原油中芳烃及其碳稳定同位素组成特征

芳烃作为原油的主要组分之一,蕴含丰富的地球化学信息,常用原油中芳烃的分布及其碳稳定同位素组成来评价原油的有机质来源和热成熟度等指标。为了补充油品化学指纹的基础鉴别指标和数据,找出适用于油样鉴别的芳烃地球化学指标以及碳稳定同位素组成,本文主要测定了来自不同地区七种原油芳香烃组分的相对含量以及碳稳定同位素组成,并计算分析了甲基萘比值（MNR）、二甲基萘比值（DNR）、三甲基萘比值（TNR）、甲基菲比值（MPR）、甲基菲指数（MPI1）和甲基菲分馏系数（MPDF）等常见的芳烃特征比值。从原油中芳烃组分相对含量分布来看,七种原油均显示出了各自的特点;从原油芳烃的特征比值来看,成熟度参数（MNR、TNR1、TNR2、MPR、MPI1、MPDF1和MPDF2）均反映出所有原油的高成熟度,其它芳烃参数如DNR1、DNR2和TNR4等比值反映原油的母质来源及生物降解等信息,由芳烃特征比值的单因素方差分析（ANOVA）结果可知,与成熟度参数MNR和MPI1相比,DNR1、DNR2和TNR4在不同原油间的差异更加明显;从原油芳烃碳稳定同位素组成来看,不同地区原油间差别较大,其中巴西原油最富集13C,阿曼原油和委内瑞拉原油最亏损13C,二甲基萘和菲的碳稳定同位素组成在不同油样间的差异最明显。将显著性差异大的芳烃参数与芳烃δ13C值联用,结果表明,该方法可以更加有效区分七种原油。最后使用主成分分析方法分析原油芳烃碳稳定同位素组成,七种原油显示出各自不同的碳稳定同位素组成特征和明显的区分效果,利用不同油样芳烃的碳稳定同位素组成差异可实现对油样来源的鉴别。     

典型绿洲不同土壤类型有机碳含量及其稳定碳同位素分布特征

土壤有机碳及其稳定同位素组成反映了生态系统碳循环的关键信息,对研究全球变化下陆地生态系统碳动态及碳资源的可持续发展具有重要意义.本研究以阿拉尔绿洲4种土壤类型为研究对象,测定不同深度土壤有机碳(SOC)含量和δ~(13)C值,探讨不同土壤类型有机碳分布、δ~(13)C_(SOC)丰度差异及其与土壤环境因子的关系.结果表明:(1)土壤整体有机碳含量由高到低依次为灌漠土、棕漠土、盐土、风沙土,且在表层(0~20 cm层)具有较大值;δ~(13)C_(SOC)变化范围在-26‰~-23‰,表层(0~20 cm)由正趋负为盐土风沙土灌漠土棕漠土.(2)土壤有机碳含量受土壤类型、深度及其交互作用极显著影响,δ~(13)C_(SOC)受土壤类型、交互作用显著影响;进一步交互效应检验中土壤有机碳受因素水平影响极强,同位素相对较弱.(3)冗余分析发现土壤有机碳与土壤无机碳、全氮、土壤含水量、容重均存在显著或极显著正相关关系,与C/N具有显著负相关关系;δ13CSOC与电导率存在显著正相关关系,与土壤无机碳、土壤含水量均存在极显著负相关关系.土壤环境因子的重要性排序为土壤含水量土壤无机碳容重全氮C/N电导率pH.分析得出土壤有机碳及其同位素在不同土壤类型中呈现出不同变化规律,其土壤类型的效应强于土壤深度,受土壤含水量影响最甚.     

黄土高原不同植被覆盖下土壤有机碳的分布特征及其同位素组成研究

土壤有机碳（SOC）含量及其8^13C值随深度变化的趋势可以反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律。本研究以黄土高原不同植被类型覆盖条件下的黄土剖面为研究对象,通过测定土壤属性、SOC含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素组成,对该区域SOC深度分布和有机质8”C值组成差...     

预处理过程对不同类型样品中有机碳含量和稳定碳同位素测定的影响

总有机碳(TOC)是土壤、沉积物以及降尘等固体样品的重要指标,对其含量和稳定碳同位素(#13 C)进行准确测定具有重要的科学意义。在测定过程中,样品的预处理方法可能会对测定值产生一定影响。本文主要从酸处理方式、干燥方式等方面研究了预处理方法对不同类型样品的TOC含量和#13 C值测定的影响。其中酸处理方式选取了盐酸酸化/分离、红外碳硫坩埚、Ag杯直接酸化等三种方式,干燥方式包括加热干燥和真空冷冻干燥等。研究结果显示:酸处理方式对TOC含量测定的影响很大,Ag杯和盐酸酸化/分离未去除残留酸液两组实验所测得TOC含量明显大于其他组,其中降尘样品TOC的损失量可达20%。这种明显的差异可能是样品酸处理过程中水溶性有机碳(DOC)的损失所造成的。对于#13 C测定来说,该两组实验所测得#13 C相对于其他组略微偏重,其中地表土壤样品偏重约为0.8‰~2‰。另外加热干燥和真空冷冻干燥方式测定的TOC含量和#13 C值没有明显的变化,表明了挥发性有机物(VOC)对本次实验所选用样品的有机碳分析影响甚微。综合来看,对于不同类型样品,特别是DOC含量高的样品,使用Ag杯的酸处理方式相对比盐酸酸化离心分离酸处理方式能更大限度的保留DOC,使TOC含量和#13 C值的测定较为准确可靠,同时操作起来也更加简便快捷。     

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2.48 mg·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.     

机动车尾气碳质气溶胶排放因子及其稳定碳同位素特征

机动车尾气是大气碳质气溶胶的重要人为来源,其排放因子与稳定碳同位素组成是重要的基础数据.选取多辆不同类型在用机动车,进行多种工况、冷/热条件下启动的台架试验,收集各测试阶段尾气分析其碳质组分含量与稳定碳同位素比值,并探讨其影响因素.结果表明,总碳排放因子大小为：重型柴油车>轻型柴油车>轻型汽油车,轻型天然气车虽然在低速与中速阶段排放因子极低,但高速行驶阶段可达到重型柴油车的排放水平.各型车冷启动的排放因子均高于热启动,NEDC工况的排放因子整体低于WLTC工况,应与其测试车速有关.汽油车和天然气车各测试阶段排放有机碳(OC)均远高于元素碳(EC),柴油车OC与EC排放因子相近,各类车辆OC/EC都随测试车速的提高而上升.稳定碳同位素EC重于OC,同位素比值大小关系均呈现：汽油车<天然气车<轻型柴油车<重型柴油车,现有源解析的稳定碳同位素源谱较难反映汽油车与天然气车特征.在排放治理与源解析工作中,应注意替代燃料的使用与机动车老化过程所造成的排放因子与同位素特征值的变化影响.     

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CO_2和H_2O,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)CO_2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CO_2和H_2O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。     

不同产地原油的碳稳定同位素组成特征研究

本文应用GC/MS、GC/IRMS和EA/IRMS等方法对6种不同产地原油的特征比值, 全油和正构烷烃组分的碳稳定同位素组成进行分析, 研究不同产地原油的碳稳定同位素组成特征, 并探讨其原因。结果显示, 6种原油的C₁₉+C₂₀/(C₁₉~C₂₂)、OEP₁和CPI_13-22特征比值不存在显著性差异, 不能作为区分这6种原油的有效指标。原油全样的δ13C值差异明显, 阿曼δ13C值最轻为-33.4‰, 巴西最重为-24.5‰, 其余4种原油介于两者之间。GC/IRMS分析结果显示不同油种具有不同的碳稳定同位素组成特征, 6种原油的正构烷烃δ13C值和分布曲线明显不同。单因素方差分析结果显示除个别油样外, 不同原油两两之间全油δ13C值和nC₂₀的δ13C值差异性显著(P < 0.05)。实验结果表明, 特征比值和碳稳定同位素组成相结合能更加有效的区分不同种类原油, 油品中同位素组成特征差异可为原油种类鉴别和溯源提供一个有效的技术支撑。     

河流溶解无机碳浓度及其稳定碳同位素特征的研究进展

河流是天然无机碳循环的重要通道。溶解无机碳(DIC)约占据河流碳通量的50%,近几十年来,分析DIC浓度及其稳定碳同位素特征已成为示踪碳来源、追踪碳循环、指示碳动态变化的有效方法和重要技术指标。介绍了DIC稳定碳同位素的测定方法,比较了不同的前处理方法,提出了稳定碳同位素的分析方法,总结了河流DIC浓度及其稳定碳同位素的组成特征,分析了影响河流DIC浓度及δ¹³C_DIC的重要因素,包括岩石风化作用、季节效应、土地利用类型、水生光合作用与脱气作用和人类活动。在此基础上,提出了稳定碳同位素技术的应用前景,对稳定碳同位素技术存在的问题进行了分析和展望,可为我国DIC的碳循环过程以及河水补给端元的确定提供理论依据。     

安固里淖湖积物中总有机碳含量及其碳同位素的环境意义

在探讨有机碳含量及其稳定碳同位素的环境指示意义基础上,对张北高原安固里淖湖泊沉积物进行了分析,重建了安固里淖近400年来的气候环境演变格局。安固里淖沉积物中总有机碳含量的变化间接反映了区域气温的变化,有机碳同位素值的变化与湖泊水位波动导致的湖泊水生植物种类的改变有关。在钻孔岩芯定年的基础上,认为安固里淖地区从约1630AD开始气候逐渐变冷,到1840～1890AD为温度最低点,随后气候变暖;相对于温度的变化过程,从约1630AD开始,气候逐渐向湿润方向发展,到约1770～1840AD期间气候最为湿润,之后气候逐渐变干。     

胞外碳酸酐酶对湖泊微藻稳定碳同位素组成的影响

本文以红枫湖、百花湖和阿哈水库中的微藻为研究对象,通过测定湖水中的DIC含量,微藻胞外碳酸酐酶活力和藻体的稳定碳同位素组成等信息,来研究湖泊微藻的碳同位素组成对全球气候变化的响应。结果发现:水体无机碳和微藻胞外碳酸酐酶活力是影响湖泊微藻稳定碳同位素组成变化的决定性因素。本研究所获得的认识将在全球气候变化方面具有重要意义。     

黔中岩溶地区草地土壤CO2的稳定碳同位素组成

黔中岩溶地区草地土壤 CO₂ 的δ¹³C值在地 -气界面层上随土层深度的增加而降低 ,在地 -气界面层以下 ,土壤 CO₂ 的δ¹³C值基本不变 .土壤 CO₂ 的 δ¹³C值存在季节变化与昼夜变化的特征 .夏季 CO₂ 的 δ¹³C值最高 (-15.5‰ ) ,冬季 CO₂ 的 δ¹³C值最低 (-18.9‰) ;从夏季到冬季 ,土壤 CO₂ 的 δ¹³C稳定值逐渐降低 ,降低幅度超过 3‰ .在一天中 ,中午土壤 CO₂ 的 δ¹³C值最高(-14.0‰ ) ,早晚土壤 CO₂ 的δ¹³C值较低 (-15.4‰ )     

云南抚仙湖主要入湖河流有机碳来源辨识

通过对云南抚仙湖流域土壤、植被和主要入湖河流有机碳含量和碳同位素组成的对比研究,探讨了抚仙湖主要入湖河流有机碳来源、空间分布特征及其影响因素。结果表明,抚仙湖入湖河流溶解有机碳(DOC)含量较高,变化范围为2.79~38.02mg/L,且呈西部(19.20mg/L)北部(13.82mg/L)东部(3.37mg/L)的分布特征;河流颗粒有机碳(POC)含量较低,变化范围为0.22~2.68mg/L,且北部(0.84mg/L)西部(0.56mg/L)东部(0.40mg/L)。抚仙湖主要入湖河流水体δ~(13)C_(DOC)值变化范围为-12.6‰~-25.5‰,且随DOC含量增大而略呈偏负趋势,表明抚仙湖入湖河流DOC除来源于流域土壤侵蚀外,农业面源污染和生活污水排放也是重要的贡献源。抚仙湖入湖河流水体δ~(13)C_(POC)值主要分布范围为-23.2‰~-27.0‰,与流域土壤及植物δ~(13)C一致,远离内源POC的δ~(13)C范围,指示河流POC主要来源于流域土壤侵蚀和植物碎屑输入。     

利用有机碳同位素组成辨识土壤污染过程的方法初探

利用有机碳含量变化特征和有机碳同位素组成的变化规律,探寻土壤碳源和迁移转化过程.在北京市首钢烧结厂和通州永乐店分别采集了2条土壤剖面,对样品进行了有机碳含量和同位素组成的分析.研究结果表明,首钢工业区烧结厂和城郊土壤样品有机碳含量相差很大,表层土最高含量分别是4.4%和0.8%;首钢烧结厂附近土壤样品有机碳同位素组成仅...     

贵州高原红枫湖水体理化特征与碳氮硅的时空分布研究

通过分析贵州红枫湖不同水文期水体理化特征与碳氮硅含量的时空分布,以期揭示西南山区深水性湖库水环境质量的周期性变化规律。结果表明,在平水期和枯水期,红枫湖水温、pH值、溶解氧、叶绿素a含量等水体上下层变幅较小,丰水期水深6 m左右有明显的分层现象,以溶解氧最为典型,分层期底层水中溶解氧降至1.0 mg/L以下。受外源有机物大量输入和湖内藻类生长的双重影响,丰水期湖泊中DOC含量较平水期和枯水期高。NO_3~--N和DON分别占TDN的23.3%~89.4%、7.4%~26.7%。夏季湖水底层滞水带缺氧条件有利于NH_4~+-N和NO_2~--N的生成,并导致溶解态硅的含量增高。相关性分析表明,贵州高原深水性湖库的季节性水质恶化事件与夏秋季节水体分层结构失稳密切相关。     

洞庭湖湿地有机碳垂直分布与组成特征

以洞庭湖3类湿地的9个典型剖面为代表,研究了洞庭湖湿地有机碳垂直分布和组成特征.结果表明,湖草滩地表层(0～10cm)有机碳含量(>40g/kg)明显高于芦苇滩地(20±2.8) g/kg和垦殖水田(28±8.6) g/kg .0～30cm内,湖草和芦苇滩地有机碳含量随深度的增加而下降,30cm以下有机碳含量基本稳定.垦殖水田的3个剖面间有机碳含量存在较大变异.湖草滩地表层0～10cm轻组碳占总有机碳的20%以上,而芦苇滩地和垦殖水田表层0～10cm的有机碳以稳定的重组碳为主(>90 %) .同一类型湿地垂直方向上,受有机碳来源复杂性的影响,轻组碳占总有机碳的比例具有明显的层次性.分组试验还表明,重组碳与总有机碳、容重与总有机碳、重组碳与重组氮之间具有极显著的相关关系(p<0.01).     

贵州百花湖沉积物重金属稳定性及潜在生态风险性研究

为研究贵州高原河道深水湖泊百花湖的重金属污染状况,以该湖泊10个采样点的表层沉积物为研究对象,测定了Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr7种重金属的含量,并对其中5种重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr)的存在形态和稳定性进行了研究.结果表明,Cu、Zn、Cr在百花湖沉积物中各形态的平均含量变化趋势为:残渣态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>可交换态,Cd为残渣态>可交换态>有机结合态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态,Pb为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态,几种重金属平均浓度均在临界效应浓度值和必然效应浓度值之间.Cd、Pb、Cu、Zn和Cr5种重金属元素稳定度变化范围依次为:6%～35%、8%～23%、8%～11%、8%～18%、2%～14%,稳定性依次为:Cr>Zn>Cu>Cd=Pb,这些元素基本处于稳定-中等稳定状态.最后,分别以1990年贵州省土壤重金属背景平均值和本次采样周边土壤背景值为基本值,对百花湖沉积物进行生态风险性评价.结果发现,百花湖已经处于中等-很强水平的生态危害程度,说明百花湖水体可能已受到重金属的严重污染,但其稳定性可能推迟或减弱其有效生态危害性,但仍有必要加强该湖泊水体中重金属的监测工作.     

重庆农田土壤有机碳稳定性同位素空间分布特征

对重庆182个典型农田土壤剖面有机碳稳定性同位素组成(δ¹³C_SOC)的测定结果表明,所有剖面土壤δ¹³C_SOC值均随采样深度增加逐渐趋正,表、中和底层均值分别为（-23.63±1.53）‰、（-22.43±1.59）‰和（-21.42±1.90）‰.就地域而言,渝东北土壤δ¹³C_SOC值偏负程度最高,渝中土壤则偏正.水田δ¹³C_SOC值明显偏负,旱地偏正,水旱轮作则居中;三者表层土壤δ¹³C均值分别为（-25.32±0.93）‰、（-23.17±1.37）‰和（-24.75±1.28）‰;不同类型土壤表层δ¹³C均值依序为：水稻土<潮土<紫色土<石灰（岩）土<黄壤.回归树分析表明,表层土壤δ¹³C_SOC值主要受作物类型控制,中底层则主要与土壤类型有关;其它因素如土壤性质（总氮、 SOC和pH）和气象条...     

南京地区大气气溶胶PM2.1中稳定碳同位素组成研究

采用EA-IRMS测定了2011年四季南京市区(南师)和郊区工业区(南化)大气细粒子(PM2.1)中稳定碳同位素组成(δ13C),分析了PM2.1中含碳物质的来源并对两地总碳(TC)污染特征进行了评价.结果表明,TC在市区和郊区的年平均浓度分别为15.94μg·m-3与17.17μg·m-3,TC在细粒子中比重分别为17.18%与16.40%,郊区碳质污染相对严重且细粒子中污染物组成更复杂;冬、春、夏、秋四季市区PM2.1中δ13C均值分别为-24.42‰±1.12‰、-25.19‰±1.92‰、-25.79‰±0.45‰与-25.58‰±0.65‰,郊区分别为-25.34‰±1.18‰、-25.55‰±1.50‰、-25.31‰±0.55‰与-25.38‰±0.82‰.相关性分析和潜在污染源δ13C值表明,市区气溶胶PM2.1中碳质主要源于汽油车尾气排放,郊区工业区含碳物质源于尾气及工业排放,此外,燃煤源、生物质燃烧源及地质源等对两地冬春季气溶胶中碳质有重要贡献;后向轨迹分析表明,冬春季远源输送对南京地区气溶胶中碳质有重要贡献,夏秋季气溶胶中碳质主要来自本地排放.