桂江主要离子及溶解无机碳的生物地球化学过程

河流水体的化学组成记录了流域内各种自然过程与人类活动的信息.对西江一级支流桂江化学径流的分析结果表明,桂江水体的离子组成主要受碳酸盐岩化学风化过程的控制,CO2是这一过程的主要侵蚀介质;H2SO4对碳酸盐岩的风化影响桂江河水的化学组成.大气沉降、人类活动、碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化对桂江水体贡献的溶解物质分别占总溶解物质的2.7%、6.3%、72.8%和18.2%.河流溶解无机碳(DIC)的稳定同位素组成(δ13CDIC)揭示桂江河水中的DIC明显被浮游植物的光合作用所利用.浮游植物初级生产力对桂江颗粒有机碳(POC)的贡献达22.3%~30.9%,这表明岩石风化来源的DIC经浮游植物的光合作用转化为有机碳,并在迁移过程中部分沉积水体底部,进而形成埋藏有机碳.  

漓江地表水体有机碳来源

科学辨识河流有机碳来源是碳循环研究的关键. 本文选取典型岩溶流域漓江流域为研究对象，通过同位素示踪法、相关分析法、端元混合模型，利用碳稳定同位素、C/N对其2016年7~9月有机碳来源进行研究. 结果表明：① DIC浓度空间分布特征为：岩溶区> 岩溶区与非岩溶区的混合区> 非岩溶区；干流区DIC浓度从上游到下游递增，主要受控于流域碳酸盐岩的空间分布比例. ② DOC是构成漓江水体TOC的主体，TOC来源以内源有机碳为主，内源碳浓度空间分布特征为：岩溶区>混合区>非岩溶区，可能与岩溶区水生植物丰茂、碳酸酐酶活性较强有关，TOC中内源碳的浓度介于1.02~5.14 mg·L^-1，平均为2.54 mg·L^-1；TOC中内源碳的比例空间分布差异不大，平均为73.07%. ③ POC浓度、POC中内源碳的浓度及POC中内源碳的比例空间分布差异不大，POC来源以外源碳为主，POC中内源有机碳浓度介于0.01~0.16 mg·L^-1，平均为0.05mg·L^-1，水生生物量对漓江流域POC贡献平均为17.31%. ④ DOC浓度及内源DOC浓度空间分布均为：岩溶区>混合区>非岩溶区，DOC主要来源于水生生物的初级生产力，DOC中内源碳的浓度介于0.97~5.10 mg·L^-1，平均为2.48mg·L^-1；DOC中内源碳的比例空间分布差异不大，平均为79.51%. 研究水生光合生物对流域有机碳的影响，可以为岩溶碳汇稳定性科学问题的解答提供基础.  

碳稳定同位素技术在PAHs溯源中的应用

介绍了碳稳定同位素分馏原理,对碳稳定同位素技术在PAHs污染物溯源中的应用研究作了综述.研究发现,在碳稳定同位素进行污染物来源识别过程中,碳稳定同位素并不是完全不分馏的,某些小环多环芳烃较易发生分馏,因此,溯源应尽量选用较大环多环芳烃的同位素,同时应多开展不同类型PHAs分馏实验室研究.  

贵州施秉白云岩喀斯特区水化学和溶解无机碳稳定同位素特征

对贵州施秉白云岩喀斯特世界自然遗产地49个水点进行采样,分析地表水和地下水水化学特征及控制因素,并探讨溶解无机碳(DIC)稳定同位素的分布特征和来源.结果发现,研究区地表水和地下水 pH 值呈中性到碱性,溶解质较低,水中阳离子以 Ca2＋、 Mg2＋为主,阴离子以 HCO -3为主,水化学类型为重碳酸-钙镁型(HCO3-Ca?Mg).北部上游页岩分布区外源水水中 Cl -、 NO -3、 SO2-4的比重相对白云岩区喀斯特水水点的高,Si 的含量也明显高于白云岩地区喀斯特水；外源水的 SIc 和 SId值为负,而流经白云岩区后均大于0.水化学数据表明研究区水化学受降水和人为活动影响很小,Gibbs 图显示水中离子组成主要受岩性的控制.研究区喀斯特地表水中δ13CDIC值变化范围为-8.27‰~-11.55‰,平均为-9.45‰,地下水的δ13CDIC值范围为-10.57‰~-15.59‰,平均为-12.04‰,地表水δ13CDIC值比地下水偏重. DIC 的δ13CDIC值在杉木河支流上整体表现为河流上游相对于下游偏轻,而杉木河干流上河水 DIC 的δ13CDIC值的变化则比较复杂.根据同位素质量平衡,利用 DIC 的δ13CDIC实测值,计算了喀斯特区地下水 DIC 来自土壤 CO2和白云岩矿物溶解的比例,计算结果为51.2％来自于土壤 CO2,矿物本身的贡献约为48.8％.  

太湖西北湖区表层水体颗粒态有机碳含量的季节变化及其来源解析

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象，从河口到湖心区设置5个采样点，于2012年9月—2013年8月逐月采集表层水体样品，测定了水温、蓝藻生物量和总细菌丰度，并分析了颗粒态有机碳（POC）、溶解性有机碳（DOC）含量及颗粒态有机物（POM）的碳稳定同位素特征值（δ¹³C_POM）和碳氮比（C/N）.结果表明，与DOC相比，太湖西北湖区表层水体POC含量变化范围较大，为（0.49±0.03）~（30.86±2.00）mg·L^-1，冬季POC含量较低，春季和夏季POC含量达到最大值.降雨冲刷作用产生的悬浮物随着地表径流进入水体可能是引起汛期POC/DOC升高的重要原因.鉴于太湖水体风场影响下表层湖流作用会引起蓝藻在西北湖区堆积，5个采样点的蓝藻生物量没有显著差异.POC含量的差异仅存在于靠近陈东港的河口区S5与湖心S4之间（p<0.05，n=10）.蓝藻生物量与POC含量（r=0.634，n=48，p<0.01）、δ¹³C_POM（r=0.500，n=48，p<0.01）均显著正相关，表明蓝藻是太湖西北湖区表层水体POC的来源之一.西北湖区秋、冬季δ¹³C_POM显著低于春、夏季（p<0.001，n=57），均值（-25.9‰±6.37‰）介于太湖δ¹³C_微囊藻（-20.9‰）和外源来源端元的碳稳定同位素特征值（-27‰）之间，表明内源和外源来源都是太湖西北湖区表层水体POC的来源，夏季表层水体POC的主要来源是内源，冬季河口区S5的主要来源是外源.POM碳氮比有显著季节变化规律，秋、冬季较春、夏季高（p<0.001，n=55），平均值（9.36±2.80）较低，可能是内源来源POC及外源POC被细菌生物降解的结果.  

厦门市郊区降尘中大分子有机质化学特征浅析

以厦门市的降尘(包括一次沙尘天气)为研究对象,采用综合湿法-化学方法获得腐殖酸(HA)、干酪根+碳黑(KB)和碳黑(BC)3类大分子有机质,分析了两种天气情况下大分子有机质的形貌特征、官能团结构和来源,同时探讨沙尘天气条件下的影响.结果表明,大分子有机质的形貌特征为探讨其来源提供了丰富的信息,如呈大孔网状结构的干酪根样品可能源于植物,而呈球状结构的BC样品则可能源于煤或油的不完全燃烧.傅立叶红外光谱研究表明,降尘中的HA、KB和BC具有相似的结构组成和官能团信息,而受到沙尘天气及季节性的影响,官能团的含量存在差别.碳稳定同位素结合扫描电镜进一步研究大分子有机质来源表明,大分子有机质有明显的陆源C3植物的信息,且有部分化石燃料的信息.沙尘天气降尘中大分子有机质的δ13C值低于正常天气,这与植物的不同地域生长环境、沙尘暴携带的来自蒙古沙漠和中国西北部的沙尘及陆源有机质的δ13C值偏低区域的沙尘影响有关.KB和BC的相关性显著(r=0.964,p ＜0.01),表明干酪根(K)与BC有部分相似的生物质来源.  

封管法制备有机碳稳定同位素样品存在的问题和改进

有机碳稳定同位素的高精度测定是利用地质样品有机碳同位素研究气候和植被变化等的基础。通过实验发现低有机碳含量样品同位素测定误差相对较大，其中样品收集过程是主要的影响因素之一。本文针对这个问题，主要从杂质气体干扰入手，在一步冷冻分离CO₂和H₂O，或分步冷冻分离CO2和H2O的收集方法，以及改变收样管体积三方面进行条件实验研究，讨论了封管法制备有机碳稳定同位素样品气体收集过程对有机碳稳定同位素组成的影响。结果表明：（1）CO₂气体的纯化收集是封管法制备有机碳稳定同位素样品的一个重要步骤，收集时杂质气体含量越高，对样品有机碳稳定同位素组成的影响越大；（2）在相同的杂质气体背景条件下，与一步冷冻分离CO₂和H2O的方法相比，分步冷冻CO₂和H₂O的方法能够显著减小杂质气体对有机碳稳定同位素测定的影响；（3）小体积收样管能够显著提高有机碳稳定同位素样品的离子流强度，进而提高低有机碳含量样品的稳定碳同位素测定精度。  

预处理方法对海洋微藻脂肪酸萃取量及其碳稳定同位素组成的影响

为探讨不同前处理对海洋微藻脂肪酸萃取量及碳稳定同位素比值(δ13C)的影响,本文应用GC/MS和GC/IRMS方法,测得不同酸催化条件下产物(脂肪酸甲酯)的相对含量及单分子脂肪酸甲酯δ13C值,并分析比较。结果表明:对于新鲜微藻样品,盐酸催化比硫酸催化更适合于微藻中多不饱和脂肪酸的甲酯化;用硫酸催化时,微藻样品在不同预处理(A-新鲜微藻样品、B-干燥处理、C-溶剂提取)下,测得的微藻脂肪酸甲酯相对含量及δ13C值也存在一定差异。  

溢油外观和碳稳定同位素比率随风化变化实验研究

溢油风化研究对于提升溢油防备和应急响应的效率非常重要。本文采用一种自行设计的用氯丁二烯橡胶围成水池并配有气动推板造波造流的新型溢油风化模拟装置,来模拟燃料油、柴油、涠洲原油、阿曼原油的风化过程,并对溢油样品的外观和碳稳定同位素比率δ13C的动态变化进行研究分析。结果显示,四类油品的外观随风化过程的变化具有显著差别,而且柴油的风化会导致形成球状下沉油块;阿曼原油δ13C与涠洲原油δ13C明显不同,而涠洲原油δ13C却与产自涠洲原油的燃料油颇为相似;四种试验油品在经过长时间风化之后,其δ13C均趋近于溢油刚开始时值,其中,涠洲原油的δ13C在风化过程中的变化幅度最大,大约为其他三种油品的7倍。本项研究的成果可应用于水上溢油的品种及其环境归宿的鉴别分析。