中元古代海洋生物碳泵:有机质来源、降解与富集

碳循环是生命改造地球的最主要途径.海洋是地球上最大的活跃碳库,其储碳-释碳的异常波动对地球表层系统演化具有革命性影响.然而,中元古代无机碳同位素的相对稳定表明,地球碳循环达到了一个相对平衡的状态.因此,研究中元古代海洋中由微生物主导的碳循环对于我们认识地球宜居演化具有重要意义.本文从有机质来源、降解与富集等方面论证了中元古代海洋生物碳泵的主要地球化学过程,提出初始有机质来自以蓝细菌为主的多源生物,有机质降解有反硝化细菌、铁还原菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等多种微生物参与.以中元古界下马岭组为例,定量分析了受初级生产水平和水体氧化还原程度控制的微生物降解作用及降解程度,估算14亿年前的海洋惰性可溶碳库增储可能达1000×10¹²～2500×10¹²t,仅燕辽盆地埋藏的有机碳就达6000×10⁸t.最后,本文讨论了磷、铁供给对海洋碳循环的重要控制作用,提出未来开展高精度沉积地球化学解析和多元素循环精细建模研究的必要性.     

页岩有机质纳米力学性质研究进展

页岩有机质纳米尺度下的力学行为目前不够明确且利用常规实验仪器无法准确获得,表征其纳米尺度下的力学性质,对于搭建微观-宏观岩石力学模型和实现高效水力压裂是极具现实意义的。基于近年国内外关于页岩有机质纳米力学性质表征等方面所取得的研究进展,总结了目前常用的表征技术、力学性质主要特征及主控因素。综合结果表明,纳米压痕和原子力显微镜是目前表征纳米力学性质常用的技术与方法,两者在精度、分辨率、设备技术等方面都存在各自的优势或缺陷;目前有机质纳米力学性质的测定主要集中在弹性模量和硬度,成熟度和温度在不同程度上改变着有机质的内部结构,从而改变其力学性质;提出了"多尺度""多技术""多角度""多学科"等工作设想与建议。     

桉树人工林区水体泛黑机理研究进展

围绕桉树人工林区水体突发性泛黑的形成机理,参考国内外关于缺氧性黑水事件的主要研究成果,重点从桉树人工林区泛黑现象的表征,致黑物质特性及来源,水体突发性泛黑的驱动因素,模拟预测及适应性调控等5个方面,讨论了桉树林区水体泛黑机理的研究进展。研究认为,桉树人工林区的黑水是一种出现在林区洼地、溪流、水库等不同规模水体的颜色如墨的水,其致黑物质主要为桉树茎叶残体浸出液富含黑色溶解性有机碳(DOC)、单宁酸等,单宁酸与金属离子结合形成的黑色络合物,以及当水体缺氧时形成的黑色金属硫化物。气象条件骤变,水文情势突变,沉积物的累积与运移等因素驱动了水体泛黑:对受水温分层结构影响的大中型水库等深水水体而言,致黑物质累积在水体底层,当气温骤降,水温分层结构失稳,水体内部多种化学反应及物质的运移过程发生变化,此时水体变黑。水文情势突变时,以潜流形式进入水库的径流将林区大量DOC、植物残渣、泥沙携带进入水体,导致水体泛黑。沉积物中微生物分解及氮、磷等的释放加重了水体底部缺氧,为致黑物质形成创造了环境。为了更好地预测和调控黑水,建立黑水运移模拟模型及对黑水进行适应性调控也尤为重要。目前现有研究大多集中于小规模水体(如溪流、河道等),而对会发生分层现象的大规模水体(如深水湖库等)的黑水发生机理仍不完全明晰,流域层面上的黑水模拟与预测还需进一步研究,桉树人工林区水库泛黑机理研究是未来重要方向。     

兰州市南北两山土壤养分空间分布及其影响因子

分析了兰州南北两山土壤有机质、全氮及全磷的空间分布特征并重点探讨了植被类型与坡向、海拔、坡度等环境因子对土壤有机质、全氮、全磷空间分布的影响.研究结果表明:兰州南北两山土壤有机质和全氮空间分布变异非常显著,空间变异系数分别为55.946%,49.597%,而全磷空间分布差异不显著,空间变异系数仅为8.935%.植被类型对土壤有机质、全氮质量分数有重要影响,其中对土壤有机质质量分数的影响达到显著水平.土壤全磷质量分数不受植被类型影响,仅取决于土壤黄土母质.阴坡土壤有机质、全氮、全磷质量分数均高于阳坡的,其中有机质、全氮质量分数差异达到了显著水平;海拔与土壤有机质、全氮、全磷质量分数均呈极显著的正相关性;坡度与土壤有机质、全氮、全磷质量分数呈负相关性,但相关性不显著.     

富有机质页岩有机质孔发育差异性探讨——以四川盆地五峰组-龙马溪组笔石页岩为例

探讨富有机质页岩有机质孔发育的差异性,为页岩气勘探开发提供理论依据。在1 500倍和25 000倍电镜下,对四川盆地南部上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组富有机质笔石页岩进行观察。结果表明,页岩中笔石、干酪根、固体沥青等有机显微组分丰富,有机质孔总体发育;但不同有机显微组分、同一有机显微组分的有机质孔发育均存在差异,个体较大的固体沥青有机质孔最为发育,干酪根有机质孔较为发育,笔石碎片有机质孔不发育。有机质孔是随着有机碳向烃类和碳质残渣转化而形成的,笔石富碳贫氢的特征导致其有机质孔不发育;不同母质来源的干酪根生烃潜力存在差异决定了其有机质孔发育存在差异;固体沥青有机质孔是在原油裂解过程中形成的,其发育程度可能主要与原油赋存的粒间孔隙空间大小相关。     

鄂尔多斯盆地西部平凉组烃源岩特征及其影响因素

采用有机地球化学和有机岩石学研究方法，对鄂尔多斯盆地西缘平凉组烃源岩进行了系统评价．该区平凉组烃源岩有机质丰度具有下段高于上段、泥岩高于泥灰岩和灰岩的分布特点，有机质类型绝大多数属于腐泥型，石板沟和桌子山剖面有少数样品为腐殖腐泥型特征，为进一步评价鄂尔多斯盆地西缘油气资源潜力提供了基础．另外，采用碳酸盐碳氧同位素等多种方法和稀土元素分异程度的测定资料分别对该区古盐度和沉积速率进行了推算，研究了水体和沉积速率对烃源岩有机质丰度和类型的控制作用，认为水体盐度与有机质丰度之间具有正相关性，而对有机质类型影响很弱；沉积速率与烃源岩有机质的丰度和类型之间也有直接联系，沉积速率慢，有机质丰度较高，类型较好；相反沉积速率快，有机质丰度较低，类型较差，这为预测有利烃源岩分布提供了科学依据．     

鄂尔多斯盆地马家沟组碳酸盐岩有机质特征及烃源岩研究

鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组碳酸盐岩分布广,但有机质丰度较低,且成熟度高。通过对马家沟组碳酸盐岩中的有机质丰度、类型及成熟度在三维空间分布特征的研究,指出盆地中部马五段、马三段蒸发台地相碳酸盐岩为较好的烃源岩,盆地内其余地区和层位的碳酸盐岩为较差的烃源岩。烃源岩的分布受碳酸盐岩沉积相和盆地基底构造所控制。     

不同曝气强度下MBR污泥混合液可滤性分析

研究了曝气强度对膜-生物反应器（MBRs）污泥混合液的可滤性的影响．2套MBRs采用曝气强度分别为500L/h及100L／h恒流出水模式连续运行60d,应用污泥混合液过滤装置测定污泥混合液的可滤性．结果表明：过高的曝气强度将恶化污泥混合液的可滤性,增加膜污染速率;曝气强度的增加将导致污泥混合液上清液中相对分子质量大于10000的溶解性微生物代谢产物（SMP）浓度增加,此部分大分子有机物浓度的增加恶化了污泥混合液的可滤性;曝气强度大于500L／d也将导致污泥絮体中1～10um细小颗粒和胞外聚合物（EPS）含量的增加．     

南黄海表层沉积物中生源要素的分布规律及其环境意义

【目的】研究南黄海表层沉积物中生源要素的分布规律及其影响因素。【方法】通过测定南黄海82个站位表层沉积物样品中生源要素的含量及表层沉积物的平均粒径,分析研究区表层沉积物中生源要素和沉积物粒径的分布特征,并从表层沉积物中有机质来源、沉积物粒度、水动力作用和环境等因素探讨其对生源要素分布的影响。【结果】南黄海表层沉积物中生源要素总有机碳(TOC)、总氮(TN)及总磷(TP)的含量与平均粒径存在显著的相关关系,近岸沉积物粒度较大,对应生源要素的含量较低,在南黄海中部海区的沉积物粒度较细,各生源要素的含量较高。【结论】表层沉积物的粒度是影响生源要素含量分布的主要因素,即粒度越细,表层沉积物中生源要素含量越高。同时,有机质来源和水动力作用在一定程度上也影响和控制着表层沉积物粒度及生源要素的分布。生源要素TP分别与TOC、TN之间相对较弱的相关关系和近岸河口等地生源要素的高值表明,可能存在其他外部环境因素也会对其含量造成影响。     

泥质烃源岩密度分组及有机质赋存类型初探

选取济阳坳陷沙河街组深湖相暗色泥岩为研究对象,通过不同密度ZnBr2重液浮选,将样品分离成多个密度组分,对各组分检测透射光、荧光、X光衍射等,揭示不同组分有机质赋存类型的差异性.分析结果表明,①组分(密度ρ<1.6g.cm-3)以颗粒有机质为主,有机质与矿物无明显紧密结合关系;②,③组分(1.6g.cm-3<ρ<2.2g.cm-3,ρ>2.2g.cm-3)多见无定形有机质分散于细粒矿物相中,呈橙黄-亮黄色荧光,反映有机质与矿物颗粒紧密共生的赋存特征.进一步对不同密度组分有机质分配的研究表明,①组分结合了烃源岩总有机质质量不到1%;②,③组分结合了烃源岩中90%以上质量的有机质.这反映了有机质和矿物颗粒共生的赋存形式在有机质保存中不可忽视的重要地位.