中国不同纬度现代表层土壤水氢同位素分布特征及其影响因素

土壤水的氢氧同位素组成是开展环境示踪和土壤水文学研究的重要基础。目前的研究集中在对大气降水的氢同位素组成的相关信息认识上,关于大区域范围的环境因素对于土壤水和大气降水的氢同位素组成影响的报道很少。2016年9月从中国南部地区一直到东北地区(北纬20°—51°)采集了43个表层土壤样品,并测定表层土壤水δD值。结果表明:不同纬度表层土壤水的δD值与降水δD值存在正相关关系(R~2=0.40,p0.01),表明表层土壤水δD值总体响应大气降水的δD值变化,但可能也受其他因素影响。大气降水的δD值与表层土壤水δD值均有明显的纬度效应,但它们的δD值随纬度变化的程度并不相同,表明虽然表层土壤水主要的来源是降水,但环境变化对表层土壤水的氢同位素组成产生了一定影响,这是利用表层土壤水δD值示踪环境或者与植物中的生物标志物的氢同位素组成结合来示踪环境的基础。     

抚仙湖悬浮颗粒物正构烷烃来源及季节特征

为了探究抚仙湖水体中有机质的正构烷烃来源和时空变化特征,对2016年4月~2017年3月抚仙湖水柱悬浮颗粒物中正构烷烃的分布特征、来源、季节变化特征及其与沉积物中正构烷烃的关系进行了研究.结果表明：抚仙湖水柱悬浮颗粒物中正构烷烃的碳数分布范围在C₁₇~C₃₃之间,呈现以优势峰C₂₇和C₂₉为主的单峰分布模式.在垂直梯度的空间分布上,正构烷烃在变温层和温跃层的浓度高于深水层,最大浓度出现在深20m水层,深层水体中正构烷烃浓度受沉积物再悬浮作用影响微弱;在季节变化上,正构烷烃含量存在明显的季节波动,在10月和4月呈现最高值;其中,中长链正构烷烃（C₂₅、C₂₇和C₂₉）丰度与浮游植物生物量季节变化趋势一致,证明浮游植物是抚仙湖水柱中正构烷烃的主要来源,水温是限制抚仙湖水柱中正构烷烃时空分布的关键因子.浮游植物、流域表土和沉水植物的共同输入是抚仙湖沉积物中正构烷烃C₂₉具有较高丰度的原因,沉积物中正构烷烃（C₃₁和C₂₃）来源相对单一,可以有效指示流域陆源植物和沉水植物输入.本文结果可多应用正构烷烃指标进行抚仙湖长序列钻孔古环境重建研究提供数据支持.     

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.     

鄂尔多斯市秋季大气PM2.5、PM10颗粒物中正构烷烃的组成分布与来源特征

利用气相色谱-质谱技术分析了秋季鄂尔多斯市居民区、工业区和清洁区5个采样点大气PM2,、PM10颗粒物中正构烷烃组分,运用Cmax、CPl、Cn(wax)分子地球化学参数对污染源进行了初步示踪研究,并对污染程度进行了判断.结果表明,鄂尔多斯市秋季大气PM2.5、PM10颗粒物上正构烷烃来源相对比较复杂,各功能区均不同程度的受到人为来源正构烷烃污染的影响.总体来说,工业区和居民区人为来源正构烷烃污染较重,这两个功能区污染状况基本相当,而清洁区受人为来源正构烷烃污染相对较小.在鄂尔多斯地区,气候因素尤其是风向因素对大气颗粒物上正构烷烃污染水平的影响比较大.通过与我国其它大中型城市进行对比发现,我国大部分城市市区大气PM2.5、PM10颗粒物中正构烷烃主要来自于人为污染排放.     

我国不同空间格局泥炭类脂分子化石记录信息的时空对比

在前期研究基础上,对江西定南、青藏高原红原、东北哈尼泥炭生物标志化合物记录信息进行对比研究。以正构烷烃为例,对比了我国从南到北泥炭生物标志化合物记录的古植被变化信息,发现我国不同季风区不同时期的植被分布特征存在明显差异。将各区域长链饱和脂肪酸CPI值、Paq值以及哈尼泥炭正构烷烃单体δD值进行对比,并与日本海海面温度和...     

正构烷烃及单体碳同位素记录的石臼湖生态环境演变研究

利用正构烷烃及其碳同位素的分布特征重建古气候环境是目前全球变化研究的热点问题.对采集于石臼湖的沉积物样品进行210Pb定年.采用正构烷烃及单体碳同位素的分布特征示踪沉积物中有机质的来源,探讨湖区近现代生态环境演变与人类活动的关系.结果表明,正构烷烃碳分子组合特征以C29为主峰碳,C25、C27和C31为次主峰,具有显著的奇偶优势,据此推断沉积物中有机质主要来源于大型水生植物及陆生高等植物.对C27、C29和C31长链正构烷烃进行单体碳同位素测定,利用二元模式估算出湖区植被类型以C3植物为主.正构烷烃及单体碳同位素的分布特征揭示了不同时期人类活动对湖区生态环境的影响:1862～1970年,总有机碳(TOC)、总氮(TN)及中低奇数碳正构烷烃(C17～C25)相对含量较低,长链正构烷烃单体碳同位素(δ13C25～31)值偏轻,说明人类活动对湖区环境影响较小,生态环境相对稳定;1970～1983年,TOC、TN及C17～C25相对含量显著增加,δ13C25～31值明显偏重,指示此时期内围湖造田、化肥农药滥用及废水排放等人类活动造成湖区陆生高等植物退化,水体中藻类暴发,湖泊富营养化程度显著提高,生态环境急剧恶化;1983～2010年,TOC、TN及C17～C25相对含量仍处于高值范畴,湖泊富营养化问题没有得到有效控制,湖区生态环境整体呈现相对退化趋势.     

兰州市典型湿地沉积物中正构烷烃的来源分析

采用GC-MS联用系统对三个兰州市典型湿地的沉积物生物标志物——正构烷烃的组成进行了测定,分析了湿地沉积物中正构烷烃组成特征并探讨了其指示的污染源信息。研究结果表明,兰州市湿地沉积物中正构烷烃主要存在高碳数组分奇偶优势显著的单峰型和低碳、高碳组分都有奇偶优势的双峰型两种分布形式;CPI指数分析表明兰州市湿地沉积物中正构烷烃贡献的高碳数部分来源于湿地周围的高等陆生植物,而低碳数部分来源于化石燃料残余。此外,研究发现采石场湿地和银滩湿地公园污染源效应较统一,而雁滩公园污染源受频繁人为活动影响而显示出明显的多元性。     

基于“平均值概念”的“残差示踪法”——黄土高原降水重建的应用（英文）

本文对定量重建黄土高原降水的传统方法进行了回顾分析,提出了利用新发展的"残差示踪法"定量重建黄土高原古降水变化的两种新方法。一种是利用黄土磁化率和粉尘通量指标的关系进行降水重建的磁化率方法(SUS-approach),另一种是利用黄土~(10)Be浓度与~(10)Be产率和粉尘通量指标的关系进行降水重建的~(10)Be方法(~(10)Be-approach)。上述两种方法定量重建的洛川地区13万年以来降水变化曲线高度一致,但与前人利用现代观测数据建立的气候回归方程等传统方法重建的降水记录具有明显的差异。本文所建立的降水曲线具有明显的细节特征,揭示了粉尘稀释作用对降水指标的影响,显示了该方法的优势。文章同时指出,"残差示踪法"的数学涵义是基于"平均值概念"(MVC),并对此从统计学角度进行了论证。最后,就本文所提出的运用线性回归后的残差进行示踪的新方法与传统的示踪方法之差异作了对比分析。     

青藏高原北部土壤正构烷烃氢同位素及物源意义

采用正构烷烃及其单体氢同位素组成特征相结合的方法研究了青藏高原北部多年冻土区表层土壤正构烷烃（C₂₁~C₃₃）的生物来源.研究表明：表层土壤中正构烷烃呈双峰型和三峰型的分布特征,表明其具有多个生物来源.长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）主要来源于陆源高等植物.表层土壤中长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）中奇碳数正构烷烃的δD值比偶碳数的整体偏轻,原因可能是两者的生物合成途径不同.对中等链长正构烷烃聚类分析后分为两种类型,类型I的中等链长正构烷烃（C₂₁~C₂₄）主要来源于陆源高等植物,类型Ⅱ的中等链长正构烷烃主要来源于细菌等微生物降解的产物.表层土壤样品（FHS-10、TG2-10和TG3-10）中等链长的正构烷烃δD值最轻,应为δD值偏轻的水源和细菌等微生物降解共同作用的结果.     

金佛山不同高程岩溶泉初春时期溶解态脂类生物标志物研究

为探究金佛山不同高程的表层岩溶泉入春时期溶解有机质的来源和转化特点,于2017年1、2和4月分别在水房泉(2045 m)和碧潭泉(730 m)进行采样,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对样品中脂类生物标志物(溶解态正构烷烃、脂肪酸)的组分进行定量分析.结果表明,水房泉和碧潭泉溶解态正构烷烃(T-ALK)含量变化范围分别为1546~19314 ng·L~(-1)和1089~12234 ng·L~(-1),平均含量分别为8036、5553ng·L~(-1);脂肪酸变化范围分别为4163~13048 ng·L~(-1)和5519~10079 ng·L~(-1),平均含量分别为8039和8421 ng·L~(-1).由于春季气温回升和降水增多,正构烷烃和脂肪酸含量总体均处于上升趋势.同时,基于正构烷烃分子参数CPI、OEP、TAR、L/H发现,溶解态正构烷烃以细菌源为主,高等植物源输入逐月升高,以低海拔处的碧潭泉变化更为显著.溶解态脂肪酸1、2月以细菌源为主,4月以真菌源和高等植物源脂肪酸为主,细菌源比重依然较高,且因不同海拔的生境不同导致碧潭泉的水生生物输入较水房泉更稳定.     

气候变化对降水稳定同位素组成定量重建古高度的影响-洞穴石笋研究的新认识

定量重建古高度是当前地球科学的重要进展之一.本文概述了降水稳定同位素组成定量重建古高度的两种不同途径,也就是经验回归方程和理论公式计算同位素直减率的两种方法;讨论了降水氧同位素组成重建古高度的主要误差来源和相对大小.根据亚洲季风区石笋记录,本文进一步分析了气候和环境变化对降水氧同位素组成及降水同位素直减率的影响,指出使...     

基于地面站点观测降水资料的中国区域日降水融合产品精度评价

论文对中国国家气象信息中心研制的逐日融合降水资料（1998—2010年）和全国633个气象站点观测降水资料进行了对比,分析了融合降水资料误差的空间分布和时间变化特征,研究了海拔高度及地形起伏度对融合降水资料精度的影响,同时就日降水融合产品不同降水强度进行了误差分析。结果表明：日降水融合产品与台站资料的年平均降水量空间分布具有很强的一致性;全国大部分地区日降水融合产品与台站资料的累计年降水量相关系数大于0.8,东部地区则普遍在0.9以上;日降水融合产品的误差特征值及其空间分布均较为合理,年际变化不大;海拔高度对日降水融合产品平均偏差和平均相对偏差的影响比地形起伏度大,且海拔高度的影响在高海拔区域比低海拔区域更显著。     

树轮氢同位素气候学:现状与方向

树木年轮硝化纤维素的氢同位素组成被广泛地用于重建过去气候变化。文章介绍了树轮氢同位素气候学在技术、理论以及应用于重建气候变化等方面的进展以及存在的问题,着重阐述了用树木年轮硝化纤维素氢同位素组成来研究东亚季风的进展和今后需要解决的问题。     

夏季长江口中颗粒态及溶解态正构烷烃组成和迁移

为阐释长江口颗粒态、溶解态正构烷烃的时空分布特征,并初步探讨其迁移循环机制.2001年7月在长江口分表、底层采集溶解态与颗粒态样品,采样区域的氯度跨度为0.028‰～16‰.样品经有机抽提和气相色谱定量分析,检测到表层溶解态、颗粒态正构烷烃总浓度分别为0.19～4.1μg·L-1和0.19～3.6μg·L-1;底层溶解态、颗粒态正构烷烃浓度分别为0.12～1.9μg·L-1和0.63～4.2μg·L-1.结果显示,长江口水体中正构烷烃碳数多分布在n-C15～n-C36间,正构烷烃碳数浓度分布呈高碳数优势、双峰型优势和低碳数优势3种关系.特征参数表明,长江口有机物呈显著的陆源有机质输入特征;且由长江口向外,陆源输入逐渐减弱.固-液分配系数Kd在不同站位和不同化合物间差异较大;同时Kd还存在颗粒物浓度效应.河口区颗粒态正构烷烃迁移的控制因素主要有潮周期的变化和沉积物再悬浮等.     

石羊河流域降水稳定同位素变化的区域差异

为了了解干旱内陆河流域降水稳定同位素变化过程及其影响因素,基于石羊河流域荒漠区、绿洲区和山区8个站点2013年7月至2014年7月,497个降水样品氢氧稳定同位素数据及相应气象数据,研究了石羊河流域降水稳定同位素的时空变化、环境效应以及降水水汽来源.结果显示：石羊河流域局地大气水线斜率和截距表现出夏低冬高的变化趋势;降水稳定同位素表现出夏高冬低的变化趋势,从荒漠区、绿洲区到山区,稳定同位素值随海拔升高而降低,海拔效应为-0.22‰/100m,这是温度效应的另一种体现;流域降水稳定同位素表现出显著的温度效应,温度效应为0.43‰/℃,在天气尺度下受季风水汽和降水淋洗过程的影响表现出降水量效应;流域降水来源主要受西风水汽控制,夏季也会会受到季风水汽影响,冬季也受到极地气团影响.     

石羊河流域降水稳定同位素变化的区域差异

为了了解干旱内陆河流域降水稳定同位素变化过程及其影响因素,基于石羊河流域荒漠区、绿洲区和山区8个站点2013年7月至2014年7月,497个降水样品氢氧稳定同位素数据及相应气象数据,研究了石羊河流域降水稳定同位素的时空变化、环境效应以及降水水汽来源.结果显示：石羊河流域局地大气水线斜率和截距表现出夏低冬高的变化趋势;降水稳定同位素表现出夏高冬低的变化趋势,从荒漠区、绿洲区到山区,稳定同位素值随海拔升高而降低,海拔效应为-0.22‰/100m,这是温度效应的另一种体现;流域降水稳定同位素表现出显著的温度效应,温度效应为0.43‰/℃,在天气尺度下受季风水汽和降水淋洗过程的影响表现出降水量效应;流域降水来源主要受西风水汽控制,夏季也会会受到季风水汽影响,冬季也受到极地气团影响.     

网湖沉积物正构烷烃分布特征及其记录的环境变化

通过对网湖沉积岩芯中正构烷烃含量和组成特征的分析,探讨了网湖近百年来的湖泊环境变化.结果表明,网湖沉积岩芯中正构烷烃的碳数范围在n-C14~n-C33之间,其中以高碳数组分为主,并具有明显的奇偶优势,反映了沉积物有机质以大型水生植物和陆生植物贡献为主,较低的2n-C31/(n-C27+n-C29)比值指示陆源输入中以木本植物输入为主.根据正构烷烃参数指示的沉积物有机质来源变化特征,近百年来网湖水体环境变化具有如下3个阶段:20世纪50年代以前,网湖与长江水体交换频繁,湖泊水体处于低营养环境状态,沉积物正构烷烃高/低分子量正构烷烃比值(H/L)和陆/水生类脂物比值(TAR)较高,沉积物有机质主要来源于陆生植物和大型水生植物,湖泊浮游藻类贡献少;20世纪50~80年代,H/L和TAR值明显下降,中、短链正构烷烃的比例略有升高,表明陆源植被对沉积物有机质的贡献降低,水生植物和浮游藻类贡献的有机质增加,但较低的2n-C17/(n-C23+n-C25)值表明浮游藻类有机质较低,此时湖泊水体较为稳定,湖泊受长江水位影响减小,湖泊营养水平有所升高;1980s以来,总体上湖泊受流域人类活动影响明显,湖泊水体营养水平升高,沉积物正构烷烃表现为H/L和TAR值升高后下降,正构烷烃总量和2n-C17/(n-C23+n-C25)比值显著升高,2000年后尤其明显,表明湖泊沉积物有机质输入增加,其中湖泊浮游藻类贡献明显增加.     

祁连山北坡中段降水稳定同位素特征及水汽来源分析

依据祁连山北坡中段8个站点的降水样品,结合同期气象数据,从降水同位素特征、影响因素以及水汽来源等方面进行分析,结果表明:①研究区降水稳定同位素季节变化明显,表现为夏半年富集,冬半年贫化的特征;在空间尺度上δ18O值随海拔的升高而减小,年降水δ18O的海拔效应为-0. 19‰/100 m;②各站点的局地大气降水线的斜率和截距表现为随海拔的增加而增加的趋势,表明2 000 m以上的高海拔山区受到更强烈的局地再循环水汽的影响;③研究区降水中稳定同位素温度效应显著,δ18O的温度效应为0. 64‰,且仅在夏季存在微弱的降水量效应;④研究区云下蒸发作用显著.在5、6、7和8月,研究区降水δ18O的平均雨滴蒸发率分别为23%、11%、12%和16%,云下蒸发富集率46%、27%、38%和32%;⑤在夏季连续降雨条件下,研究区降水的水汽来源主要为西风水汽,同时受到局地蒸发水汽的影响.本研究结果有助于进一步了解内陆河水文循环过程,为进一步开展干旱区同位素水文研究奠定基础.     

浙江马鞍列岛海域表层沉积物中正构烷烃的分布与来源分析

采用气—质联用仪(GC-MS)对浙江马鞍列岛(特别是绿华岛及花鸟岛附近)海域八个站位表层沉积物样品中的正构烷烃进行检测,通过谱图和特征分析,对该区域沉表层积物中正构烷烃含量分布及来源等进行了分析。结果表明:研究区域表层沉积物的正构烷烃碳数分布范围多在C14～C34,八个站位样表层沉积物样品中正构烷烃含量(干重)分布在(0.9～9.4)×10-6范围,其含量在空间分布上并无太大的差异。通过对正构烷烃分布特征指数分析,发现陆源高等植物输入占主导优势,而且石油污染可能存在于各个站位。与世界上其他被污染的海岸及河流沉积物比较,目前浙江马鞍列岛附近海域表层沉积物中正构烷烃总量处于相对较低的水平。     

呼和浩特市大气气态和颗粒物上正构烷烃的研究

采用聚氨基甲酸乙酯和玻璃纤维滤膜采集样品并测定。大气中总正构烷烃的浓度分布、气／固分布比与季节变化、污染源有关。在呼市大气中总正构烷烃（Ｃ１５－Ｃ３３），夏季主要存在气态中（７８％），而冬季主要存在于颗粒物上（８３％）。内蒙古草原大气对照样品中，气态中总正构烷烃在冬夏两季所占百分比都约为５０％。市区冬季大气颗粒物上的总正构烷烃浓度比其它城市结果高出１－２个数量级。