基于^(18)O法利用膜进样质谱仪测定海水初级生产力的方法优化及在长江口的应用

浮游植物的初级生产对海洋碳循环起着至关重要的作用,准确测定海洋初级生产力是评估海洋固碳能力的关键。^(18)O法可获得准确的总初级生产力,但其复杂的测定方法限制了现场应用,快速测定^(18)O标记的产物(^(34)O_(2))是实现^(18)O法广泛应用的关键。研究利用自组装膜进样质谱仪基于^(18)O标记技术测定水体初级生产力,对膜进样质谱仪分析^(34)O_(2)的测量条件以及^(18)O法培养过程进行了优化。结果表明,在进样流速为0.85~1.05 mL/min,进样时间为3~4 min,恒温槽温度为15~20℃的条件下,^(34)O_(2)/^(32)O_(2)的测试精密度为0.1%~0.2%,比较适合^(34)O_(2)的测定,在H_(2) ^(18)O与水样体积比为(2.1×10^(−3))~(3.4×10^(−3)),培养时间为6 h的培养条件下,可以获得比较满意的总初级生产力的测试结果。利用优化后的方法对春季长江口的初级生产力测试表明:总初级生产力和净群落生产力变化范围分别为0.11~1.20 mmol O2/(m^(3)∙h)、−1.60~0.75 mmol O_(2)/(m^(3)∙h),水柱总初级生产力为(671.5±117.1)~(2339.8±260.7)mg C/(m^(2)∙d),最大固碳能力为1056.9±662.4 mg C/(m^(2)∙d),与文献报道结果较为一致,高值区位于远离长江口的浅海水和外海水混合区。

应用D、^(18)O同位素示踪孝感市厚层黏性土中土壤水入渗补给及其生态环境效应

黏性土的渗透系数极低,水分及溶质在黏性土中运移速率慢、耗时长,本次研究通过分析大别山区—江汉平原三水转换野外科学试验场(下文简称“试验场”)ZK1、ZK2钻孔剖面土壤水、大气降雨D、^(18)O同位素测试数据与孝感站(站号57482)多年年降雨量数据,确定了厚层黏性土土壤水入渗补给年份与深度的对应关系。结果表明:试验场区黏性土垂向岩性差异较小,无明显分层现象,土壤水分以“活塞流”的方式向下运移,夏、秋季的大气降雨为土壤水的主要补给来源;ZK1(取样间隔0.5~2.7 m,深度15 m)的土壤水δD、δ^(18)O值随着埋深的增大出现周期性的波动,ZK2(取样间隔0.1 m,深度6.2 m)的土壤水δD、δ^(18)O值随着埋深的增大出现分层波动现象;确定了黏性土层0~6.2 m深度对应的降雨入渗补给年份,并通过^(18)O的峰值位移法计算得出降雨入渗补给在黏性土层的垂向运移速度为10.8~15.0 cm/a,年均入渗补给量为43.1~58.1 mm,占多年年均降雨量的4.01%,推算出降雨入渗补给需要近130年的时间才能穿透试验场厚层黏性土补给至地下水含水层,表明该厚层黏性土的防污性能良好。本研究所揭示大气-土壤界面下黏性土土壤水分入渗迁移历史演化特征及补给年际对应关系,对江汉平原区地下水环境保护、生态环境改善、旱涝灾害防治等具有重要意义。