基于放射性碳同位素分析的黑碳分离方法研究进展

黑碳是生物质和化石燃料不完全燃烧产生的含碳连续统一体,因其复杂的化学结构和特殊的理化性质,涉及碳循环、全球气候、人类健康等诸多问题。放射性碳同位素(~(14)C)是一种区分生物源和化石源的有效手段,而黑碳的分离和纯化则是制约~(14)C示踪技术广泛应用的瓶颈。文章系统介绍了常用于~(14)C分析的黑碳分离方法,总结了每种方法的优缺点及其研究进展。认为改良后的热光法是一种常见的快速分离方法,具有相对误差小和可重复性高的优势。而催化加氢法是一种较为理想的分离方法,稳定且不受基质限制。同时指出:未来需要加强分离方法的标准化,提高方法内和方法间的可比性。特别是需要提供一种具有"真实的"~(14)C值的标准参考物,以判别分离方法的可靠性。     

基于镭同位素示踪的嵊泗高场湾海底地下水排放

作为全球水循环的重要组成部分,海底地下水排放（SGD）是营养盐等陆源物质进入海洋的重要途径之一。本文利用天然放射性同位素223Ra、224Ra和228Ra对嵊泗岛高场湾SGD通量及及其所携带的营养盐通量进行了估算。研究表明,地下水中223Ra（16.7 ±2.9 dpm/100 L）、224Ra（479 ±18 dpm/100 L）、228Ra（97±4 dpm/100 L）的活度远高于近岸水体中223Ra（3.5 ±0.7 dpm/100 L）、224Ra（80 ±4 dpm/100 L）、228Ra（31±2 dpm/100 L）的活度。运用潮动力模型,基于223Ra和224Ra得到的SGD速率分别为7.6 cm/d和4.1 cm/d,而根据223Ra的离岸输送估算出SGD速率为22 cm/d。结合地下水端元营养盐的浓度计算得SGD携带的溶解无机氮（DIN）、溶解无机磷（DIP）、溶解硅（DSi）的排泄通量分别为593,4.16和241 μmol/（m2·s）。     

乌江梯级筑坝对河流碳酸氢根的影响机制

梯级筑坝显著改变了河流碳的生物地球化学循环。为了了解梯级筑坝对河流HCO_3~-的影响,本文对乌江中上游梯级水库的HCO_3~-浓度、溶解无机碳同位素(δ~(13)CDIC)及相关的环境参数进行了长时间跨度的分析。乌江中上游梯级水库-河流体系HCO_3~-浓度为1 42154～3 38752μmol/L,平均值为2 36321μmol/L;δ~(13)CDIC为-1066‰～-452‰,平均值为-854‰;梯级筑坝导致河流具有下游HCO_3~-浓度升高的变化趋势。河流筑坝发电,易形成峡谷型深水水库。碳同位素证据和相关性分析表明,上层的光合作用和下层的呼吸作用成为控制发电水库碳循环的主要因素。这导致HCO_3~-浓度在水库剖面上呈现出由上层至下层逐渐增高的变化规律,再加上水库底层泄水的发电方式,最终导致梯级筑坝河流下游HCO_3~-浓度逐渐升高。本研究将加深梯级筑坝对河流碳循环影响机理的理解。     

微藻无机氮利用过程中的稳定氮同位素分馏

选用两种δ15N差异显著的铵态氮和硝态氮,分别设置不同浓度的铵态氮和硝态氮来处理莱茵衣藻和蛋白核小球藻,通过分析微藻的稳定氮同位素组成变化,来研究微藻利用不同浓度、不同形态无机氮过程中的稳定氮同位素分馏特征。结果显示,在未添加无机氮的条件下,微藻利用有机氮时,生长缓慢,稳定氮同位素基本上不存在分馏;在添加低浓度无机氮(≤20 mmol/L)时,微藻的生长和稳定氮同位素分馏都随着无机氮浓度的增加而增加;而添加高浓度无机氮(20 mmol/L)时,微藻的生长趋于稳定,铵态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏继续加大,而硝态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏反而减小,可能与此时微藻硝酸还原酶的活力减小有关。     

稻田灌溉河流CH4和N2O排放特征及影响因素

随着农业氮肥大量施用,大量碳氮营养物质以淋溶或径流形式进入周边灌溉水体,使其成为甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源.以我国东南部地区典型稻田灌溉河流为研究对象,于2014年9月至2016年9月连续两年原位观测表层水体CH4和N2O溶存浓度及其排放通量,旨在明确稻田灌溉河流CH4和N2O的排放特征、排放强度及其主要驱动因子.结果表明,观测期内c(CH4溶存)的年平均值为(390.57±43.95)nmol·L-1(92.80～1 577.54 nmol·L-1),c(N2O溶存)的年平均值为(40.23±3.20)nmol·L-1(10.05～75.40 nmol·L-1).CH4和N2O的排放通量(年平均)分别为(20.73±6.08)mg·(m2·h)-1和(34.30±7.12)μg·(m2·h)-1.CH4和N2O溶存浓度和排放通量整体上均呈现出春夏排放高,秋冬排放低的季节变化趋势.两年CH4累计排放总量为(3 876.30±1 153.96)kg·hm-2,N2O累计排放总量为(5.74±0.98)kg·hm-2.两者持续性全球增温潜势(SGWP,以CO2-eq计)平均为(87.99±15.73)t·(hm2·a)-1.CH4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)显著正相关,而与水体溶解氧(DO)显著负相关;N2O排放通量与水温、水中铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)显著正相关,而与水体DO显著负相关.该研究可为科学估算我国农业灌溉流域CH4和N2O排放总量提供数据支撑和重要参考.     

氮和氧同位素示踪伊洛河河水硝酸盐来源及转化过程

河流硝酸盐(NO^-₃)浓度及氮和氧同位素组成(δ¹⁵N-NO^-₃和δ¹⁸O-NO^-₃)可以辨识河水NO^-₃受自然过程和人为输入的影响,但流域不同土地利用方式对河水NO^-₃来源及转化过程的影响尚不明确,特别是山区人为输入对河水NO^-₃的影响仍不清楚.选择土地利用空间异质性显著的伊河和洛河作为研究对象,借助水体水化学组成,氢氧同位素(δD-H₂O和δ¹⁸O-H₂O)、δ¹⁵N-NO^-₃和δ¹⁸O-NO^-₃,辨识不同土地利用方式影响下河水NO^-₃来源及...     

深源流体──老王寨金矿床含矿流体来源的一种可能性

老王寨金矿床合矿流体是一种富含矿化剂Cl-、CO2和S2-的高温高压深源流体。石英中流体包裹体的б18OH2O值在＋6.91％～＋11.76％之间，бDH2O值为－68.10‰～－101.10‰之间，辉锑矿的б34S值为－0．15‰～－1．03‰，方解石的б13C值为-0．34％～－3．12‰。研究结果表明，这种流作既不是岩浆热液么不是大气降水，而是一种深源流体。     

CH_4/N_2/O_2预混气激波火焰结构数值预测

研究激波着火现象，推导激波加热点燃可燃气控制方程组。针对甲烷预混气激波火焰结构进行数值模拟，计算了激波燃烧时的压力、温度、及不同组分随时间的变化历程。其中甲烷燃烧采用美国BERKELEY大学GRI-MECH机理，该反应机理包含177个基元反应，涉及32种组分。程序采用美国SANDIA国家实验室发展的大型化学反应动力学软件包CHEMKIN III中相关的模型、子程序和热力学数据库。计算结果表明激波火焰有其自身的结构特征。     

全新世青藏高原东部西南季风的演变

本研究报道一组新的西南季风代用指标,即泥炭中单一种属植物———木里苔草残体纤维素和泥炭混合植物残体纤维素的δ13C时间序列,所记录的青藏高原东部全新世气候变化。两记录表明,该区全新世的下限年龄约11200aBP(14C年龄约9900aBP);从约11200aBP起该区迅速进入湿暖的全新世阶段,季风活动迅速增强;在约10800～5500aBP期间,季风总体保持在强盛状态,但其间有4次突然减弱,气候变干冷;约从5500aBP起季风活动在波动中逐渐减弱,其中有4次减弱最明显。所有这8次气候的突然变化都与北大西洋浮冰事件一一对应。这种密切的相关关系表明,西南季风强度的波动可能是对全球变化,特别是对海洋热盐环流引起的地球南北方气候波动的所谓"跷跷板效应"的响应。     

氮沉降影响下沙柳和小叶杨凋落物的分解特征

氮沉降背景下采矿沉陷区修复植物凋落物分解的研究对矿区植被和土壤修复具有重要意义。该研究采用1 a野外分解袋试验的方法，以内蒙古采煤沉陷区主要修复树种沙柳和小叶杨的凋落物为研究对象，设置沙柳(Salix psammophila)凋落物、小叶杨(Populus simonii)凋落物和沙柳与小叶杨混合凋落物3个处理。研究分析了每2个月3种凋落物在风沙区和黄土区2种环境中的干重、有机碳(OC)、氮(N)和磷(P)的残余率。结果表明，凋落物来源及分解环境类型对凋落物的分解系数k和年分解率P_d均有显著(P<0.01)影响。沙柳凋落物的k和P_d显著(P<0.05)高于小叶杨凋落物和混合凋落物；黄土区的k和P_d显著(P<0.05)高于风沙区。分解1 a后，凋落物的OC和P分别残余39.88%～64.86%和45.09%～60.76%，而N的残余率为99.13%～128.48%,N释放不明显。N含量、温度及降水均与凋落物干重呈显著负(P<0.01)相关。OC残余率与N残余率对凋落物变化的直接影响均是正向的，但间接...