农业活动干扰下地下水无机碳循环过程研究

为准确识别浅层地下水污染来源及污染过程,选择我国北方某集约化蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象,借助水化学组成、氢氧同位素以及溶解性无机碳(DIC)碳同位素组成,探讨浅层地下水来源以及DIC来源和迁移转化特征.结果表明:浅层地下水阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,沿地下水流向,水化学类型由HCO₃^?-Ca²⁺-Mg²⁺型转变为HCO₃^--SO₄^2--Mg²⁺-Ca²⁺型;浅层地下水δD组成范围为-69.6‰~-52.7‰,均值为-63.5‰,δ¹⁸O组成范围为-9.29‰~-6.80‰,均值为-8.45‰.大气降水是浅层地下水重要补给来源,靠近河水的浅层地下水还接受地表水的补给;浅层地下水δ¹³C_DIC组成范围为-11.76‰~-5.85‰,均值为-10.43‰.浅层地下水DIC来源包括土壤CO₂、碳酸盐矿物以及有机质分解.河水DIC侧渗对局部浅层地下水DIC碳同位素造成影响,化学肥料引起的酸性物质参与碳酸盐矿物风化作用以及浅层地下水CO₂去气作用对地下水δ¹³C_DIC组成产生影响,在利用DIC碳同位素识别地下水污染来源时需要引起重视.     

预处理方法对海洋微藻脂肪酸萃取量及其碳稳定同位素组成的影响

为探讨不同前处理对海洋微藻脂肪酸萃取量及碳稳定同位素比值(13C)的影响,本文应用GC/MS和GC/IRMS方法,测得不同酸催化条件下产物(脂肪酸甲酯)的相对含量及单分子脂肪酸甲酯13C值,并分析比较。结果表明:对于新鲜微藻样品,盐酸催化比硫酸催化更适合于微藻中多不饱和脂肪酸的甲酯化;用硫酸催化时,微藻样品在不同预处理(A-新鲜微藻样品、B-干燥处理、C-溶剂提取)下,测得的微藻脂肪酸甲酯相对含量及13C值也存在一定差异。     

滇池双龙流域不同土地利用方式下土壤侵蚀与土壤养分分异

在滇池双龙流域选取耕地、撂荒地、草地和林地4种土地利用方式,分别取0～40 cm土壤样品,测定样品中的137Cs比活度及w(TN)、w(TP)、w(TOC),同时根据土壤有机质中δ13C(稳定性碳同位素丰度)的剖面分布特征,分析不同土地利用方式对该流域土壤侵蚀程度、土壤养分分异及有机质来源和变化的影响. 结果表明:①耕地、撂荒地、草地和林地土壤的137Cs比活度分别为0.65、0.21、3.92和0.61 Bq/kg,土壤侵蚀模数大小表现为耕地>撂荒地>林地>草地. ②不同土地利用方式下,土壤剖面w(TOC)、w(TN)和w(TP)的平均值差异显著(P<0.001);w(TOC)表现为草地＞林地＞耕地＞撂荒地,w(TN)表现为草地＞耕地＞林地＞撂荒地,w(TP)表现为耕地＞草地＞林地＞撂荒地;各种土地利用方式土壤剖面养分质量分数均随土壤深度增加呈降低趋势. ③耕地、撂荒地、草地和林地土壤的δ13C平均值分别为-22.28‰±1.49‰、-23.29‰±0.24‰、-26.32‰±0.25‰和-25.94‰±0.22‰,推断该区域土壤有机质主要来源于陆生C₃植物. 土壤剖面δ13C的变幅差异反映了土壤有机质分解程度的强弱,δ13C变化规律表现为耕地＞林地＞草地＞撂荒地. ④土壤侵蚀模数越大,w(TOC)和w(TN)越低,草地和林地土壤侵蚀程度较低,土壤养分流失量较小,更有利于土壤质量的改善和流域水环境的保护.      

高分辨气相色谱-质谱法同时测定土壤及沉积物中二英、溴代二英、多氯联苯和多溴联苯醚

采用同位素内标稀释-高分辨气相色谱-高分辨质谱法同时测定土壤及沉积物样品中PCDD/Fs、PBDD/Fs、DL-PCBs和PBDEs 4种二英类持久性有机物的含量.利用凝胶渗透色谱、多层酸碱硅胶净化柱、活性炭分散硅胶净化柱针对不同二英类污染物的不同吸附特性,运用不同极性的溶剂淋洗,实现二英组分(PCDD/Fs、PBDD/Fs)和其他两个组分(DL-PCBs、PBDEs)的分离,排除了同系物间及其他物质的干扰.所建方法的精密度变化范围在1.4%—13.6%之间,净化内标回收率范围在61%—104%之间,PCDD/Fs和PBDD/Fs的检出限分别在0.048—0.153 pg·g-1和0.044—0.395 pg·g-1之间,DL-PCBs和PBDEs的检出限分别在0.028—0.105 pg·g-1和0.034—10.2 pg·g-1之间,目标物检测结果大部分在质控样品标准范围之内,本文所建立的方法可以用于土壤及沉积物中PCDD/Fs、PBDD/Fs、DL-PCBs和PBDEs的同时净化分离.     

陡河水库鱼体汞的生物积累初探

为了解陡河燃煤电厂大气汞释放对毗邻的陡河水库水生生态系统中鱼体汞含量、生物积累和放大等的影响,本研究采集陡河水库野生鱼、虾和螺蛳,分别测定了鱼样等生物样品中的总汞和甲基汞,并对部分代表性样品测定稳定碳氮同位素比值。鱼汞分布特征和δ13C‰和δ15N‰同位素比值分布特征显示:鱼体(鲜样)中总汞和甲基汞平均含量分别为56.4±26.7和15.5±8.4 ng·g-1,总汞含量最高的是杂食性的白条鱼为133 ng·g-1。不同食性的鱼体δ13C和δ15N稳定同位素值变化范围分别为-28.1‰~-24.4‰和12.0‰~16.1‰,Log10[Hg]与δ15N的线性相关斜率值为负值。以上结果表明:陡河水库鱼体汞总体偏低,没有发现高生物积累和生物放大,其主要原因在于陡河水库水环境中汞含量较低,且陡河水库靠近市区,过度捕捞使可以捕获的鱼样种类和数量偏少,且鱼龄较低。     

采矿对山西水资源破坏过程的同位素示踪研究

综合应用水文地质勘察、同位素示踪、水化学信号等研究方法,揭示采矿活动对山西水资源的破坏过程机理.结果表明:山西矿区矿坑水为Na-Ca-SO4型水,δ18O和δD为-9.34×10-3~-9.78×10-3,-66.14×10-3~-68.91×10-3,矿区矿坑水、孔隙水、河水和浅层岩溶水聚集,存在显著的补给排泄关系,矿坑水主要由浅层岩溶水、孔隙裂隙水和河水混合补给形成.采矿活动对浅层岩溶水、孔隙裂隙水以及河水的破坏甚为严重,而对深层岩溶水与水库水影响甚微,以上示踪得出结论与实际情况及物探结论基本吻合,研究可为类似矿区水资源安全利用等提供参考.     

太原市工、商业区PM10中PAHs碳同位素组成及来源

利用中流量大气综合采样仪采集太原市工业区和商业区PM₁₀样品,使用GC/IRMS技术分析了PAHs的δ13C值(碳同位素组成),并根据碳同位素质量平衡计算了煤烟尘和机动车尾气对2类功能区的贡献率. 结果表明:工业区PM₁₀中PAHs的δ13C值在-26.0‰~-24.5‰之间,随环数增加呈贫13C趋势,与煤烟尘δ13C值的变化趋势一致,表明煤烟尘是工业区的一个主要污染源;商业区PAHs的δ13C值在-26.6‰~-26.2‰之间,较工业区显著贫13C,商业区与工业区的污染源有明显差异;除机动车尾气和煤烟尘外,工业区和商业区还有其他污染源输入,其中工业区有生物质燃烧排放输入,商业区有机动车曲轴箱润滑油残渣输入;煤烟尘和生物质燃烧对工业区的贡献率分别为59.3%~70.8%和29.2%~40.7%,表明工业区煤烟污染严重;机动车对商业区PAHs的贡献率在86.1%~95.8%之间,是商业区PM₁₀中PAHs的主要排放源,其中润滑油残渣的贡献率(在40.9%~85.3%之间)最大,机动车尾气的贡献率在8.3%~54.9%范围内,而煤烟尘的贡献率(在4.2%~13.9%之间)最小.      

土壤种子库研究方法评述

土壤种子库（soil seed bank,SSB）是指存在于土壤表面和土壤中的全部存活种子的总和。开展对土壤种子库的研究,对于分析了解过去地上植被植物群落和预示未来植被发展方向具有重要的指导意义,而对于土壤种子库研究方法的探讨则是开展土壤种子库基础实验研究的基础和支撑。本文从土壤种子库的取样时间、取样方法、取样大小和数量、鉴定方法四个方面归纳了土壤种子库的研究方法,理论分析了同位素应用于土壤种子库中种子年龄结构测定的可行性,以及植冠种子库的研究方法,并探讨了提高土壤种子库中种子萌发率的新方法。综合分析来看：（1）土壤种子库的取样时间、取样方法、取样大小和数量、鉴定方法是土壤种子库研究方法需要关注的四大关键问题,对土壤种子库的实验结果具有显著的直接影响。不同的取样时间代表的土壤种子库的内容和意义不同,取样方法、大小和数量则应根据研究区和研究内容来确定,鉴定方法也应根据具体实验区研究的物种数来考量;（2）理论上在利用同位素来测定土壤种子库中种子年龄结构是可行的,但若想广泛应用于实验中仍需进一步的深入研究;（3）目前对植冠种子库的研究方法也仅仅局限于直接计数法和间接计数法,对植冠种子库的研究方法的探讨则急需加强;（4）同时总结和提出了4种提高土壤种子库中种子萌发率的方法,未来在利用种子萌发法时,应加强注意和应用这4种方法来测定土壤种子库。     

厦门近海沉积物中高分子有机质的来源初探

采用多步连续-湿法-化学方法,分离提纯了于2010年7月和12月在厦门近海采集的沉积物样品,获得3类高分子有机质,即腐殖酸（HA）、干酪根和碳黑（KB）和碳黑（BC）。以扫描电镜（SEM）作为有效的辅助手段,观察沉积物原样及高分子有机质的形貌特征,结合稳定碳同位素（δ13C）的分析,初步探讨了厦门近海沉积物中高分子有机质的来源。扫描电镜观察发现,在原样沉积物中存在多种海源物质（如钙质硅藻和圆筛藻/冠盘藻）;而在KB样品中同时发现类似于陆地植物的木质碎片以及来自海洋的藻胶鞘,暗示了其来源是海源与陆源共同作用的结果。稳定碳同位素研究表明厦门湾近海海域沉积物中有机质以陆源影响占优势,其比例在58.32%至84.45%之间;δ13C值整体上显示为夏季的贫于冬季的,这与研究区域的生态系统中陆源C3植被和海源水生植物的繁殖生长有关,同时还有排海污水及化石燃料煤燃烧后或者运煤船只洒落的碎屑的贡献。