C_(20)-C_(30)正烷烃的偶碳数优势在生态和环境方面可能具有的意义

前言 大多数近代沉积物和高等植物的正烷烃在C_(22)～C_(35)范围内所含奇碳数同系物的浓度比偶碳数同系物大。在古沉积岩、原油和微生物中,正烷烃通常或者是在偶和奇碳数分子之间平均地分布,或者是在某些微生物中主要由碳数小于C_(22)奇碳化合物组成。由于高等植物是陆地上有机质的主要来源,单细     

典型水库沉积有机质组成特征及其源解析

为研究中国典型水库沉积有机质的组成特征及来源,分别采集密云水库、双塔水库表层沉积物样品,对样品的总有机碳(TOC,g/kg)、总氮(TN,g/kg)、总有机碳同位素(δ~(13)C_(org),‰)、总氮同位素(δ~(15)N_(total),‰)、脂肪烃、脂肪醇和脂肪酸等进行了分析研究。研究表明,脂肪酸是密云水库和双塔水库表层沉积物中可溶性有机质的主要组分(分别占可溶性有机质的85.8%和81.7%),脂肪烃和脂肪醇含量较少。密云水库沉积物中的脂肪烃主要来自陆源的C_3木本植物,双塔水库沉积物中脂肪烃主要来自水体浮游动物。该研究中的沉积物脂肪酸和脂肪醇均表现为水库内源生物源为主要来源特征,水体好氧菌源脂肪酸是双塔水库沉积物脂肪酸的的主要组分,而密云水库沉积物脂肪酸更多地表现为水体藻类和厌氧菌源特征。     

胶州湾表层海水中的正构烷烃及其来源解析

<正>构烷烃是自然界中普遍存在的有机物质,其组成和分布与人类活动密切相关,是表征有机污染物来源的良好标志物.用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对2016年4月胶州湾表层海水中的正构烷烃进行检测,首次报道了胶州湾表层海水中正构烷烃的分布特征及来源解析.结果表明,其含量在1.756~39.09μg·L~(-1)之间,主要由连续分布的C11~C_(37)正构烷烃同系物组成,没有明显的奇偶优势,但碳数为C_(21)~C_(33)的正构烷烃约占总正构烷烃的95.0%.胶州湾表层海水中正构烷烃的高值区以湾口为主,在湾内东北部和西部也有出现,这一分布特征与胶州湾东北部和西部河流带来的工业废水、生活污水和湾口码头附近的船舶航运带来的正构烷烃输入有关.水交换较为充分的湾中部和湾外海域正构烷烃总量在1.756~2.842μg·L~(-1)之间,平均值为2.196μg·L~(-1),可视为胶州湾正构烷烃的环境背景值.其碳数分布有明显的C_(24)主碳峰,前峰群有微弱的奇碳优势,后峰群有微弱的偶碳优势,表明这部分正构烷烃以藻类和海洋细菌等生物自生输入为主.人类活动对胶州湾的影响很大,输入的正构烷烃主要集中在湾口及湾内近岸海域,由C_(21)~C_(33)正构烷烃同系物组成,呈现出有微弱偶碳优势的后峰群单峰形分布特征,代表高度风化的石油类污染物.其含量在9.606~39.09μg·L~(-1)之间,约占胶州湾总正构烷烃量的83.7%.整体来看,胶州湾表层海水对正构烷烃的去除机制以蒸发、稀释等物理风化过程为主,从湾内向湾外风化强度增大.     

渤海及邻近海域表层沉积物中烃类物质的分布特征及其指示意义

本文对渤海及其邻近海域表层沉积物中有机碳（TOC）、正构烷烃（n-Alks）、石油烃（TPH）的含量、分布特征及其指示意义进行了初步的研究。结果表明,TOC含量介于0.12%~1.13%,平均值为0.44%,n-Alks含量介于0.9×10-6~5.1×10-6,平均值为2.25×10-6。C/N、δ13C结合正构烷烃的分析表明,有机质为海、陆混合来源。TPH含量介于15.2×10-6~65.3×10-6,平均值为30.1×10-6,渤海湾含量最高,受人类活动影响显著。n-Alks比值分析结果表明,正构烷烃的陆源贡献大于海洋源,沉积物普遍受到了石油污染。     

滇池不同湖区沉积物正构烷烃的分布特征及其环境意义

为探明滇池沉积物中有机质的组成特征及其环境意义,2014年7月采集滇池北部和南部各一根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、正构烷烃含量剖面变化规律.结果表明:1滇池沉积物中TOC与TN自20世纪70年代以后增加显著,说明了滇池初级生产力不断提高;2滇池沉积物正构烷烃代用指标n-C27/n-C31比值及Paq和CPI表明,滇池沉积物从下往上草本植物与木本植物交替变化,且沉积物中的高碳数有机质主要来自滇池内源的沉水和漂浮大型植物;3C/N比值及正构烷烃分布特征表明,滇池不同湖区沉积物有机质来源存在差异:滇池北部沉积物中有机质主要来源于內源植物和陆源有机物的人为源;滇池南部沉积物中有机质主要来源于內源大型水生植物和陆源高等植物混源.为此,在今后滇池沉积物有机质的研究中,应加强对滇池不同湖区有机质的深入分析.     

雷州半岛红树林表层沉积物正构烷烃组成分布特征研究

本文研究了雷州半岛高桥镇、特呈岛、湖光镇和金沙湾4个区域红树林表层沉积物中正构烷烃的含量、组成分布及来源特征。结果表明,研究区域红树林表层沉积物中总有机碳(TOC)含量为0.10%～5.62%,正构烷烃总含量(∑n-Alk)为0.69～16.60μg/g(dw)。红树林表层沉积物中正构烷烃组成以中长链(n-C₂₃～n-C₃₁)为主,呈单峰型分布。除金沙湾以外,其他区域红树林表层沉积物中正构烷烃组成奇偶优势明显。正构烷烃组成分布及平均链长(ACL)、碳优势指数(CPI)、短链/长链比值(∑n-C₂₀^-/∑n-C₂₁⁺)、陆海来源比值(TAR)、水生植物贡献比值(P_aq)等指标的主成分分析(PCA)结果显示,研究区域红树林表层沉积物中正构烷烃主要来源于高等植物,其中,高桥镇红树林表层沉积物中正构烷烃主要来源于陆源高等植物,而部分湖光镇、特呈岛红树林表层沉积物中正构烷烃的水生植物来源贡献较大,金沙湾红树林表层沉积物中正构烷烃可能受人类活动的...     

深圳湾及邻近沿岸沉积物中碳、氮和磷的分布

依据1998~2014年每年2个航次取得的资料,分析和研究了深圳湾和珠江口东南沿岸表层沉积物中生物地球化学要素[包括总碳(TC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)]的时空分布,并依据C:N原子比探讨沉积物中有机质的来源.结果表明,TC、TOC、TN和TP含量在深圳湾中分别为(13200±3600)、(12200±3200)、(910±352)和(594±288)mg/kg,而在珠江口东南沿岸中分别为(12000±3900)、(8700±2300)、(601±259)和(334±119)mg/kg.1998~2014年研究海区沉积物中TC和TN含量的年际变化均呈上升趋势,而TOC含量则呈下降趋势.研究期间TP含量在深圳湾中呈下降趋势,而在珠江口东南沿岸中呈上升趋势.深圳湾和珠江口东南沿岸中TOC:TN原子比分别约为17.7和19.5,研究期间均呈下降趋势.研究海区中表层沉积有机质(SOM)是陆生和水生2种来源的混合输入,在深圳湾中以水生源为主,而在珠江口东南沿岸中以陆生源为主.1998~2014年研究海区中表层SOM从以陆生源为主逐渐转变为以水生源为主.     

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.     

厦门海域正构烷烃组成特征及石油烃污染情况研究

本文对厦门海域水体及表层沉积物的正构烷烃含量及水体中的石油烃含量进行检测,通过正构烷烃的组成特征和特征比值分析其来源,并对石油烃污染情况进行评价。结果表明,厦门海域水体中石油烃含量符合国家一类海水水质标准,正构烷烃含量与1995年厦门海域的水体正构烷烃含量相比有较明显的升高,石油烃污染有加重的可能性。沉积物正构烷烃含量为1.80~4.27 μg/g,对姥鲛烷和植烷比值（Pr/Ph）、长短链比值（L/H）、碳优势指数（CPI）和主峰碳数等特征比值的分析,表明厦门海域沉积物环境为还原性,厦门西海域、同安湾和九龙江口海域正构烷烃组成为双峰型,陆源贡献大于海洋贡献且有受到石油烃污染的可能性;东海域和大嶝海域正构烷烃组成表现为单峰型,主要体现为海洋生物贡献,但是无法排除石油烃污染的可能性。     

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.     

南斯拉夫亚得里亚海长岛盆地中有机相的地球化学特征

长岛盆地的沉积物主要是早、晚白垩世的。为了确定有机相的特征,我们采同了不同井的岩心样品和少数露头样品的地球化学分析资料。 地球化学资料表明,早白垩世的碳酸盐序列是一种具有高度石油潜势的良好生油岩。这种生油岩由暗灰色均一的微晶状灰岩和高沥青质层纹状灰岩组成。它们伴生有沥青和油渍。有机质主要为海相成因(藻类-腐泥型),有少量陆地组分的输入。样品的抽提量异常高,含有不同量的烃,并且炮和烃/芳烃比值低。成熟作用期为不成熟到边缘成熟,其鉴定特征是:高比例的树脂和沥青烯,伴有高含量硫;正烷烃的偶数优势;无环异戊间二烯化合物与正烷烃比值高;Pr/Ph<1;在430℃附近出现T_(max)。 长岛盆地的有机相是变化的,因而有可能发现富有机质的沉积物和氧化的贫有机质的沉积物。有机相的差异,是由于沉积环境中的许多变化及可造成有机相的不均一性的构造作用而造成的。     

青岛近岸海域表层沉积物生源要素分布及污染状况评价

为了解青岛市近岸海域不同功能海区沉积物中生源要素分布及污染状况,于2017年11月在胶州湾、崂山近岸海域和青岛市文昌鱼保护区共采集了33个表层沉积物样品,分析了沉积物生源要素中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及生物硅(BSi)的含量。青岛近岸海域TOC、TN、TP和BSi含量范围分别为0.21%～1.43%、0.02%～0.13%、0.06%～0.15%和0.26%～0.60%。胶州湾表层沉积物中TN和TP含量较高,崂山近岸海域TOC较高,而文昌鱼保护区BSi含量较高。此外,胶州湾沉积物中BSi含量呈显著下降趋势,说明海域硅藻生产力的下降。根据沉积物中TOC/TN摩尔比,崂山近岸海域沉积物中有机质为海源和陆源混合输入,而胶州湾和文昌鱼保护区有机质的主要来源为海源输入。生源要素污染评价结果显示,青岛近岸海域表层沉积物中TOC含量未受到污染,而TN和TP则处于中等污染水平。     

四海龙湾表层沉积物中有机质的组成特征及其源解析

为研究玛珥湖四海龙湾表层沉积物中有机质的组成特征及来源,采集四海龙湾表层沉积物样品,并对其中的有机质进行了分析. 结果表明,四海龙湾表层沉积物中w(TOC)(TOC为总有机碳)为6.7%、w(TN)为0.6%、δ13C_org(TOC同位素丰度)为-28.0‰、δ15N_total(TN同位素丰度)为2.2‰. 可溶性有机质主要包括脂肪烃、脂肪醇、脂肪酸和GDGTs(甘油二烷基甘油四醚脂)等,其中脂肪酸是可溶性有机质的主要组分,约占可溶性有机质总量的68.8%,主要来源于内源性的藻类和厌氧菌; 脂肪烃主要来源于陆源的C3木本植物;结合态脂肪醇具有明显的内源来源特征,而游离态脂肪醇却呈现陆源来源特征. 四海龙湾沉积物中含有丰富的GDGTs,主要来源于陆源土壤,包括支链类GDGTs和类异戊二烯类GDGTs,其中类异戊二烯类GDGTs以GDGTⅣ和GDGTⅤ为主,但其在四海龙湾沉积物中的含量相对较小. 研究显示,四海龙湾流域陆源是沉积物中可溶性有机质的主要来源,陆源有机质的大量流入改变了四海龙湾的营养水平;不同种类可溶性有机质表现出不同的来源特征,这主要是由于微生物对不同种类有机质降解速率的不同所致,并且导致降解所产生的二次有机质数量也不同.      

中国典型湖泊沉积物中脂肪烃的分布特征及来源

以我国13个典型湖泊的表层沉积物为研究对象,对沉积物的w(TOC)和w(TN)的分布特征进行了报道.结果显示,西南、华南地区湖泊沉积物的w(TOC)和w(TN)要高于西北地区,华东地区湖泊沉积物最低.结合多个脂肪烃来源参数,初步探讨了13个典型湖泊表层沉积物中脂肪烃的分布特征及来源. 结果表明:湛江玛珥湖、四海龙湾、洱海、红枫湖和程海受脂肪烃污染严重,鄱阳湖和双塔水库受脂肪烃污染程度最轻;受水体高矿化度的影响,双塔水库沉积物中有机质的δ13C值明显偏正;湛江玛珥湖中来自自身固氮藻类的脂肪烃含量明显高,致使湛江玛珥湖沉积物的δ15N值明显低;由于四海龙湾特殊的地理环境,四海龙湾沉积物中来自陆源木本植物的w(C_27+C29)明显高.      

石油烃在土柱中的纵向迁移行为模拟

通过室内土柱模拟试验研究了石油烃在土壤剖面中的纵向迁移特点及影响因素. 结果表明,淋滤后多环芳烃(PAHs)主要富集在土柱表层,w(PAHs)随深度增加而明显降低,但不同土柱w(PAHs)降幅不同. 饱和烃类化合物组成特征表明,土柱不同深度下饱和烃化合物的组成特征与原土样有明显不同,表明这些化合物在土壤剖面上发生了迁移,但不同化合物(正构烷烃、甾萜类和烷基环己烷)纵向迁移的深度不同,说明饱和烃中不同组分化合物的迁移能力不同. 石油烃组成及质量分数随深度变化特征表明,影响石油烃在土壤中纵向迁移的因素主要有土壤总有机碳(TOC)的质量分数和原油黏度.      

西伯利亚东部晚前寒武纪石油的饱和烃生物标志化合物

最近二十五年,在西伯利亚东部的勒拿-通古斯卡地区找到了大量由晚前寒武纪—早寒武世生油岩生成的石油。我们用气相色谱(GC)和气相色谱-质谱(GC-MS)分析了该区据推测是晚前寒武纪(文德)生油岩生成的三种石油的C_(15)+饱和烃生物标志物。我们的结果表明,这些油与西伯利亚东部和阿曼地质年代相近的石油有许多共同的特征。在三个所分析的油样中,检测到的化合物有:(1)“海相型”分布的正构烷烃;(2)中间单甲基支链烷烃;(3)链状类异戊二烯烃(姥/植<1);(4)三环和四环萜烷;(5)藿烷;(6)C_(29)规则甾烷和(7)C_(30)环上甲基化的甾烷。除4-甲基甾烷(按现有的生物化学资料,在这个年代的石油中未曾料到有这类化合物)外,所有这些化合物可认为来源于原核生物。上面这点和其他的证据如缺少重排甾烷表明,微生物是碳酸盐岩生油岩中有机质的主要贡献者。     

基于碳氮同位素的澜沧江水库TOC来源差异性分析

水库建设所导致的生态问题正引发前所未有的深度思考,梯级水库在时间和空间尺度上的影响效应更加值得探究.为揭示新老水库有机碳分布特征及其沉积物TOC来源的差异,于2017年11月采集了苗尾、功果桥和大朝山这3个不同时期建设的水库的水样和沉积物样柱.测定了水体的温度(T)、溶解氧(DO)、总有机碳含量(TOC)、沉积物总有机碳(TOC)、氧化还原电位(ORP)、总氮(TN)和总磷(TP)等指标,并利用15N和13C同位素,结合Iso Source软件,解析沉积物中TOC来源及其来源物质对相应水库沉积物中TOC的贡献量,从而探究其内在的碳循环机制和梯级水库演进模式.结果表明,苗尾、功果桥和大朝山水库水体有机碳质量浓度平均值分别为0. 95、1. 97和4. 64 mg·L-1.对应水库沉积物中有机碳含量变化范围分别为4. 41～81. 63、18. 30～28. 42和9. 16～14. 46 g·kg-1.水库的梯级建设,使得新老水库的沉积物来源,周围补给等出现差异,使得新老水库TOC出现巨大差异.对于水体TOC,水体热力学状态和溶解氧的差异从而间接影响了水体中TOC的分布趋势.沉积物中主要考虑生源要素的影响,即沉积环境对有机质的保存能力是造成DCS、MV和GGQ沉积物垂向分布有差异的主要原因.而梯级水库的演进模式中,MV时空尺度上处于第一级段,是以累积上游来流TOC为主; GGQ处于第二级段,是以主要消耗分解上游来流TOC; DCS处于第三级段,是以主要积累水库周边TOC来源.     

富里酸对重金属在沉积物上吸附及形态分布的影响

以连续碱提取法获得的乌梁素海沉积物中的富里酸为基础,以原状沉积物和去除有机质沉积物为吸附剂,开展了富里酸对重金属在沉积物上吸附行为和形态分布的影响实验研究.结果表明,有机质的去除和富里酸的添加对沉积物吸附重金属均有一定影响;未添加富里酸条件下,有机质的去除对Cu~(2+)影响最大,可导致沉积物对Cu~(2+)的吸附率下降17.85%;随富里酸添加量的增加,2种沉积物对重金属离子的吸附率均逐渐降低,下降速率表现为Cu~(2+)?Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+);当富里酸添加量超过5%时,富里酸逐渐成为影响重金属离子吸附率下降的主导因素;随富里酸添加量的增加,原状沉积物和去除有机质沉积物中重金属的形态分布均有明显变化,添加富里酸增加了体系中H~+的浓度,H~+能够置换碳酸盐结合态金属,使碳酸盐结合态金属从沉积物中释放出来,从而导致重金属的碳酸盐结合态与富里酸添加量呈显著负相关,重金属的有机硫化物结合态含量与富里酸添加量呈显著正相关,Cd因亲有机性较弱,其有机硫化物结合态的含量最低且变化幅度最小.     

闽江口围垦养殖对沉积物有机碳组分及其矿化的影响

研究滨海湿地围垦养殖后沉积物有机碳库的动态变化,对科学评估沿海滩涂湿地开发利用对碳库的影响具有重要意义.以闽江口鳝鱼滩湿地为研究区,采集不同围垦年限(3 a和15 a)养殖塘和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)(养殖塘围垦前主要土著植被)湿地沉积物,测定其总有机碳(TOC)、有机碳组分(微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC))及有机碳矿化特征,并基于时空互代法,分析了围垦养殖对沉积物TOC、有机碳组分及矿化的影响.结果表明:围垦养殖3 a,沉积物TOC和WSOC含量总体上没有显著变化,但围垦15a,表层(0~10 cm)沉积物TOC和WSOC含量显著增加,其增加比例分别约为68.36%和68.01%;围垦养殖后,沉积物MBC没有显著变化,EOC含量则有所降低,围垦15 a后表层沉积物EOC含量约降低37.35%.围垦养殖后表层沉积物有机碳矿化速率和累积矿化量均高于短叶茳芏湿地,而亚表层(10~20 cm)沉积物矿化速率差异不显著,且表层累积矿化量高于亚表层.养殖塘沉积物TOC及有机碳组分受长期水淹和饵料添加等管理方式的影响,同时受黏粒、TN和TP等理化性质的间接影响,进一步影响沉积物矿化速率、累积矿化量和潜在矿化量(C0).上述结果预示着滨海湿地围垦养殖在一定程度上增加了沉积物有机碳的蓄积,同时也促进了有机碳矿化.     

广州珠江表层沉积物中石油烃分布特征研究

对珠江广州段7个采样点的表层沉积物中的石油烃浓度进行了测定,结果表明广州珠江表层沉积物中的石油烃污浓度水平在288.62~725.13μg/g之间。市区南航道、后航道浓度相对较高,前航道黄埔涌口(Ⅶ号点)附近石油烃浓度已接近海洋第二类沉积物标准值;西航道至前航道和南航道、平洲水道至后航道沿程石油类浓度与有机质含量逐渐升高,说明广州市区是造成石油及有机污染的主要区域。与有机质含量及沉积物粒度的相关性分析发现,表层沉积物中石油烃浓度与有机质水平存在非常显著的正相关关系(相关系数r=0.987,P<0.01);与粘粒组分存在显著的正相关关系,相关系数(r=0.885,P<0.05),而与砂粒组分成非常显著的负相关关系(r=-0.919,P<0.01)。