西北太平洋深海有机碳埋藏演化及其气候环境意义

西北太平洋发育差异显著的亚极涡和亚热涡海洋环流体系,具有不同的沉积源汇过程,可能影响海盆尺度有机碳的埋藏演化。本文通过系统整理亚极涡和亚热涡内深海沉积记录资料,建立了30 ka以来西北太平洋不同纬度深海有机碳(TOC)的埋藏演化记录,并探讨其控制因素。结果表明,受生产力、水体氧化还原条件和矿物保护等因素的影响,TOC埋藏通量(Mass Accumulation Rate, MARTOC)呈北高南低分布态势。末次冰消期亚极涡区MARTOC高值可能与水体层化减弱、垂向混合增强而导致的生产力较高有关,而末次冰期亚热涡区MARTOC高值则可能与风尘输入增强和底层水体相对还原有关,更利于有机碳的沉积和保存。此外,有机碳在深海的沉积埋藏过程和机制与矿物作用等密切相关,例如矿物压舱作用或更有利于亚极地高纬度深海有机碳的沉积埋藏。本研究有助于系统认识不同纬度深海有机碳埋藏保存的控制机制及其气候环境意义。

山东北部滨海平原高氟区地下水硒含量地球化学特征

硒是影响人体健康的重要生命元素,水中硒和氟含量具有较强的关联性,山东北部滨海平原区地下水氟含量较高,但硒含量地球化学特征尚未有详细的报道。本文选定卜庄镇为研究对象,系统分析了地下水硒含量,结果表明:地下水硒含量为1.43~15.60μg/L,平均值为6.23μg/L,仅王卢村硒含量超过地下水标准(10μg/L),有8个村庄地下水硒含量超过5μg/L。该区除金山村外,地下水氟含量超标,但硒和氟无显著相关性,表明该区地下水硒富集和氟富集动力存在差异。地球化学指标表明该区地下水受到海水入侵浸染,与未受浸染的参照样品相比,该区地下水硒含量明显升高。地下水硒含量与p H无显著相关性,与Fe、溶解固体总量、Cl^-、Br^-、Na^+、Mg^(2+)、SO_4^(2-)显著正相关,海水入侵引起的离子竞争吸附和高的Na-MgSO_4^(2-)矿物是影响该区地下水硒含量变化的重要动力。

FTIR光谱的海水入侵区水-岩(土)间氟迁移机理分析

滨海地区饮水型氟中毒和海水入侵十分普遍。海水入侵引起地下水性质的改变对岩(土)氟迁移具有潜在影响,但尚未有直接模拟实验证实,其氟迁移机理也不明确。用淡水和海(卤)水混合及配制溶液模拟海水入侵过程,对含水砂层沉积物进行静态水-岩(土)氟迁移模拟实验,对比分析沉积物FTIR特征,探讨海水入侵对岩(土)氟迁移影响规律及机理。结果表明,含水砂层沉积物氟迁移量大小顺序为:海水>1∶1淡海>淡水;卤水>1∶1淡卤>淡水,随海(卤)水混入程度增加,含水砂层沉积物岩(土)氟迁移能力增强。氟迁移能力随NaCl和NaHCO_3浓度增加而增加,随CaCl_2浓度增加而降低。对含水砂层沉积物傅里叶红外吸收光谱(FTIR)分析表明,随NaCl和NaHCO_3浓度增加, NaCl溶液中沉积物Si—O—Si键伸缩振动峰强度明显增强,氟磷灰石弯曲振动峰减弱, O—H键特征峰变化不明显,而NaHCO_3溶液中沉积物羟基磷灰石弯曲振动峰和Si—O—Si键伸缩振动峰强度变化不明显, O—H键特征峰强度变化明显,表明NaHCO_3溶液主要通过OH^-与F^-离子交换,而NaCl溶液是通过Si—O—Si键中Si—O置换来影响岩(土)氟迁移。随CaCl_2浓度增加, Si—O—Si键伸缩振动峰强度明显减弱,氟磷灰石弯曲振动峰强度增强,表明Ca^(2+)强烈地抑制岩(土)氟析出。同时,随NaCl和NaHCO_3浓度增加和CaCl_2浓度减少, Si—F特征峰强度减弱, Si—O—Si键弯曲振动峰向低波数偏移。由于大气CO_2混入, 1 mol·L^(-1) CaCl_2作用沉积物出现1 460和1 420 cm^(-1)碳酸根特征峰。由于碳酸根沉积作用, 1 mol·L^(-1)的NaHCO_3作用的沉积物在1 460 cm^(-1)处峰强度增强,且在875 cm^(-1)出现新峰,但是在淡海卤水和NaCl溶液作用的沉积物中无碳酸根特征峰,表明含水砂层中无萤石(CaF_2)溶解作用。海水入侵引起的偏碱性、高钠低钙的环境促进岩(土)氟迁移释放,是滨海地区高氟地下水重要动力。

水-岩(土)间氟迁移释放的影响因素分析

氟是人体的重要微量元素之一,对平衡人体机能具有重要作用。随着近年来饮水型氟中毒现象的加重,研究水-岩(土)间氟迁移释放规律具有重要意义。本文对水-岩(土)作用过程中氟迁移释放影响因素进行综合分析;地下水中的氟主要来自岩(土)中的含氟矿物,不同岩(土)氟含量深刻影响地下水氟含量;地下水高TDS、高pH、Na+、Mg2+、CO32-、HCO3-、高温度等对地下水中氟富集具有显著的促进作用。一些特殊地球化学过程如海水入侵、特殊气候条件对地下水氟富集具有明显的影响。地下水氟富集是多因子共同作用的结果,且不同的环境下影响因素也不相同。

铁对海洋沉积有机碳保存的影响及其碳汇意义

海洋沉积物是地球表层系统中最大的有机碳库.铁(Fe)作为海洋地球化学循环的重要元素,深刻影响海洋生态及碳循环.深入分析铁对海洋沉积有机碳保存的影响,对碳的生物地球化学过程和气候变化研究具有重要的意义.本文在总结铁结合有机碳含量与结构表征方法的基础上,从活性铁矿物(铁氧化物和铁硫化物)对有机碳的选择性保存和铁的氧化还原过程两方面论述了铁对海洋沉积有机碳保存的影响机制,发现沉积有机碳的选择性保存受不同活性铁矿物和有机碳类型及官能团的影响,而铁的氧化还原过程对有机碳的保存和降解具有双重作用.在此基础上,基于不同海洋环境中铁结合态有机碳的沉积记录,阐述了铁对沉积有机碳的长期保存作用和碳汇意义.未来在寻求更有效的活性铁提取方法的基础上,应持续关注不同官能团和海洋沉积环境对有机碳选择性保存的影响,并重视微生物的介导作用,揭示铁对有机碳长期埋藏保存的影响机理,发掘其在碳增汇中的应用潜力,以更好地发挥海洋碳汇在碳中和目标实现中的巨大作用.