簇同位素指标相结合,进行多指标的地球化学综合分析,有效地避免二者在地质研究中的局限性。     

河流、河口沉积物中碳同位素研究

河流颗粒有机质(POM)提供了陆地碳循环的重要信息.沉积物有机碳同位素指示了河口沉积环境的变化、水体悬浮物动力学状况及食物网动态变化并可用于河口的污染动态监测, 14 C同位素有助于了解流域土壤侵蚀状况.河流碳同位素模型的应用使不同端元的有机碳在河流及河口的组成、分布定量研究成为可能.碳同位素研究还对陆地碳库中碳的周转速率的确定、流域植被和气候变化研究提供技术支持,并为沿海地区未来的产业布局提供参考.     

最大浑浊带对长江口有机碳分布的影响初探

2005年8月对长江口海域的有机碳分布调查表明,表层水体有机碳浓度从河流向外海递减。底层水体的溶解有机碳和颗粒有机碳浓度的最高值均出现在长江口最大浑浊带内。最大浑浊带是底层水体有机碳的显著碳源。     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

山西省四城市空气颗粒物中碳的组成特征

通过比较空气颗粒物与其排放源中总碳同位素组成及有机碳、元素碳浓度特征,并分析其相关性,探讨了山西省太原、晋城、长治和潞城等4个城市空气颗粒物中碳的来源.采集4个城市采暖季与非采暖季煤烟尘、机动车尾气尘、土壤风沙尘、城市扬尘样品与不同功能区环境空气颗粒物样品,将采集的样品经过前处理,通过热光碳分析仪测定总碳与有机碳的质量...     

用树轮碳同位素年序列重建大气二氧化碳浓度

大气圈ＣＯ２浓度及其同位素组成是不断变化的。植物在同化大气ＣＯ２过程中产生碳同位素分馏,因此,树轮中稳定碳同位素比值（＾１３Ｃ／＾１２Ｃ）不仅是重建古气候的工具,也是过去大气ＣＯ２浓度变化的敏感指标器。利用采自浙江西天目山的两株柳杉树轮稳定碳同位素（δ＾１３Ｃ）组成年序列,对１９世纪中叶以来大气ＣＯ２浓度变化进行重建,其重建值与大气ＣＯ２浓度的实测值较吻合。     

南洛河可溶性碳与阴离子含量周年变化及其影响因素分析

以河南省洛阳市南洛河瀛洲桥段为取样地点,每周1次,周年采样,结合气象数据,探讨了南洛河瀛洲桥段水体可溶性碳和阴离子的周年变化规律及其影响因素。研究结果表明:可溶性无机碳(DIC)是南洛河的主要碳输出形式,DIC与可溶性有机碳(DOC)含量(质量浓度)分别为20.27～29.38 mg/L和1.07～6.69 mg/L,年平均含量分别为23.99 mg/L和3.74 mg/L。SO_4~(2-)是南洛河的主要阴离子,阴离子含量从高到低依次是SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-,分别为25.50～125.40 mg/L、5.43～29.41 mg/L和4.61～22.37 mg/L,年平均含量分别为77.86 mg/L、16.65 mg/L和13.79 mg/L。南洛河DOC含量与区域内降水量和水温呈显著性正相关关系,DIC含量则呈显著性负相关关系。降水量是影响DOC含量的主导因素,而DIC含量主要受降水量的稀释效应和水温的双重控制。南洛河SO_4~(2-)与Cl~-含量周年变化较小,其主要受地质风化作用的影响。     

水生植物光合作用影响因子研究进展

水生植物在生理上极端依赖于水环境,对水质的变化十分敏感,其生长和分布受多项环境因子的调控.水体中光照、温度及无机碳是影响水生植物光合作用和生长发育的重要环境因子,是开展水生植被研究的基础和热点.光照是水生植物生长的限制性因子,并决定水生植物在水下分布的最大深度,温度主要影响酶的活性进而影响光合作用的暗反应.探讨环境因子对沉水植物的生长发育的影响,可为水环境生态修复提供依据.     

桂林丫吉村岩溶试验场岩溶土壤碳转移与水排碳作用

对桂林丫吉村岩溶试验场1号洼地出口泉进行了岩溶水HCO-3输出碳的年内变化监测和模拟灰岩土壤系统水排碳作用的实验分析,野外土壤剖面中CO2浓度和排放强度变化的观测,土壤碳和岩溶水无机碳的δ13C测定,提出土壤碳转移是岩溶水排碳作用的物理基础,因而其所表现的对大气CO2汇效应实际上是生物作用下土壤有机碳分解释放向系统外的排出.供试系统的汇效应达到21～26tC/(km2.a),系统在春、夏、秋和冬季的汇、源效应的强度比分别为0.077,0.099,0.002,0.004.     

东沙海域沉积物有机碳、氮含量及其同位素分布特征对富甲烷环境指示意义

我国东沙海域是天然气水合物的潜在区,是目前世界上有机碳、氮同位素的环境效应研究的热点区域.通过对ODP184航次3个站位101件沉积物样品中的有机碳、氮含量,碳、氮同位素组成及碳/氮质量比分析测定,并结合沉积物中的顶空甲烷气体浓度和间隙水的盐度、SO42-、NH4+浓度分析,结果显示:1146站位430 m以下沉积层为富甲烷环境,该层段有机质1δ3C和1δ5N值变重,同时碳/氮质量比变小,表明沉积物母质主要来源于陆源高等植物,而1144和1148站位沉积物母质主要来源于海洋浮游动植物;沉积物中氮含量的增加和1δ5N值的亏损,推断可能与富甲烷环境中古细菌硝化作用和固氮作用有关;沉积物中碳、氮同位素的分布与有机碳、氮含量的规律相一致,也反映沉积物间隙水中相关离子的变化趋势.     

珠江口桂山岛沉积物甲烷厌氧氧化作用研究

系统分析了珠江口桂山岛沉积物间隙水甲烷和硫酸盐、pH和溶解无机碳(DIC)以及δ13C-CH4和δ13C-DIC的垂直剖面分布.结果显示:间隙水硫酸盐浓度呈线性梯度减小,至沉积物SMI(sulfate-methane interface)附近,硫酸盐几乎全部消耗而甲烷浓度急剧增大,与此同时,间隙水pH和DIC在该深度位置明显升高.间隙水地球化学特征揭示了沉积物发生了甲烷厌氧氧化(AOM)作用.在AOM过程中,由于12CH4氧化速率较13CH4快,故引起沉积物间隙水剩余甲烷的碳同位素偏重,而δ13C-DIC值变为极负.由扩散公式计算结果可知,AOM消耗沉积物间隙水硫酸盐占总硫酸盐的比例为58.6%,该过程产生的DIC占间隙水总DIC的比例为41.4%.沉积物有机质的活性及含量大小对AOM作用的发生及其强度有重要的影响,该研究区沉积物活性有机质(主要为海洋来源)在沉积物表层通过矿化分解作用消耗,从而导致进入沉积物硫酸盐还原带底部的活性有机质数量减少,在该条件下,部分硫酸盐将转为与甲烷反应消耗,从而引发AOM.     

准噶尔盆地腹部地区原油单体烃碳、氢同位素组成

选择准噶尔盆地腹部3个凹陷和隆起区不同储层中13个原油样品,进行了全油碳同位素组成分析,应用GC-MS,GC-IRMS和GC-TC-IRMS技术先后开展饱和烃生物标记化合物、正构烷烃单体碳、氢同位素组成分析.首先通过全油碳同位素组成和生物标记化合物参数将侏罗系原油和二叠系原油明显区分开,进一步通过饱和烃单体碳同位素分析将准噶尔盆地不同储层原油划分为两种类型及它们的过渡型:以侏罗系与二叠系乌尔禾组为代表的陆相淡水型和以石炭系与二叠系风城组为代表的咸水湖相型及两者的混合型,并对油藏在破坏和后期充注再成藏的过程中混合原油的单体碳同位素组成变化做了讨论.原油单体氢同位素组成对不同水环境和古纬度反应敏感,其明显的分馏效应在石炭系、二叠系和侏罗系原油中有很好的表现,据此可以对不同时期古环境进行很好的区分.     

典型浅水草型湖泊水体悬浮物浓度遥感反演

针对典型浅水草型湖泊的特点,分析水生植物对悬浮物浓度及其遥感反演的影响,得到水生植物与其覆盖区水体总悬浮物浓度之间的定量关系,提出了基于水生植物分区反演水体悬浮物浓度的新思路:首先利用植被指数将全湖分为水生植物覆盖区和未覆盖区.在水生植物覆盖区,通过水生植物的盖度来指示水体水质,进而间接反演悬浮物浓度,解决了水生植物覆盖区难以直接反演悬浮物浓度的难题;在未覆盖区,利用地面实测数据与Landsat8卫星数据建立悬浮物浓度的近红外单波段反演模型,最终得到微山湖悬浮物浓度空间分布图.在晴朗、无风或轻风的天气条件下,水生植物与其覆盖区水体悬浮物浓度之间具有稳定的定量化特征,利用该特征指示水质对浅水草型湖泊水质参数的定量化遥感具有一定的参考意义.     

湖泊湿地生态系统水动力、水生态数学模型研究

探析水生植物的生长机理及与外部环境物质的交换过程,凝练水生植物生长发育特征以及底泥营养物质迁移转化过程的动力特征,基于营养物质在植物-底泥-水体界面的迁移转化理论以及湖泊水动力对水生植物生长过程的响应机理,建立了水-植物-底泥耦合的湖泊湿地生态系统水动力水生态数学模型.     

原油单体烃碳同位素组成模型的建立及应用

尽管对原油单体烃同位素组成的研究已经进行了大量的工作,但面对如此大量的数据,目前尚未能有一个成熟的理论或有效(特别是定量)的方法可以对其进行解释.文中试图通过在对饱和烃分子结构进行分析的基础上,建立一个直链饱和烃分子碳同位素组成的构成模型.同时对来自全国十余个油田的27个原油样品中饱和烃的单体烃碳同位素值进行了测定.利用所建立的模型对这些数据进行了分析和模拟,取得了很好的效果.在此基础上划分出4种原油中饱和烃的单体烃碳同位素组成的分布模式,探讨了它们形成时的沉积环境,并据此指出了这些原油母质的碳同位素特征.     

赣江水体氮磷营养盐分布特征与污染来源

以2013年1月和6月实测数据为参考,分析赣江水体氨态氮（ NH4+-N）、硝态氮（ NO3--N）和总磷（ TP）分布特征和污染来源。结果表明:赣江水体枯水期的NH4+-N和NO3--N平均质量浓度高于丰水期,但不具有统计学意义;枯水期的TP平均质量浓度显著高于丰水期。 NH4+-N在赣州和南昌市区下游出现极大值;枯水期干流NO3--N质量浓度在赣州和南昌市区下游较高,丰水期干流浓度相差不大,支流中桃江和袁水NO3--N质量浓度明显偏高;枯水期赣江TP质量浓度在赣州市和南昌市下游出现高值区,丰水期只在赣州市下游出现高值区。通过赣江氮磷营养盐的时空分布特征以及与Cl-质量浓度的相关性得出,赣江NH4+-N污染主要来源于城市污水排放;NO3--N在枯水期主要来源于城市污水排放,丰水期则来自农业污水和城市污水的共同作用;TP主要来源于城市污水排放,其次为农业污水影响。     

含金属丝碳/碳复合材料的烧蚀产物

利用热化学理论及传热传质理论分析了碳/碳化金属/碳烧蚀机理;依据化学动力学中热力学参数与平衡常数关系得到烧蚀产物平衡常数与温度的简单关系式;在一定温度和压力条件下,根据化学反应式、平衡常数与分压关系式和组元浓度与分压关系式联合推导出封闭的烧蚀产物方程组,利用FORTRAN编程,求解得到烧蚀产物浓度和烧蚀速率与温度、压力的关系.计算结果表明含金属丝碳/碳复合材料在高温高压下,金属丝的氧化与碳的氧化相比可以略去,边界层内压力与温度共同决定烧蚀气体成分比例和烧蚀速度.     

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.