近2000年来南极菲尔德斯半岛西湖沉积物中稀土元素1/δEu特征与气候演变

测试分析了近 2 0 0 0年来南极菲尔德斯半岛西湖沉积物中的部分稀土元素和微量元素丰度。稀土元素的分配模式表明沉积物主要来自周围的母岩风化产物。相对于Cs/Rb ,La/Yb和Sr/Ba而言 ,1/δEu随深度的变化与沉积物中反映生物强度变化的S元素丰度的波动明显一致 ,且与近 2 0 0 0年来该地区降水量的变化几乎同步。这表明尽管稀土元素Eu没有出现明显的异常变化 ,但是 ,1/δEu对历史时期的气候变化和生物活动强度有很好的响应关系 ,能够用来反演古气候环境的演变。

同步辐射加速器X荧光分析技术在极地环境研究中的应用

本文简要介绍了同步辐射器X荧光(SRXRF)技术的分析原理和特点。概述了该技术在极地环境研究中的应用,并对其发展前景进行了展望。

北极大气中汞亏损与海冰演变

近年来的观测结果显示北极对流层臭氧发生亏损的同时 ,大气中的气态汞浓度也急剧下降。这种现象的发生被认为是大气中活性卤素物种的增多而引起的。活性的卤素物种例如Br/Cl与臭氧作用 ,一方面导致臭氧亏损 ,同时 ,生成BrO/ClO氧化大气中的Hg0 ,使Hg0 转化为活性汞 (RGM)而沉降。北极地区大气中活性卤素物种主要来自海洋大型藻类释放的卤代烃分解和海盐的贡献。在过去的几十年里 ,随气候变暖 ,北极海冰变薄 ,面积减少 ,海洋排放的活性卤素物种浓度增加 ,从而使北极地区大气中的汞沉降通量增加 ,加剧了北极生物圈中的汞污染。由于北极海冰减少变薄趋势还在持续 ,因此 ,北极大气中汞亏损引起的沉降通量增加对生态圈的影响应该引起广泛重视。本文在综述这方面研究的最新进展基础上 ,提出了今后的研究方向。

南极中山站及毗邻地区湖泊与冰雪COD_(Mn)研究

在 CHINARE- 1 5考察期间对中山站及毗邻地区的湖泊和冰雪进行了采样。它们的CODMn指数与中国《地面水环境质量标准》相比 ,可分为三类 :一类水质所占比重最大 ,大约为56% ,二类和三类分别为 37%、7%。各类水体的 CODMn指数主要为自然源所贡献 ,人为污染不明显。湖水的 CODMn指数是生物生长状况、有机质含量、盐度和水体氧化还原程度的综合体现 ,新鲜降雪样的 CODMn指数指示了该地区的大气洁净度。

北极新奥尔松地区现代污染源及其指示植物研究

分析了采自北极新奥尔松(Ny-lesund)(78°55′N,11°56′E)煤矿开采区水平剖面12个点位上的三种苔原植物Dicranumangustum(苔藓类植物)、Puccinelliaphryganodes(穗状植物)和Salixpolaris(管状植物)及土壤中10种重金属(Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn、As、Se)及S、TOC的含量。结果显示采矿过程中煤层的暴露是本地区的Hg、Cd、S污染的主要来源。三种分布最广泛、数量最多的苔原植物中苔藓植物Dicranumangustum对重金属元素具有最大的富集能力,位于矿区的Dicranumangustu体内污染元素含量显著高于非矿区部分,这也说明该水平剖面上的元素污染是由当地煤矿开采导致的。同时发现,Dicranumangustum体内元素积累和土壤中元素浓度之间沿水平剖面的变化趋势较一致,能较好地反映本地区的污染状况,可以作为污染监测和指示植物。从全球区域对比来看,北极新奥尔松苔藓体内污染水平显著低于邻近的北欧等工业区,但却是北极地区Hg、Cd和S污染最严重地区,同时也比南极地区高。

南极阿德雷岛湖泊沉积^(210)Pb、^(137)Cs定年及其环境意义

测试了南极阿德雷岛两个湖泊 (Y2和G)沉积物的2 10 Pb和137Cs比度 .根据2 10 Pb和137Cs比度垂向变化特征 ,采用CRS模式对G湖进行了定年 ,年龄跨度大约为 134± 43年 ,并据此计算了G湖的沉积速率 .近大约 10 0年来G湖呈增长变化的沉积速率以及沉积物2 10 Pb ,137Cs蓄积量和沉降通量远大于大气直接沉降 ,可能是温度升高引起该地区大量冰雪 (盖 )融水携带补充的结果 .

大气气溶胶中溴、碘总量及其形态的提取和测定

比较了超声纯水提取不同时间和多种密封提取条件下大气气溶胶样品滤膜中溴、碘形态稳定性和提取率。结果表明:密封提取方法的提取率高于超声提取方法,但有可能破坏了某种未知的有机碘形态;在长时间纯水超声条件下,醋酸纤维(CF)空白滤膜加标回收中I-形态不稳定。因此,纯水超声提取5 min为最佳提取条件。对比醋酸纤维(CF)和玻璃纤维(GF)空白滤膜加标回收实验发现,各种提取条件下GF材质对样品中溴、碘形态稳定性的干扰比CF材质小。在优化大气气溶胶溴、碘形态提取方法的基础上,建立了HPLC-ICP-MS测定大气气溶胶中BrO3-、Br-、IO3-和I-的方法,并对合肥地区气溶胶样品中溴、碘总量及形态进行测定。合肥地区气溶胶中溴和碘总量浓度分别为883和231 pmol/m3。其中,Br-占总溴的69%,BrO3-未检出;70%的碘为未知形态,包括可溶性有机碘和不可溶性碘。

南海东岛湖泊沉积物中的生态环境记录

东岛牛塘为目前在西沙群岛少见的淡水湖泊,发育保存完好的沉积物。文章通过对一根长126cm的沉积柱开展多方面的沉积学分析,包括沉积物的岩性特征,反映碳酸盐含量的白度、CaO和LOI950℃以及反映有机质含量的TOC,TN,TS和LOI550℃等地球化学指标随深度的变化特征,沉积物和环境介质的碳、氮同位素的对比分析,沉积物的稀土元素和Sr,F,P,Se等元素地球化学特征。结果认为:该湖泊沉积剖面自上而下可分成3个具有明显不同沉积学特征的沉积单元,其中25～96cm的沉积层明显地受到了海鸟粪的影响。识别出的海鸟粪土沉积层,为进一步研究历史时期岛屿鸟类生态系统和气候演化提供了良好的信息载体。

海鸟活动在东南极中山站区莫愁湖沉积物中的记录

本文对采自东南极拉斯曼丘陵中山站区的莫愁湖沉积物的元素、氨基酸和Sr同位素组成进行了详细的地球化学分析。结果表明莫愁湖沉积物中Zn、Cu、F、S、P、Se等六种元素具有共同的物质来源,其标型组合特征很可能揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到过企鹅等海鸟粪的影响,沉积物中酸溶相Sr同位素组成则确认了海洋源Sr的生物地球化学转移过程。酸溶相87Sr/86Sr值和研究区的新鲜海鸟粪酸溶相Sr同位素组成基本一致,都非常接近于海洋来源锶同位素组成(87Sr/86Sr=0.7092),并且沉积物中的生物元素Zn、Cu、F、S、P、Se含量和酸溶相Sr浓度具有非常高的统计相关性。酸溶相的87Sr/86Sr比值和反映湖泊中藻类等生物自然生成量的氨基酸含量表现出明显的负相关关系,进一步揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到企鹅等海鸟活动的影响。上述研究结果为更深入地研究该地区的生态、气候和环境的演变历史及其相互作用提供了有价值的参考资料。

西沙群岛生态环境报告

2003年初,中国科学技术大学西沙科考队在解放军总参作战部和海军的支持下,对西沙群岛的永兴岛、石岛、琛航岛、广金岛、中建岛、珊瑚岛、金银岛、东岛共8个岛屿进行了为期近两个月的野外考察和采样。考察队员们从空中从海上欣赏了祖国南海的明珠,近距离探访了宝岛的生态环境,获得了大量宝贵的第一手资料,采集了水、岩、土、气和生物样品。考察的目的在于调查西沙群岛若干鸟岛的鸟类种群和生态,并以此为背景,应用地球化学、生态学等多学科交叉的基本理论和方法研究鸟粪沉积层的生态环境记录;在历史对比的基础上探讨几千年来鸟类聚散对环境变化、人类活动的响应;拓宽鸟类生态学家对红脚鲣鸟的认识,从而更有效地保护该种群;为研究全球变化及其区域生态响应提供科学依据。

南极松散沉积物粒度分形研究

利用分形理论 ,研究了南极纳尔逊冰盖前缘发育的沉积物、风成沉积物及湖泊沉积物的粒度分布分形结构特征 .结果表明 :不同沉积环境下的沉积物粒度分形结构具有明显的差异 ,冰盖前缘沉积物具有显著的分形结构特征 ,而湖泊沉积物和风成沉积物不具有分形结构特征 ,这为识别南极地区松散沉积物沉积环境提供了一种新的判别依据 .对纳尔逊冰盖前缘沉积物粒度分维特征的研究结果表明 ,其粒度分布主要与冰川搬运的动力学过程有关 ,分维值的大小与当时形成沉积物的动力学过程、沉积环境、冰盖进退及古气候环境的演化密切相关 .

南极阿德雷岛湖泊沉积物Sr/Ba与B/Ga比值特征

测试了南极企鹅聚集区阿德雷岛湖泊沉积物 Sr、Ba、B、Ga的垂向含量变化 ,阿德雷岛湖泊沉积物元素平均含量为 :Sr为 10 6 9.36± 42 2 .10 mg/kg,Ba为 2 13.84± 39.48mg/kg,B为 6 .89± 3.79m g/kg,Ga为 16 .6 5±3.91mg/kg,阿德雷岛湖泊沉积物 Sr/Ba比值为 4.92± 1.5 3,B/Ga比值为 0 .43± 0 .2 6 ,Sr/Ba比值远大于 1.0 ,而B/Ga比值小于 3.3,这表明在特殊的生态环境下 Sr/Ba比值不能用来判别沉积物的沉积相 ,南极阿德雷岛湖泊沉积的 Sr/Ba比值异常是通过企鹅生物地球化学过程沉积改造而引起的 。

Sr/Ca,Mg/Ca:珊瑚岛鸟粪沉积的物源指示计

文章尝试用Sr/Ca,Mg/Ca比值作物源指示计,区分了珊瑚岛屿受到海鸟粪影响的湖泊沉积物中鸟粪、珊瑚砂、植物这几种主要的环境介质对沉积物的相对贡献,据此恢复1800年来西沙群岛东岛海鸟数量变化和植被演化的历史。结果表明,东岛海鸟数量的变化历史可划分为潜伏期、增长期、稳定期和衰退期4个阶段,历史时期东岛海鸟生态系统的建立和发展与岛屿植被的演变有着密切的联系。研究获得的方法和初步结论为进一步开展西沙岛屿海鸟数量变化、植被演化的广泛对比并探讨与气候变化、人类活动的相互联系提供了基础。

南极菲尔德斯半岛植被微区CO_2浓度的监测

在南极苔藓植被的微环境区内 ,CO2 的浓度在 4 73 5mg·m- 3以上 ,大大高于全球CO2 的平均浓度 (3 56mg·m- 3) ,可见苔藓等植被区可能是大气CO2 的源之一 .这与特殊的南极条件下植被的生理生态特性有关 .在苔藓分布区 ,CO2 浓度日变化的主要影响因素是光照和温度 .菲尔德斯半岛变化无常的天气状况使得CO2 浓度昼夜变化规律出现局部波动 ,不同的天气状况也使CO2 浓度发生变化 .研究表明 :光照条件是CO2 浓度变化的主导影响因素 ,从CO2 浓度的季节变化中可以看出 ,CO2 浓度变化与大气温度呈负相关 ;与降水量和空气相对湿度呈正相关 .本文首次给出了极地环境下植被微区的CO2 浓度变化及其影响因素 。

南极法尔兹半岛植被土壤CH_4通量特征

应用密闭箱法首次测定了南极法尔兹半岛苔藓、地衣植被土壤CH4 排放通量 ,并估算了该半岛植被土壤在夏季 2个月内CH4 的排放总量 .结果表明 :在晴好天气条件下 ,苔藓土壤CH4 排放通量可能呈现双峰型变化特征 ;而在雨、雪等复杂多变的天气条件下 ,CH4 通量变化无规则 ,存在较大的时空变化 ,且与温度的响应关系不明显 ;苔藓土壤CH4 通量夏季变化的主要影响因子是温度 ,同时还受降水的影响 .苔藓土壤吸收CH4 总量为 0 6 6 5 3× 10 2 kg ;地衣土壤吸收CH4 总量为 0 76 0 3×10 2 kg .由此可见 ,该半岛苔藓、地衣植被土壤起着大气CH4

南极阿德雷岛湖泊沉积:企鹅粪土层识别

在 CHINARE- 1 5考察期间 ,采集了南极阿德雷岛 Y2湖 67.5cm长的一支湖芯。室内分析测试了部分化学元素的含量 ,与南极西湖沉积物、新鲜企鹅粪、阿德雷岛鸟粪土和南沙太平岛鸟成土的元素特征进行对比后指出该湖泊沉积物为企鹅粪土。元素的聚类分析结果表明该粪土的元素标型组合包括 P、S、Sr、Ba、Cu、Zn、Se、Ca和 F等 9种元素。这为进一步解释其中所记录的气候环境事件提供了依据。

南极纳尔逊冰缘沉积物元素地球化学特征及其化学风化作用研究

本文对西南极地区纳尔逊冰盖边缘N1沉积序列化学元素组成特征和风化作用地球化学过程进行了研究。结果表明 :N1沉积序列中元素的组成与该地区玄武质火山岩的化学组成具有密切的关系 ,该序列沉积物是自然环境下风化的产物 ,因此本文分析样品元素的平均含量可以作为该地区冰缘沉积物的背景值 ;冰缘沉积物所记录的源区化学风化作用强度显得非常微弱 ,处于脱Ca、Mg、Na早期风化阶段 ,碎屑矿物的风化过程多处在蒙脱石阶段 ;沉积序列中元素的活动强度及其比值变化 ,反映了局部的风化作用强度不同和气候环境的变化。

南极菲尔德斯半岛古海蚀龛沉积的古环境记录

在西南极菲尔德斯半岛长城站地区发现有大量古海蚀龛 ,龛内保存有完整沉积剖面 ,通过对其中一个沉积剖面的粒度特征及元素组成的分析 ,确认该剖面是后期的湖相沉积 ,并据此恢复了距今 460 0年以来该地区古环境演化历史。结果表明 ,距今 40 0 0— 30 0 0年长城站区地表岩石化学风化作用较强烈 ,处于一个相对温暖的时期 ,这与湖泊沉积物、海洋沉积物等古环境记录载体的研究结果是一致的 ,证明古海蚀龛沉积可以作为研究南极无冰区和冰缘地区古环境演化历史的一种新的地质载体。

南极菲尔德斯半岛植被土壤N_2O排放特征

应用密闭箱法首次测定了南极菲尔德斯半岛苔藓、地衣植被土壤N2 O的排放通量 ,并估算了该半岛植被区土壤在夏季 2个月内N2 O的排放总量 .结果表明 :在晴天和雨天 ,苔藓土壤N2 O的排放通量与温度有较好的响应关系 ,呈现单峰型变化趋势 ;但在雪天 ,与温度的变化不一致 ;苔藓、地衣这 2种不同的植被土壤N2 O排放通量日变化基本一致 ;温度是影响苔藓土壤N2 O的排放通量季节变化的主要因子 ,同时还受降水的影响 ,干湿交替有利于N2 O的排放 ;苔藓土壤N2 O的排放总量为 3 .71 52kg ;地衣土壤N2 O的排放总量为 2 .53 4 4kg .由此可见 ,南极菲尔德斯半岛苔藓、地衣植被土壤N2 O排放量虽然很小 ,但仍起着大气N2