Top-down法评定EDTA络合滴定法测定海洋沉积物中碳酸钙含量的不确定度

依据Top-down技术中的质控图法对EDTA络合滴定法测定海洋沉积物中碳酸钙含量的不确定度进行评定。利用2021年质控样标准物质GBW 07333、GBW 07314和GBW 07316中CaCO_(3)测定值的时序数据进行评定,3组时序数据正态统计量A^(2*)(s)和独立性统计量A^(2*)(RM)均小于1,CaCO_(3)测定值、A_(EWMi)和移动极差控制图没有失控点,3组时序数据处于受控状态。当CaCO_(3)质量分数分别为2.05%、6.20%和38.56%时,计算得其扩展不确定度分别为0.08%、0.07%和0.20%。将测量不确定度与对应含量值进行线性拟合建立了不确定度预测模型,GBW 07309和GBW 07334中CaCO_(3)的测量不确定度预测值分别为0.09%和0.18%,预测值与Top-down技术获取的评定结果较为吻合。

基于石墨消解法测定海洋沉积物中7种重金属的含量

鉴于目前常用的海洋沉积物中重金属测定的消解方法存在工作效率低、操作复杂、交叉污染、人员危险性高等问题,通过比对和参考现行规范、标准和文献资料中海洋沉积物重金属的不同消解方法,提出了全自动石墨消解海洋沉积物的方法,并以原子荧光光谱法测定汞和砷的含量,以电感耦合等离子体质谱法测定铜、铅、锌、镉、铬的含量。以6 mL盐酸、2 mL硝酸和8 mL水为消解酸,于100℃消解0.2 g样品1.5 h;消解结束后,冷却至室温,用水定容至50 mL,按照原子荧光光度计的工作条件测定汞和砷的含量。以5 mL盐酸、5mL硝酸为消解酸,先于120℃消解0.2 g样品1 h;然后加入2 mL硝酸、5 mL氢氟酸和2 mL高氯酸,于180℃继续消解4 h;消解结束后,冷却至室温,用水定容至50 mL,按照电感耦合等离子体质谱仪的工作条件测定铜、铅、锌、镉、铬的含量。结果表明:汞、砷标准曲线的线性范围分别在1.00μg·L^(-1)以内和10.0μg·L^(-1)以内,铜、铅、锌、镉、铬标准曲线的线性范围在100μg·L^(-1)以内,汞、砷、铜、铅、锌、镉、铬的检出限(3 s)为0.006~0.522 mg·kg^(-1);使用有证海洋沉积物标准物质进行验证,7种重金属测定值均在认定值的不确定度范围内,相对标准偏差(n=6)为1.4%~7.4%;对3种实际样品进行回收试验,回收率为92.5%~111%。

活性铁对海洋沉积物中有机碳的保存作用

沉积物碳汇是海洋碳汇的重要组成部分,揭示沉积物的储碳机制对研究气候变化与全球碳循环的相互作用具有重要意义。矿物对有机碳的保护作用是有机碳最重要的稳定机制,其中活性铁(Fe_(R))在沉积物有机碳的累积作用中发挥着捕获有机碳并形成“铁锈碳汇”的重要作用。本文系统梳理了近年来关于海洋沉积物中Fe_(R)的固碳的研究成果,总结了海洋沉积物中Fe_(R)的提取方式、类型、固碳量、固碳机制、结合有机质来源及分子类型,阐述了Fe_(R)固碳的重要意义,旨在加深对矿物与有机碳相互作用的理解。海洋沉积物中Fe_(R)常通过柠檬酸盐-碳酸氢盐-连二亚硫酸盐(CBD)还原提取,主要以针铁矿、水铁矿及赤铁矿等氧化物形式存在。Fe_(R)可以结合沉积物中约80%的有机碳,结合机制包括以配体交换为主的吸附机制和共沉淀/螯合机制。Fe_(R)与有机碳的结合机制可依据铁结合有机碳(Fe_(R)-OC)与Fe_(R)的摩尔比值(Fe_(R)-OC∶Fe_(R))简单判定,当Fe_(R)-OC∶Fe_(R)低于1.00时以吸附方式结合,大于1.00时以共沉淀方式结合,且共沉淀相比吸附机制具有更高的有机碳结合量及稳定性。大部分海洋沉积物中Fe_(R)优先与海源类有机质结合,但在氧化还原频繁的河口及三角洲地区倾向与陆源类有机质结合。分子模拟实验、木质素氧化降解及近边X射线吸收精细结构光谱表明Fe_(R)与芳香碳及羧基碳等有机质具有更高的亲和性。Fe_(R)对有机质的稳定保存及减缓气候变化引起的负反馈具有重要意义,建议未来更多关注沉积物中有机质与铁矿物结合的具体过程及不同沉积环境Fe_(R)固碳的差异机制,更加关注不同结合机制的定量化及重要性对比研究。

基于快速消解的海洋沉积物重金属ICP-MS测定条件优化

准确测定海洋沉积物中重金属元素的含量,是开展海洋生态环境评价与管理的基础。比较研究了当前生态环境监测领域几种主要的检测标准方法和近年热门的土壤快速消解法对海洋沉积物中重金属的检测效果。通过研究不同消解体系、消解压力、校准溶液配制方法以及内标元素、内标浓度等条件对海洋沉积物重金属测定效果的影响,优化了海洋沉积物样品的快速消解过程和测定条件。结果表明:优化后的快速消解方法针对Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的方法检出限为0.004~0.8 mg/kg,测定下限为0.016~3.2 mg/kg,回收率为95.4%~109.2%,相对标准偏差为0%~3.22%,方法准确可靠、快速高效,满足海洋沉积物样品(尤其是大批量样品)的重金属测试需求。

海洋沉积物中微塑料的多样性及生态毒理效应

微塑料(MPs)目前已经广泛分布于全球海洋沉积物中,成为国际环境污染研究的热点之一。但是,有关海洋沉积物中微塑料的研究仍较少。系统地研究了微塑料在海洋沉积物中的来源及分布,包括初级及次级微塑料的来源。详细分析了MPs的物理性质、化学性质及聚合物成分,对不同聚合物及添加剂对MPs的特性及生态环境的影响进行了研究。并且,重点分析了MPs在海洋沉积物中的生态毒理学效应,包括摄食、生物吸附及毒性机制。通过对微塑料在海洋沉积物中的行为进行深入研究,有利于更全面地分析其对海洋生态系统及生物的潜在影响。

QuEChERS-气相色谱-串联质谱法测定海洋沉积物中的多氯联苯

采用QuEChERS-气相色谱-串联质谱法,建立了海洋沉积物中18种多氯联苯的分析方法。样品加入乙腈及QuEChERS萃取盐振荡提取后,通过PSA和C_(18)净化包进行净化,采用动态多级反应监测模式进行检测。结果表明,18种多氯联苯标准溶液线性关系良好,相关系数为0.999 2~0.999 9。对连云港近岸海域表层沉积物样品进行低、中、高3个不同质量分数的加标实验,回收率为70.6%~96.5%,相对标准偏差为6.5%~14.8%,符合质控要求。方法检出限为0.02~0.08μg/kg,能够满足痕量分析要求。该方法能够避免使用大量溶剂,操作简便、稳定可靠、灵敏度较高,适用于海洋沉积物中多氯联苯的分析检测。

超声提取-紫外分光光度法测定海洋沉积物中油类的研究

利用超声提取和离心分离方法替代手工振荡提取和分液漏斗洗涤分离方法提取海洋沉积物中的油类,研究最佳试验条件,并与标准方法开展比对。试验结果表明,超声提取法总体较手工振荡法回收率高10个百分点,且工作流程简单、操作方便快速,减少了提取液多次转移的误差,在提高工作效率的同时提升了分析方法的精密度和正确度。

酸化吹气-流动注射分光光度法测定海洋沉积物中的硫化物

采用酸化吹气装置结合全自动流动注射分析仪对海洋沉积物中硫化物进行测定。分析了流动注射分光光度法的检出限、精密度、准确度。结果表明:线性范围为0.05~2.00 mg/L,检出限为0.035 mg/kg,测定上限为40 mg/kg,加标回收率为81.0%~104%之间,相对标准偏差为1.5%~3.6%。将流动注射分光光度法和国标方法亚甲基蓝分光光度法进行比对,结果表明,流动注射分光光度法测定海洋沉积物中的硫化物具有分析速度快,检出限低,测定范围大,试剂消耗量小等特点,适合大批量样品的检测。

重铬酸钾氧化-分光光度法测定海洋沉积物中有机碳含量的离心条件

采取静置3 h后以3500 r/min转速离心10 min后的方法测试样品,无论是平行性、精密度还是相对误差,各项特性指标均能满足实验要求,证明该方法是采用重铬酸钾氧化-分光光度法测定海洋沉积物中有机碳含量的最优离心条件。

海洋沉积物碳储存量对全球变暖的指示作用

文章通过分析海洋沉积物碳储存形式与分布,揭示沉积物碳储量对古气候和当代全球变暖的指示作用,指出有机碳、无机碳含量和埋藏通量的变化能反映大气温室气体和地表温度的波动。研究基于海洋碳汇机制,提出加强保护、发展碳捕集技术、完善监测预测系统、推动低碳转型等应对全球变暖的策略,旨在为缓解气候变化提供科学依据。

海水和海洋沉积物中有机磷酸酯的研究进展

有机磷酸酯(OPEs)已广泛应用于阻燃剂和增塑剂,但由于其具有较高毒性、难降解和远距离迁移等特点,从而引发的一系列海洋环境问题也逐渐受到关注。本文基于国内外海水和沉积物中OPEs的最新研究数据,分析了海水和海洋沉积物中OPEs的分析检测技术、迁移转化、分布特征和影响因素等,并针对当前研究的不足进行了讨论和展望。通过本文总结发现,海水中OPEs主要来自河流输入和大气沉降的输送,且浓度分布特征表现为表层高于底层,三种氯代有机磷酸酯[磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三氯丙酯(TCPP)和磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(TDCPP)]是海水中OPEs的主要组分;海洋沉积物中OPEs的含量分布表现出港湾、近岸海域和沿岸城市经济发达区域较高的趋势,其主要组分存在差异,受辛醇-水分配系数(lgK_(ow))和总有机碳(TOC)两个因素的影响较大。

海洋沉积物中铁保护的有机碳埋藏研究进展

研究表明,海洋沉积物中有超过20%的有机碳是通过与铁结合而被稳定地保存下来,阐明铁对有机碳的保护作用能深入理解碳封存机制。本文1)从与铁结合的有机碳的含量、碳同位素和二者的结合机制等方面梳理了铁在促进有机碳埋藏中所发挥的作用;2)阐述海洋环境(包括水动力和氧化还原条件)和有机碳来源等因素可能控制着铁与有机碳之间的相互耦合,并影响着与铁结合的有机碳的分布、组成和年龄特征;3)分析铁与有机碳之间吸附和共沉淀的结合机制,讨论了影响二者结合方式的因素;4)探讨铁循环与碳循环之间的密切生物地球化学联系在海洋碳封存中的作用。综合梳理了沉积物中“生锈的碳汇”(rusty sink)的研究进展,对当前应对碳中和-全球气候变化具有重要意义。

中国边缘海海洋沉积生态环境反演中的生物标志物

中国边缘海是海—陆—气圈进行物质和能量交换最活跃的海域之一,重建中国边缘海海洋生态环境演变对深入探析人类活动和气候变化的耦合作用意义重大,海洋沉积物生物标志物为定性/定量揭示海洋生态环境演变提供有效手段,可为预测人类活动影响下的海洋生态环境演变趋势提供科学支撑。本文总结归纳目前海洋沉积物中常用的古菌、细菌和真核来源生物标志物在海陆来源、化学结构、分布规律与功能等方面的特征,分析了不同生物标志物类型在重建海洋温度、酸碱度、氧化还原环境和浮游植物演变过程中的应用状况,剖析了多参数生物标志物在重建中国边缘海生态环境演变中存在的问题。总体而言,利用生物标志物重建中国边缘海生态环境演变的研究大多还停留在定性描述水平;由于对生物标志物母源生物及其适应机制认识不足会导致对生物标志物指标的解译存在偏差,进而影响海洋环境重建结果的准确性;此外,多种重要海洋环境演变参数并未建立起有效的生物标志物指标。未来的海洋生态环境重建研究应从结合新技术新方法厘清生物来源,整合大数据分析方法构建有更精确对应关系的校正公式以实现定量反演和准确预测,同时结合功能微生物群落筛选出更具独特性的新型生物标志物等方面开展研究。

主成分分析和连续投影融合的海洋沉积物粒度分类研究

海洋沉积物的粒度研究有助于了解人类活动对自然环境的影响。将主成分分析(PCA)和连续投影算法(SPA)融合能够综合利用两种光谱特征提取方法的优势,获得比单一特征提取方法更丰富的特征波长,实现无关特征和干扰信息的剔除,最大限度减少特征信息的丢失,有利于沉积物粒度的分析。以青岛市东大洋村潮间带表层32份沉积物为例,将海洋沉积物划分为0.3~0.2、0.2~0.1、0.1~0.075和<0.075 mm四个不同粒径的沉积物样品,分别测定不同粒径的32份沉积物的可见-近红外反射光谱,共计128条光谱。将128条光谱数据分别以2∶1,1∶1和1∶2的比例划分建模集和检验集进行分析;采用主成分分析和连续投影融合算法(FOPAS)提取不同粒径沉积物的特征光谱,利用支持向量机算法建立粒径分类模型。结果显示,对2∶1、1∶1、1∶2比例的数据集,融合算法检验集正确率分别为83.33%、82.81%、75.29%,仅在2∶1比例下正确率低于连续投影算法检验集的正确率90.47%,其余正确率相对于单一特征提取算法均有显著的提高,表明使用融合算法提取特征光谱建立的分类模型在训练集样本量少,粒径清晰的条件下,其分类模型相较于单独使用两个特征提取算法的模型更具有优势。采用基于主成分分析和连续投影融合算法的海洋沉积物粒度分类模型,能够提高海洋沉积物粒度分类结果的正确率,建立正确率更高的粒度分类模型,对快速粒度分类提供了解决方法。

全自动消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定海洋沉积物中重金属

目前海洋沉积物前处理主要通过电热板消解,但该方法存在消解不完全、前处理时间长、重复性较差以及手工消解操作繁琐等问题。为提高海洋沉积物中重金属消解效率,通过考察硝酸、盐酸、氢氟酸和高氯酸组合酸体系比例和最高消解温度对海洋沉积物预处理的影响,确定了最优的消解条件,建立了全自动消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定海洋沉积物中重金属的方法。结果显示,硝酸占比越高各元素消解效果越好,盐酸用量不宜过多,逆王水消解比例最好。最优预处理条件为9 mL硝酸、3 mL盐酸、4 mL氢氟酸和2 mL高氯酸于160℃高温消解,所得曲线各元素相关性系数均大于0.999,经海洋沉积物标准样品(GBW07314)和实际样品的验证,与国家标准方法(GB/T 20260—2006)相比,优化条件下各元素精密度和正确度均显著提高、检出限更低。各元素的相对标准偏差为0.50%~3.4%,加标回收率均在84.2%~102%。方法自动化程度高、操作简便,可实现大批量样品预处理,适用于海洋沉积物中重金属元素的测定。

两种无机碳去除方法对南极海洋沉积物中铁结合态有机碳测定的影响

海洋沉积物中活性铁(Fe_(R))结合态有机碳(OC-Fe)具有长期保存潜质,准确测定其含量对评价其对碳埋藏的贡献(f_(OC-Fe))和在缓解全球变暖中的作用具有重要意义。目前尚无研究评估酸蒸法和酸洗法对估算OC-Fe和f_(OC-Fe)的定量差异。本研究使用酸蒸法和酸洗法分别对南极普里兹湾5个表层沉积物的原样、还原实验后样品和对照实验后样品进行无机碳去除处理,测定对应的有机碳(OC)含量,计算这两种方法的OC-Fe和f_(OC-Fe)。结果表明,对于原样、对照和还原实验后样品,酸洗法测得的OC含量比酸蒸法分别低34.82%±12.92%、32.80%±15.11%和26.15%±20.51%,说明酸洗法能显著析出酸溶性OC和水溶性OC。两种方法处理后得到的OC-Fe含量和f_(OC-Fe)范围均差异显著,表明酸洗法会额外析出部分高结晶度态铁氧化物或低活性含铁硅酸盐结合的OC,放大f_(OC-Fe)的差异,不利于准确评估OC-Fe对海洋沉积OC贡献量。因此,在开展OC-Fe研究时,建议采用酸蒸法去除无机碳。

海洋沉积物重金属检测方法及污染防治研究进展

对近年来比较常用的重金属检测方法进行简要分析与介绍,阐述不同机制沉积物重金属污染防治措施的优劣势、运用范围等,指出若实验室条件达到要求,可优先采用支持同步进行同位素与多元素分析、具有高灵敏度的电感耦合等离子体质谱法,在进行防治时,可考虑采取联合修复技术,以增强污染防治效果。

海洋沉积物热电声物性探测系统研究

海洋沉积物取样测量会改变沉积物的温度、压力等参数,取样测量所得到的数据会与沉积物的真实参数有所差距。针对上述问题本文开展了海洋沉积物热、电、声探测技术研究,并设计了一款适用于深潜器的海洋沉积物原位热、电、声多参数探针。探针使用时差法测量沉积物中的声速、声衰减系数,使用温纳法测量沉积物的电导率参数,使用NTC热敏电阻作为温度传感器测量沉积物温度。在探针校准并对沙质沉积物进行测量。实验结果表明:探针测量电导率标准误差小于2.8%。温度测量误差小于0.28℃,温度测量时间不小于120 s,此次获取泥沙样品的声速为1737.5 m/s,声衰减系数2.5 dB/m。实验结果显示该探针能够准确、快速地测量海洋沉积物的热、电、声参数。

重铬酸钾氧化-分光光度法测定山东近岸海域海洋沉积物中有机碳含量的波长选择

用重铬酸钾氧化-分光光度法测定有机碳含量,标准曲线在445nm附近吸光值最大,均介于0.300~0.800之间。相比双波长测定,单波长测试工作量较小,适宜山东近岸海域海洋沉积物中有机碳含量的测定。

基于高光谱仪与光谱仪模型共享的海洋沉积物碳含量速测的研究

实验室光谱仪和高光谱相机是两种获取物质光谱图像的仪器,两种仪器在实际应用方面各有优势且应用范围广泛。本文以光谱仪为主仪器,高光谱相机为从仪器,通过实验室光谱仪和高光谱相机之间的模型转移来实现对海洋沉积物碳含量快速预测。结果显示,当使用数据标准化处理光谱数据,且校正集和检验集的比例为3∶1,使用PDS-DMP-S/B模型转移算法进行模型转移时,建模结果的R^(2)_(P)值为0.69,达到了比较理想的建模结果,为海洋沉积物碳含量从点到面的预测提供了一种新的、快捷的方法。