边缘海环境中陆源有机质的化学生物标志物研究进展

边缘海是陆地和大洋的连接带,是陆源物质向开阔海输送的主要途径,在全球碳循环过程发挥着重要的作用。示踪边缘海沉积有机碳的来源,可以为有机碳的分布、降解、迁移和转化等研究提供基础。本文从高等植物类脂化合物(如长链正构烷烃、正构烷醇、脂肪酸、甾醇等)、维管植物木质素和土壤有机质支链和类异戊二烯四醚(BIT)等几个方面,介绍了基于化学生物标志物示踪边缘海陆源有机质来源的研究进展。指出以包含木质素、BIT等指标在内的多重示踪方法和多端元模型是指示边缘海沉积有机质来源的良好方法,能够提供比单指标方法更为准确可靠的结果。     

海洋表层沉积物及其非水解有机质级分对菲和壬基酚的吸附

选择5个南海表层沉积物及其非水解有机质(NHC)级分作为研究对象,应用元素分析、二氧化碳和氮气吸附技术及X射线光电子光谱(XPS)表征,同时研究了其对菲和壬基酚的吸附行为.沉积有机质的有机碳含量与吸附能力之间存在显著的正相关关系,表明沉积有机质在吸附疏水性有机污染物(HOCs)过程中的重要作用.同时,沉积有机质的吸附能力和微孔体积之间也存在显著的正相关,表明微孔填充机理在菲和壬基酚的吸附中扮演着重要角色.此外,NHC级分的表面羧酸碳含量与其对菲和壬基酚的吸附能力之间存在显著的正相关,表明沉积有机质与π供体之间存在较强的π-π电子供受体作用.本研究综合考虑了沉积有机质和HOCs间的多种作用机理(疏水作用、微孔填充和π-π电子供受体作用),有助于进一步理解沉积有机质与有机污染物之间的吸附机制,对于水环境的治理与修复具有重要意义.     

与有机质有成因联系的金属矿床

许多沉积和沉积改造型金属矿床都富含有机质，而某些有机矿床本身就是金属矿床，这些金属矿床在世界范围内广泛分布，其工业类型也十分丰富，具有重要的理论意义和经济意义。根据这类矿床的卢出规律和地质材征．提出了CGOM型矿床即与有机质有成国联系的金属矿床的新概念，其主要内容包括：①CGOM型矿床的定义和分类；②CGOM型矿床中有机质的定义、特征及有机一金属相互作用的基本原理；③有机质参与下的几个成矿事件，包括在生富集、元素的活化和迁移、金属的沉淀及成矿环境的改变；④沉积有机质的生成世代与金属元素的命运。⑤有机质在超大型矿床金属量的积累中的重要意义。     

有机地球化学中质谱分析的简介

有机质在自然界(大气圈、水圈、地壳等)中分布十分普遍。有机地球化学是研究地质体内有机质的组成、结构、性质和它们在地球史中时间、空间上的分布、演化规律的一门科学。有机质的演化直接影响到大气圈、水圈、地壳能量的演化。由于有机质参与地质作用影响到元素分散和富集。有机质是组成可燃性矿产的物质基础,象石油、煤、油页岩等。有机质对沉积放射性铀矿床、沉积有色金属(铜、钴、镍、钒等等)矿床的形成以及对稀有、分散、放射性元素的表生地球化学循环起着重要作用。     

金属成矿过程中的有机质——研究进展与展望

涉及活生物或碎屑碳质物的地球化学过程,常常用来解释富有机质沉积层中金属元素的优先富集,以及某些沉积矿床中各种有机组分与金属元素的伴生关系。尽管观点上的某些差异取决于所考虑的金属(Pb-Zn-Cu,U,Au)及地球化学环境或地质背景,但是有关涉及有机质的金属富集机理的观点或多或少与矿石沉淀的成因模式趋同发展。沉积有机质的来源和活生物富集各种金属的能力,首次使得研究人员重视生物聚集过程。其次,对腐殖酸和海洋物质的吸附特性和配位体特征的评价,使得人们强调金属螯合机理。对有机质有限的交换阳离子能力的认识和对主要元素与微量元素争夺螯合位置的认识,使得人们把大部分注意力集中在还原反应上。硫酸盐与有机质形成的还原硫类型,基本上被认定为许多金属的大吸收器(sink):形成金属硫化物后直接沉淀,与金属硫化物共沉淀或还原非亲铜元素。然而,生物和非生物途径的硫酸盐还原过程的发展条件(有机质、温度)仍有争议。同样,有机质直接还原金属(没有任何硫类型参与)的可能性也知之甚少。所有的机理在表生富集过程中可能起了一定的作用。长期以来,同生矿床被认为是沉积矿床的一种重要类型(例如,含铜页岩、碳酸盐岩型Zn-Pb矿)。然而,岩相学,同位素和流体包裹体资料以及有机地球化学资料研究结果都表明,     

珠江口和邻近海域沉积有机质的来源及其沉积通量的时空变化

分析了珠江口和邻近海域沉积有机质(OM)的总有机碳(TOC)、总氮(TN)及稳定碳同位素组成〔δ(13C)〕等地球化学参数,并对有机质的来源和沉积通量进行了研究. 结果表明,珠江口沉积有机质来自大陆(52%)和水生(48%)混合来源;而邻近海域沉积有机质主要为水生来源(93%). 珠江口陆源有机质含量〔w(T－OC)为5.4 　mg/g〕远远高于邻近海域(0.49 　mg/g),近年来珠江口TOC和陆源有机质(T-OC)的平均沉积通量分别为5.57和2.2～3.6 mg/(cm2·a),说明珠江河口接受了大量的陆源有机物的输入,这是由于自20世纪后期的几十年以来,华南地区经济快速增长造成大量土地开垦,以及工农业生产和生活污水的排放所致. 珠江口和邻近海域的水生有机质沉积通量在近年均呈增加趋势,在珠江口达到最大值3.6 mg/(cm2·a),说明大量的营养物质导致水体的富营养化,从而促使水域初级生产力的增长.      

现代湖泊沉积物中有机质的特征及其地质意义

<正> 在石油和天然气成因的研究中,近代沉积物中有机质的分布、聚集及其在成岩早期的转化特征和相条件的分析,是一个重要的环节。它不仅有助于认识那些在古代沉积岩中已经消失了的过程,而且有助于各种沉积和地球化学相模式的建立。自从六十年代后期,晚期成油学说(干酪根成油)流行以来,对近代沉积物中有机质的研究有所忽视。但是,应该看到油气生成是从有机物质在沉积物中聚集开始的,在整个过程中,原始母质的性质,有机质的聚集条件及其初期的转化特征,对于演化方向有着决定性的影响。年青沉     

鄱阳湖三江口柱状沉积物有机氮同位素特征及其环境指示意义

通过对鄱阳湖三江口处柱状沉积物中δ15N、C/N比值、TOC和TN等含量的测定,分析了其有机质及氮素的来源.结果表明: 赣江、抚河、信江及鄱阳湖处柱状沉积物δ15N值变化范围分别为2.44‰~4.55‰、4.03‰~5.84‰、3.79‰~4.81‰及3.42‰~8.13‰.赣江南支其沉积有机质主要来源于土壤有机质;抚河整个柱状沉积物以自生有机物源为主;信江西支在12cm以下其沉积有机质主要受藻类及土壤有机质两种物源的影响,而12cm以上受外源影响比较小;鄱阳湖梅溪嘴表层2cm处沉积有机质来源以藻类为主,而中间6~3cm处主要来源于土壤有机质,7cm以下主要来源于藻类及土壤有机质.赣江南支、信江西支及鄱阳湖梅溪嘴沉积物氮素均主要来源人工合成肥料和土壤流失氮,而抚河主要来源于土壤流失氮.     

热液成矿流体中的有机物质

热液流体中的主要有机质包括腐殖物质（t＜50℃）、有机羧酸（t＝80～140℃）、原油（120～180℃）和水溶性甲烷气（180～300℃）。腐殖物质在初始矿源层形成中起重要作用，在腐殖酸缩合成干酪根过程中通过去氧而导致还原的成岩环境，从而有效地防止金属元素在初始矿源石化过程中的分散。有机羧酸是干酪很早期演化的必然产物，富含有机羧酸的油田卤水可以成为MVT铅锌矿的成矿流体。在一定成熟度范围内原油可能成为汞金热液流体的重要有机组分。水溶性甲烷气是铜、铀、金等中低温热液流体的重要有机组分。有机质演化的阶段性决定了相应热液流体中有机质的类型；此外沉积建造的类型、金属元素在油／卤之间分配系数差异和构造条件差异导致了金属矿化分异。     

滇池沉积物有机质沉积特征与来源解析

以滇池湖泊东南部和东部沉积柱为研究对象,对沉积柱中不同层的沉积物样品使用210Pb定年,分析不同年代沉积物中总有机碳(TOC)和正构烷烃的含量及沉积通量,利用正构烷烃相关指标示踪有机质来源.结果表明:1两采样点沉积物中TOC含量和沉积通量随时间增长均表现为总体上升的变化趋势;正构烷烃沉积通量随沉积年代的变化,分为上升期、下降期与再次上升期这3个阶段.2正构烷烃与TOC沉积通量均增大时,两者来源具有一致性,均来自于湖泊内部和入湖河流携带的泥沙物质之中;20世纪80年代至20世纪末,正构烷烃沉积通量在减小,TOC沉积通量在增大,说明该时期两者来源存在较大差异,湖泊内的细菌、藻类对正构烷烃的贡献较大,而TOC受湖泊内部与入湖泥沙的影响较大.3两采样点检测到的正构烷烃碳数范围为C12~C35,由正构烷烃基本特征与源解析指标分析得出:挺水植物对滇池湖泊沉积物中有机质来源贡献较大,浅层深度,细菌和藻类的贡献突出.     

地球内甲烷的多源性

地壳内的甲烷主要是生物成因的,即其主要来源物质是生物成因有机质。甲烷也可由无机反应形成,因而称为非生物成因甲烷。生物成因甲烷既可由细菌过程形成,也可由热过程形成。细菌过程包括CO_2还原和发酵两种途径。发酵作用在近代淡水沉积物和沼泽中较为重要。然而,由CO_2还原形成的甲烷,在较老沉积物和有经济价值的气田中极为常见。温度、有机底质和年龄可能是控制这两种途径的相对重要性的主要因素。热成因甲烷的稳定同位素浓度看来受控于有机质转化的程度、天然气排出和捕获的时间。不同沉积盆地中甲烷的不同特征,可能是地质史的产物。地热甲烷很可能来源于有机质的热解。非生物成因甲烷产于热液喷口和蛇绿岩杂岩体内。地表的或深部的无机反应是这种甲烷的可能来源。观测到的天然产出甲烷的同位素变化,并不支持甲烷只有地幔一种来源的观点。     

加拿大西北地区派恩波因特铅锌矿田的有机地球化学

<正> 大量的资料支持这样一个概念,即未变质的沉积碳酸岩中的铅锌矿床是由正常的沉积和成岩作用生成的。尽管如此,对这些矿床仍然有许多问题难以解释。这些问题包括金属和硫化物的来源、沉淀机制、沉淀环境,尤其是硫化物沉淀的时间问题。许多矿床,包括经典的美国密西西比流域型矿床,一般都含有沥青,这样就提供了应用有机地球化学的途径和技术来解决这些问题的可能性。也许关于有机质的最重要的问题是用它作为监测主岩和矿体中的温度变化的指示剂的问题,以及这种有机质是否直接或间接地影     

水体扰动条件下物质在沉积介质中的迁移

为了研究在上覆水体扰动条件下物质在沉积介质中的迁移,本实验建立了简单的沉积物再悬浮发生装置,并分别利用不同粒径大小的沙粒作为均质沉积物,同时利用500μg·cm-3的溶解性罗丹明B作为示踪剂,观察在紊流扰动条件下物质在不同的均匀沉积介质中的迁移情况.结果表明,在粒径不同的各类沉积介质中,由于不同颗粒的孔隙度、渗透率不同,在各沉积介质中形成的孔隙水压力差产生了孔隙水对流现象,从而导致了物质在多孔介质中发生垂向或水平迁移,并且其平均迁移速度受到染色剂的埋深和多孔介质的粒径大小的影响.而在均匀的沉积层中,200 r·min-1的扰动主要影响各沉积介质中物质的垂向迁移,并且当适当增加介质的粒径时,这种垂向对流迁移现象相对增强.     

城市湖泊底泥沉积柱中正构烷烃的分布特征与来源解析

正构烷烃既可以来自于生物质的排放,也可以来自于人类的活动(如各种化石类燃料的直接排放和不完全燃烧)。由于其具有较高的稳定性,对沉积物中有机物质来源和沉积物环境演化具有指示性,因此,正构烷烃在现代沉积物的研究中常作为主要的环境指示指标。该研究以武汉市南湖为城市湖泊的代表性湖泊,通过研究南湖底部沉积柱中正构烷烃的分布特征,不同沉积柱深度中总有机溶剂萃取量(TSEM)、正构烷烃总浓度、碳优势指数(CPI)值及一些诊断因子(如Pri/n-C17或Phy/n-C18)的变化趋势,对南湖底部沉积柱中有机质的主要来源进行了分析。研究结果表明,南湖底泥沉积柱(0~50 cm深度)中均检出不同程度的正构烷烃,并呈现出明显的双峰型分布特征,其总浓度范围位于38.1~298 g/g(干重)之间。其中正构烷烃及TSEM均随着沉积柱深度的增加而呈现出下降的趋势。CPI的分析表明,该湖泊中有机质主要来自于陆生植物蜡与人类活动的混合污染源,而且虽然南湖水体富营养化严重,但是沉积柱中的有机质已经经历了一定程度的微生物降解。该研究为控制与修复以南湖为代表的城市湖泊的水体污染提供了有力的理论基础。     

官厅水库沉积物中大量元素的历史分布特征

以官厅水库沉积物为研究对象,建立年代序列,解析有机质及TOC、TN、TS的含量和沉积通量的年变化,探明官厅水库大量元素的历史沉积特征.结果表明:采用210Pb和137Cs测定官厅水库线性沉积速率分别为0.33 cm·a-1和0.32 cm·a-1,累积质量沉积速率从1954年水库建成后缓慢递增到1980年左右的0.156 g·cm-2·a-1,之后递减至当前的0.090 g·cm-2·a-1.沉积物中有机质含量为36.8~100.7 g·kg-1,在水库南部库区略高;有机质沉积通量在时间尺度上随年代呈先增加后减少,与沉积物沉积速率年变化趋势相似.沉积物中TOC含量为1.18%~7.83%,TN含量为0.04%~0.73%,TS含量为0.07%~0.50%.TOC和TN的沉积通量在20世纪90年代左右出现峰值,而TS沉积通量呈逐渐下降趋势.总体而言,官厅水库沉积物中C、N、S等大量元素呈连续分布,其沉积通量主要受沉积速率影响,颗粒物沉积过程可能在污染物迁移转化中扮演重要角色.     

南流江口陆源物质输送的季节性差异及其影响

通过对南流江丰水期(2015年7月)、枯水期(2016年4月)河口表层沉积物中有机质含量和同位素组成的变化来揭示陆源入海物质输送的季节性差异,评估其对近海环境的影响.结果表明,枯水期水体悬浮颗粒物(SPM)含量自河口向外随水深增加逐步降低(平均值为0.030g/L),丰水期洪水前SPM含量较低(平均值为0.020g/L),洪水后SPM含量显著增高(平均值为0.047g/L),证明枯水期浪、潮对表层沉积物扰动较大使颗粒物大量悬浮,而丰水期浪、潮的影响较小,以洪水控制为主.不同季节沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)平均含量相当, TOC平均含量均接近0.46%,丰水期和平水期TN含量分别为0.054%和0.062%,但空间分布差异明显,丰水期在河口东侧半封闭海湾中有机质含量较高,枯水期有机质呈斑块状分布.根据同位素组成特征来看,丰水期陆源有机质自河口向外输送,沿河口向南形成高陆源有机质沉积带,半封闭海湾中以海源有机质为主;而枯水期陆源有机质贡献呈现明显的自河口向外快速降低趋势.丰水期颗粒物自河口向外输送后快速堆积,枯水期在浪、潮作用下使区域内物质强烈混合,这是该区域中沉积环境的主要特...     

从PUMOS假说看自然界矿床类型的多样性

<正> “PUMOS”假说认为,海洋中生物成因总体的平均沉积通量,即 PUMOS(Primitire Undif-ferentiated Metalliferous Orzanic Sediment—原始未分异的含金属有机质沉积物)是产于日本晚第三纪“绿色凝灰岩”地区的黑矿、锰矿和石油矿床的共同母源物质。在本文中,笔者打算把这一假说的应用扩展到自然界某些其他重要类型的矿床,包括日本的别     

重金属沉积能力与环境矿化容量的探讨

重金属(主要讨论 Cu、Pb、Zn、Cd)在地表环境中存在一种循环。这种循环虽然要经历若干年代,但必竞在进行。这种循环是由两个相反的过程所构成,一是自然风化与工业排放,二是通过地表水(矿床学称含矿冷水溶液)搬运沉积。这种沉积过程对环境带来两大作用,即矿床的形成和水环境的净化。在特定区域(特定环境条件)里,重金属的沉积是相对迅速的,沉积也是相对稳定的。其沉积速率可以与骤发性的工业排放相对抗,其沉积的相对稳定可以达到无害化的程度。而特定环境的这种沉积能力又相当强,足够开发利用。因而为重金属的环境矿化容量的提出提供了必要的理论与实际依据。正是因为特定环境(如湘江)中这种对重金属沉积能力的客观存在,我们把这种沉积能力定义为环境矿化容量。环境矿化容量与有机同化容量一样,具有其本身特性。所不同的是构成环境有机物同化容量的有机物同化过程是一个绝对不可逆过程,而构成环境矿化容量的矿化沉积过程是一个相对不可逆过程(特定条件下)环境矿化容量有其开发利用前景。在湘江综合防治中,已作了突出的应用。并且有的文献提出在水体中适量增排悬浮絮凝物质(如粉煤灰)可进一步开发湘江重金属的矿化容量。)     

海底厌氧有机碳降解速率与途径的控制

正《美国科学院院报》2018年1月9日地下海床是一个巨大的厌氧生物反应器,从大洋水柱中沉积的有机物质在此被微生物缓慢降解。目前还不清楚有机质降解率在不同的地球化学带如何进展,但全球海床中甲烷和二氧化碳的深层产出因此受限。通过高度解析的地球化学和微生物活动分析,不考虑氧化还原带的存在和降解途     

沉积有机质分子地球化学应用于古气候古环境研究

自从上世纪八十年代以来,沉积有机质分子地球化学在古气候古环境研究中发挥了其它学科不可替代的作用。与传统的第四纪地质地球化学研究方法相比,分子有机地球化学在古生态系统恢复与古生产率评估、古大气二氧化碳分压与古温度确定等领域提供了更为精细的信息。文章主要总结与评述了沉积有机质分子及其碳／氢同位素地球化学技术近三十年来在上述领域的主要进展。