树木年轮稳定碳同位素与气候变化的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮稳定碳同位素作为反映气 候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用.综述了树木年轮稳定碳同位素的 测定方法,δ13C与CO2浓度、降水、温度、光照时间等气候因子的关系及其在古气候重建研究中的 应用,并针对该研究今后的发展方向提出了几点建议,为我国树木年轮稳定碳同位素研究的进一步 发展可提供理论参考.     

稳定碳、氮同位素在生态系统研究中的应用

在简要介绍了稳定同位素测定方法之后，对稳定碳、氮同位素在生态系统领域中关于系统的碳源、能量流动、营养结构、污染物的生物放大作用及系统稳定性变化的应用研究作了较为系统的论述，并对稳定碳、氮同位素在赤潮研究、环境污染治理、生态动力学建模及有机分子化合物系列示踪技术等方面的应用提出展望。     

碳稳定同位素的分离

简要说明了^13C同位素的用途。详细论述了碳稳定同位素的各种分离方法，并对各种方法进行了分析与展望。     

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。     

沉积有机质中藿烷成因研究碳稳定同位素证据

应用单烃碳稳定同位素分析（ＣＳＩＡ） 技术，研究南方泥炭等８ 个样品溶剂可抽提部分中的ββ藿烷化合物的成因联系－ 结果表明，ββ藿烷是细菌藿多醇特别是藿四醇在成岩作用极早期经细菌改造的产物－ 改造过程中，侧链的断裂会导致同位素分馏，通常会导致藿类环系相对富集１３Ｃ－     

雾水和降水的氢氧稳定同位素差异及其影响因素

为深入分析不同陆地系统中雾水和降水的氢氧稳定同位素差异及其主要影响因素,在全球尺度下搜集了雾水和降水的氢氧稳定同位素数据,统计分析了不同地区雾水和降水的氢氧稳定同位素特征及二者差异的显著性。结合雾水的lc-excess值,分类讨论并揭示了同位素差异的主要形成原因及其与雾发生类型的关系。结果表明:整体上,雾水比降水更富集重同位素, δ 2H和 δ 18O的差值分别在10‰~60‰和1.2‰~5.5‰之间。根据雾水lc-excess的特征,各地区雾水和降水氢氧稳定同位素差异可分为3类:lc-excess值近似为0,雾水分布在LMWL的95%置信区间内;lc-excess值大于0,雾水分布在LMWL上方;lc-excess值小于0,雾水分布在LMWL下方;这3类差异的主导因素分别为水汽来源、凝结温度、环境湿度。因地形雾、辐射雾、平流雾对应的水汽条件和冷凝过程不同,因此三者与降水的同位素差异也不同:地形雾与降水的同位素无显著差异;辐射雾与降水的同位素组成差异较大,雾水中重同位素明显富集;平流雾与降水的同位素组成重叠区域较小,雾水中的重同位素明显更加富集。     

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。     

兰州市大气中NMHCs的稳定碳同位素组成及来源

利用Tenax TA吸附管采集了兰州市污染源和主要功能区冬季及夏季大气样品, 利用热解析-气相色谱-同位素质谱联用仪分析了样品中非甲烷烃的稳定碳同位素组成。结果表明: 不同源排放的 NMHCs 的稳定碳同位素组成不同, 交通相关源中NMHCs的δC平均值为 - 28. 7‰, 显著低于燃煤烟气(-24.1‰); 夏季各功能区NMHCs 的δ¹³C值相差不大, 平均值在 - 29. 5‰ ～- 27. 4‰之间, 冬季西固工业区的 δ¹³C平均值(-25. 5‰)大于盘旋路(-28. 8‰) 和二电厂(-31. 2‰)。同位素来源分析结果显示: 盘旋路冬夏两季 NMHCs主要来源于交通相关源; 西固工业区冬季 NMHCs 主要来源于燃煤烟气, 夏季正烷烃和苯主要来源于交通相关源;二电厂冬季正戊烷、正己烷和苯等主要来源于交通相关源; 居民区夏季 NMHCs 则受到交通相关源排放的影响较大, 其他未知源也有贡献。冬夏两季大气中均检测出苯的存在, 且主要来源于交通相关源, 因此控制交通相关源的排放是降低致癌物质苯污染的关键。     

鄂尔多斯奥陶系白云岩岩相学及其碳、氧稳定同位素特征

应用岩石薄片鉴定、阴极发光及电子探针技术,研究白云岩岩相特征,应用全岩及矿物微区碳、氧稳定同位素测试及X衍射分析方法,研究白云岩地球化学及成岩环境特征。研究后可知,奥陶系白云岩主要有6类:1形成于准同生白云化作用的块状泥晶云岩,以高白云石含量、泥晶结构、低有序度和较高的δ~(18)O,δ~(13)C为特征;2形成于准同生及微生物白云化作用的生屑云岩和藻云岩,以高白云石含量、生物骨架结构、低有序度、较高δ~(18)O和较低δ~(13)C为特征;3形成于准同生白云化及淡水淋滤与溶蚀作用的角砾白云岩,以含灰质及溶孔、角砾结构、低有序度、较低δ~(13)C为特征;4形成于卤水回流渗透白云化作用的细—粉晶白云岩,以含残余灰质、细粉晶结构、高有序度、较高δ~(18)O和δ~(13)C为特征,经淡水淋滤之后发育晶间孔,同时δ~(13)C明显下降;5形成于海水交代白云化作用的残余结构中—细晶白云岩,以含灰质组分及晶间孔、残余颗粒结构、高有序度、高δ~(18)O和δ~(13)C为特征;6形成于埋藏封闭环境重结晶作用的镶嵌结构中—粗晶白云岩,以高白云石含量、镶嵌结构和似斑状构造、异形白云石及高有序度、保持原岩δ~(18)O和δ~(13)C为特征。孔、缝中的热液或淡水白云石均以高有序度、极低的δ~(13)C为特征,淡水白云石较热液白云石,具有较高的δ~(18)O,Fe2+及较低的Mn2+。研究结果表明,白云岩的δ~(18)O,δ~(13)C以及白云石有序度等地球化学参数是识别白云岩岩相、成岩条件和成岩环境的重要指标。     

5ka B.P.鄱阳湖地区古气候演化的有机碳稳定同位素记录

根据鄱阳湖沉积岩芯ZK01有机碳同位素以及沉积特征等环境指标的综合分析，并同鄱阳湖湖口地区孢粉组合特征相结合，重建鄱阳湖地区5kaB.P.以来的古气候演变。结果表明：5.0-4.2kaB.P.，气候以暖湿为主；4.2-3.9kaB.P.。以冷湿为主；3.9-3.2kaB.P.，气候转温和，以温偏干气候为主；3.2-3.0kaB.P.，气候凉偏干；3.0-2.8kaB.P.暖偏干气候为主；2.8-2.2kaB.P.,以凉偏湿为主；2.2-1.2kaB.P.，较长时期的温暖湿润气候；1.2-0.2kaB.P.，对应的冷湿气候特征；0.2kaB.P.到现在，气候又开始变得越来越温暖，可能是人类活动的影响所致。     

Climatic significance of stable carbon isotope in tree rings of Abies spectabibis in southeastern Tibet

The annually cross-dated stable carbon isotope of tree-ring a-cellulose of Abies spectabibis collected from the southeastern Tibetan Plateau is used to examine its rela-tionship with climatic parameters. The residual D13C series in treerings is constructed after removing the effects of age trend and rising CO2. We found a close relationship between D13C in tree rings and the relative humidity of September—November of the previous year measured at the nearby Ny-ingchi Meteorological Station, albeit a strong 搇agged effect? Thus we developed a transfer function to reconstruct the autumn relative humidity for the Nyingchi region, which explained 37.9% of the total variance (p < 0.001). Our results suggest a high frequency and moderate amplitude variance of the relative humidity before 1800, and the variance re-versed afterwards.     

天津地区大气降水中氢氧稳定同位素特征及影响因素研究

依据国际原子能机构(IAEA)提供的天津地区1988~2001月降雨和同位素资料,分析了该地区大气降水的稳定同位素的组成和变化以及主要影响因素.天津大气降水线与我国东部季风区的局地大气降水线方程较为接近.大气降水同位素组成变化中的温度和降水效应较小,主要受季风以及季节水汽来源不同的影响,有显著的季节效应.     

稳定碳同位素δ13C1在煤层气田勘探中的应用

煤层气分布状态主要受控于两种地质效应：一种是热动力学机制控制下的同位素分馏效应，存在于煤层气生成期；另一种是甲烷δ^13C1解吸一扩散一运移效应，存在于煤层气生成后，源于埋深变浅而造成的泄压条件下。文中以沁水煤层气田为例，探讨了沁水煤层气田煤层气δ^13C1解吸-扩散-运移效应。认为可以利用煤层气δ^13C1特征来评价煤层气保存条件和开采稳定性，指导煤层气田的勘探和开发。     

碳稳定同位素比质谱法对海上溢油中燃料油及原油的鉴别

采用稳定同位素比质谱法对船用燃料油和马来西亚、伊拉克和中国大庆原油中正构烷烃单体烃的碳稳定同位素比（δ13 C）进行分析对比,归纳总结两者δ13 C的特征．实验结果显示：船用燃料油的δ13 C为－32．0±0．6,其单体烃的δ13 C波动范围较大;马来西亚原油的δ13 C为－27．0±0．4,伊拉克原油的δ13 C为－27．9±0．5,大庆原油的δ13 C为－31．4±0．4,其单体烃的δ13 C都具有波动范围小的特点．从原油产地的地理位置来看,越靠近赤道,其δ13 C越高．船用燃料油是原油加工出来的成品油,因而根据两者δ13 C平均值的相似性或差异性可推断其是否有亲缘关系．油品中δ13 C特征差异可为海上溢油种类的鉴别和溯源提供一个有效的技术支撑．     

柴达木盆地第三纪盐湖沉积环境分析

目的分析柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境。方法利用稳定同位素分馏理论及其分析技术，分析了现代青海湖稳定同位素的组成特征，并与柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境特点进行了对比。结果柴达木盆地第三纪咸化湖泊沉积碳酸盐岩中富集δ13C与δ18O，具有较高的Z值，并且大多与海洋碳酸盐岩碳氧同位素区间值重叠，说明第三纪咸化湖泊的盐度与海相相当或高于海水；柴达木盆地硫酸盐的δ34值大大超过海洋硫酸盐的δ34S值，且在第三纪盐湖的演化过程中具有化学分层特征，在湖盆下部产生了强烈的硫同位素分馏现象，导致较高δ34S值蒸发岩沉积的形成。结论柴达木盆地第三系盐湖沉积地层中可发育较丰富的油气资源。     

Effect of acetazolamide on stable carbon isotope fractionation in <Emphasis Type="Italic">Chlamydomonas reinhardtii</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">Chlorella vulgaris</Emphasis>

The effect of extracellular carbonic anhydrase (CAex) on stable carbon isotope fractionation in algae is still unclear. The stable carbon isotope composition and algal growth in the presence and absence of the membrane-impermeable CA inhibitor acetazolamide were compared in Chlamydomonas reinhardtii and Chlorella vulgaris. The CAex of both algal species contributed about 9‰ of the stable carbon isotope fractionation and exhibited a dosage effect. Therefore, evidence in vivo that CAex leads to a larger carbon isotope fractionation of algae is presented.     

The carbon isotope study of biomarkers in the Maoming and the Jianghan tertiary oil shale

In terms of the individual carbon isotope data of biomarkers present in the typical freshwater lake sediment (Maoming oil shale) and saline lake sediment lake (Jianghan oil shale) of China, this paper discusses their precursors and depositional environments of biomarkers in both sediment samples. Our studies showed that phytane and pristane of the Maoming oil shale were derived from the phytol side chain of chlorophyll a. By comparing the isotopic composition of 4-methyl sterane with that of sterane and hopane, it is suggested that 4-methyl sterane which has a higher abundance in the Maoming oil shale come from bacteria. The isotopic composition of biomarkers from the Jianghan rock sample (saline lake sediment ) is significantly different from that of the Maoming oil shale (freshwater lake sediment). Gammacerane was derived from haloprotozoan, with δ13C being about -25.8‰, just in consistency with the value reported in previous studies. The isotopic composition of phytane and pristane in the Jianghan rock is similar to that of sterane and 4-methyl sterane derived from phytoplanktons, illustrating their commonprecursors were algae. This paper reported for the first time the carbon isotope data of porphyrin obtained by GC-IRMS techniques. The approximate δ13C of C32DPEP and C31DPEP porphyrin from the Jianghan Basin indicated that the porphyrin was derived from chlorophyll. In the Maomingoil shale C32DPEP was enriched in 13C relative to C32etio and C31DPEP, implying that C32DPEP came from chlorophyll, and C32etio and C31DPEP are of other origins.     

甘肃中部蛇苔(Conocephalum conicum (L.) Dum)表皮特征与稳定碳同位素组成沿海拔的变化

为了解苔藓植物对环境变化的反应,采集了甘肃中部地区不同海拔的蛇苔植物( Conocephalum conicum(L.)Dum),分析了它的叶状体稳定碳同位素组成(δ13C值)和叶状体表皮特征.结果表明:蛇苔植物δ13C值的范围为-32.399‰～-29.497‰,随着海拔的升高而变大;叶状体表皮细胞面积和空气孔面积均随着海拔的升高而减小.相关分析表明:叶状体δ13C、表皮细胞面积和密度、空气孔面积与海拔的相关性都达到了显著水平(P＜0.05).