宇宙成因核素10Be的地球化学行为及其在黄土示踪研究中的应用

¹⁰Be是一种典型的长寿命宇宙成因核素,对其在自然界中的分布规律、迁移形式和赋存状态等地球化学行为特征的研究,是利用沉积物¹⁰Be记录进行定年和环境示踪研究的理论基础。其中明确¹⁰Be在不同沉积物中的赋存状态是研究¹⁰Be保存性的基础,而¹⁰Be在固相和液相介质中的分配系数Kd则主要反映了¹⁰Be在固相和液相中的迁移能力,对研究自然界不同沉积物中¹⁰Be的迁移性至关重要,直接影响到沉积物中¹⁰Be环境示踪研究的有效性。本文尝试总结了大气成因¹⁰Be在海洋、河流沉积物和土壤中的赋存状态,分析了¹⁰Be分配系数Kd的分布范围及其主要控制因素。在此基础上以土壤中¹⁰Be的分布特征、迁移规律及影响因素研究为参考实例,对比分析了目前已有对黄土-古土壤序列中¹⁰Be地球化学行为研究取得的主要成果,建议未来应从地球化学机制方面进一步加强对黄土地层序列¹⁰Be分布特征、浓度变化规律及可能影响因素的综合研究,为黄土¹⁰Be示踪研究提供更全面的理论依据。     

西安市夏季大气中生物二次有机气溶胶的分子组成与粒径分布

2011年夏季8月,在西安交通大学主楼顶（距离地面约100 m）运用MOUDI采样器采集了5套不同粒径大气气溶胶样品,经TMS硅烷化后运用GC/MS定量分析了生物二次有机气溶胶（BSOA）异戊二烯氧化产物（2-甲基丁四醇, C₅-烯三醇和2-甲基甘油酸）、单蒎烯类氧化产物（顺蒎酸,蒎酮酸,3-羟基戊二酸和3-甲基-1,2,3-丁三酸）以及倍半萜烯氧化产物（倍半萜烯酸）浓度。结果显示：西安城区大气BSOA中主要以异戊二烯类为主,其次是单萜烯和倍半萜烯类BSOA,其氧化所产生的生物二次有机碳（BSOC）浓度分别为0.39 μgC·m^-3,0.13 μgC·m^-3和0.10 μgC·m^-3。粒径分布研究表明：BSOA主要富集在细颗粒物上。MBTCA/CPA特征比值表明：采样期间西安城区BSOA主要来自本地源,老化程度较低。     

有机质分解对青海湖湖水溶解无机碳同位素（δ13CDIC）的影响及其指示意义——来自沉积物捕获器的研究

青海湖沉积物稳定碳同位素常常被用来指示古环境的变化,然而准确地解译其信号需要充分认识溶解无机碳同位素比值（δ¹³C_DIC）变化及其控制因素。本文利用沉积物捕获器连续一年收集的青海湖湖水及颗粒物,通过其中湖水的δ¹³C_DIC和细颗粒沉积物中碳酸盐稳定碳同位素（δ¹³C_carb）的同步分析,结合湖水δ¹³C_DIC的垂直分布和表层沉积物δ13Ccarb及有机碳同位素（δ¹³C_org）,探讨了有机质分解在δ¹³C_DIC和δ¹³C_carb中的调节作用。结果表明,从沉积物捕获器中获得的湖水δ¹³C_DIC的变化主要受控于与外界隔绝后（微）生物对有机质的分解作用,但这种（微）生物分解作用并不会影响到δ¹³C_carb比值。这些现象反映了（1）还原环境下（微）生物对有机质的分解作用对水体δ¹³C_DIC有重要影响和（2）青海湖自生碳酸盐主要从上层湖水沉淀,且形成后不再与周围水体发生交换作用。     

青海湖介形虫壳体丰度与氧碳同位素的季节和年际变化及其控制因素——来自沉积物捕获器的研究

介形类对其生活的水体环境极其敏感,其壳体的物质几乎全部来自水体,因此壳体的化学组成常常用来反演古气候环境,然而对于青海湖介形虫壳体不同组成的控制因素存在诸多争议和不确定性。本文以沉积物捕获器在青海湖于2010年7月至2011年10月期间获得的介形虫样品为研究对象,结合CTD同步监测的湖水环境参数,探讨了青海湖现生的两个种属介形虫（意外湖花介和胖真星介）丰度和氧、碳同位素（δ¹⁸O、δ¹³C）的季节和年际变化特征及各自控制因素。结果表明,意外湖花介壳体的丰度比胖真星介的高一个数量级,但青海湖两种介形虫出现和丰度变化均受湖水温度直接控制。意外湖花介和胖真星介壳体的δ¹⁸O和δ¹³C均存在明显的年际和季节性变化及种属差异,而同步沉淀的自生碳酸盐却有较为均一的δ¹⁸O组成;两个种属介形虫壳体δ¹⁸O的年际差异是夏季水温系统差异的直接表现,而δ¹⁸O的季节性变化并不受控于降水和蒸发（P/E）比率,而可能主要与由高温诱发的大量自生碳酸盐沉淀有关;青海湖介形虫壳体δ¹³C的变化并不是单一因素控制的结果,可能也与湖水温度、自生碳酸盐沉淀等因素有关。本研究提出的自生碳酸盐沉淀对介形虫壳体δ¹⁸O和δ¹³C的控制作用,对于我们认识青海湖介形虫的环境意义及沉积物中介形虫壳体化学组成的古环境信息提取具有重要的启示意义。     

时间序列沉积物捕获器（sediment trap）及其在青海湖的放置

沉积物捕获器在认识现代沉积过程方面具有独特的优势,已在海洋和国外一些大湖的研究中得到了成功的应用,但相关的工作在我国湖泊研究中尚未开展。Mark 8-13型时间序列沉积物捕获器是用来连续收集水体沉降颗粒物的仪器,可以获得沉积物输入通量和季节性变率。本文在介绍了该类型沉积物捕获器的设计、工作原理、投放和回收等基本知识的基础上,阐明了我们选择青海湖作为放置沉积物捕获器的理由和科学意义。在本专题的五篇论文中,我们展示了在青海湖放置的沉积物捕获器于2010年7月至2012年9月期间收集的沉积物和湖水样品的研究结果和同步的实时监测数据。通过在青海湖两年多的试验性地放置以及初步的结果,我们建议在我国典型内陆不同位置的湖泊等水体长期地放置这类沉积物捕获器,将为湖泊等水体系统的现代沉积和生物过程的深入理解提供全新的视角。     

正构烷烃氢同位素示踪海拔变化的研究进展

全球大气降水的氢同位素组成存在海拔效应,这种海拔效应被继承在不同海拔高度生长的植物叶蜡中,并被很好地保存在地质记录中,这是氢同位素应用于古高度研究的基础。随着GC-TC-IRMS分析技术的发展,有机质氢分子的研究越来越深入,源于植物叶蜡的正构烷烃氢同位素在环境重建中的应用备受关注。本文概述了正构烷烃氢同位素示踪海拔变化的原理、影响因素（降水、植被类型、环境参数等）以及存在的问题等。正构烷烃氢同位素在示踪海拔高度变化中具有良好的应用前景,但是解释地质记录中正构烷烃氢同位素与定量重建海拔高度时,需要对一些影响氢同位素—高度关系的因素进行评估。     

陕西红碱淖湖底表层沉积物粒度特征

根据不同沉积环境的代表性和空间分布的均匀性原则,对陕西北部红碱淖湖泊表层沉积物进行了较为系统的采样和粒度分析。粒度分析结果显示,红碱淖湖泊表层底泥主要由三种沉积类型组成：湖心稳定的湖泊沉积、受入湖河流影响的河口及三角洲沉积、相对稳定的近岸沉积。粒度分布的多组分特征不仅指示了沉积物来源差异,还指示了其环境和沉积动力。平均粒径的空间分布特征可以指示湖泊底流的流向及动力特征。发现西部湖盆目前仍受入湖径流的影响,而东部湖盆则受入湖径流影响相对较弱。粒度揭示的湖泊底流特征,可以作为研究入湖污染物及其扩散规律的依据之一。     

蚂蚁扰动对青海湖北岸高寒草甸草原群落结构影响

蚂蚁的筑丘活动是草地生态系统中不可忽视的生物干扰因子。本文针对青海湖北岸高 寒草甸草原,调查了不同大小的蚁丘及其周围对照草地的土壤理化性质和植被状况。结果表明： 蚂蚁筑丘活动显著地降低了土壤容重和土壤湿度,增加土壤温度,但对土壤pH 值的影响较小。 蚂蚁扰动改变了群落组成,增加了大部分禾本科和豆科物种的重要值而降低了杂类草的重要值。 以莎草科的矮嵩草（Kobresia humilis）和禾本科的异针茅（Stipa aliena Keng）、赖草（Leymus secalinus）、溚草（Koeleria cristata）等为主的群落逐步演替为以禾本科的异针茅和赖草为主的 群落。植物群落的盖度降低但其地上、地下生物量增加;植物群落丰富度指数降低但均匀度指 数增加。