重庆金佛洞石笋记录的410 ka弱季风事件

冰消期或冰期由于冰盖消融引起淡水排放,容易造成不同纬度之间海洋-大气传输的异常,由此引发一系列或明显或不明显的千年级气候突变事件,如Younger Dryas(YD,新仙女木)和类似YD事件。MIS11c(深海氧同位素11阶段)作为当前全新世的最佳参照物之一,对期间可能发生的类YD事件及触发机制的研究有助于认识极端气候事件的发生规律。文章通过对重庆金佛洞石笋J33δ^(18)O序列记录的研究结果显示:(1)在MIS11间冰期盛期之前,亚洲季风气候区石笋揭示了一次发生于410 ka BP左右的千年尺度弱季风事件;(2)410 ka弱季风事件与YD事件均发生于间冰期盛期之前季风逐渐增强过程中以及北半球夏季太阳辐射上升阶段,期间都发生了AMOC(大西洋经向翻转环流)扰动,除了在变化幅度、冰量条件等方面有些差异,事件的持续时间、内部结构、变化模式相似;(3)410 ka弱季风事件主要受太阳辐射和AMOC共同驱动主导,持续较强的变暖进程加速了格陵兰冰盖融化并导致了冰盖的不稳定,淡水持续注入北大西洋,造成短暂的AMOC振荡。AMOC的减弱使得北大西洋上空产生了冷异常,通过大气遥相关作用导致了较弱的ASM(亚洲夏季风)。

四川盆地农业区河流型水库流域地下水硝酸盐来源解析及健康风险研究

地下水硝酸盐(NO_(3)^(-))污染是一个全球性的环境问题,尤其在农业区普遍存在。地下水中NO_(3)^(-)可以通过交互作用进入地表水中,是地表水NO_(3)^(-)的潜在来源。研究地下水中NO_(3)^(-)的来源及其贡献率对防治周边地表水NO_(3)^(-)污染具有重要意义。本研究以四川盆地农业区河流型水库周边地下水为研究对象,综合运用水文地球化学、多种稳定同位素(δD-H_(2)O和δ^(18) O-H_(2)O,δ^(15) N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-))、贝叶斯同位素混合模型(SIAR)和人类健康风险评价(HHRA)解析地下水中NO_(3)^(-)的来源与转化过程、不同NO_(3)^(-)来源的贡献率及潜在的人类健康风险。结果表明:丰、枯水期地下水中NO_(3)^(-)-N浓度分别为1.24~42.91和0~42.96 mg/L,61%和40%的地下水样品超过了饮用水限值(10 mg/L)。δ^(15) N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)表明,研究区地下水中NO_(3)^(-)的主要来源为粪肥/生活污水。硝化作用可能是研究区地下水中重要的氮循环过程,存在加剧地下水NO_(3)^(-)污染的风险。SIAR模型得出丰、枯水期地下水中NO_(3)^(-)的主要来源为粪肥/生活污水,贡献率分别为50%和38%。HHRA表明长期饮用研究区NO_(3)^(-)浓度较高的地下水对人类健康具有潜在风险。

黄、东海秋季群落净生产力的分布特征及其影响因素

群落净生产力(Net Community Production,NCP)代表了总初级生产力与群落呼吸的差值,是衡量生物活动对上层海洋碳循环影响的重要指标。O_(2)/Ar比值消除了物理过程对海水中溶解氧(O_(2))饱和度的影响,因此基于生物氧饱和度(ΔO_(2)/Ar)可以估算海洋混合层群落净生产力。本研究于2015年10月,首次利用膜进样质谱法走航获取了黄东海表层海水中高分辨率O_(2)/Ar数据,并估算了其NCP,探讨了其分布特征及影响因素。本航次观测到的Δ(O_(2)/Ar)范围为-30.21%~44.38%,平均值为(0.32±8.29)%,低值主要出现在长江口北侧,而长江口(11.75±13.75)%和浙闽沿岸(5.42±5.21)%的Δ(O_(2)/Ar)明显高于南黄海(-2.62±5.96)%和东海陆架区(-0.79±5.02)%。南黄海和东海陆架区平均NCP为(-9.24±23.15)和(-4.04±18.68)mmol·m^(-2)·d^(-1),总体表现为异养状态,而长江口和浙闽近岸NCP均值分别为(24.49±35.74)和(10.85±12.17)mmol·m^(-2)·d^(-1)。东、黄海NCP的空间分布格局主要受到陆源输入和水团混合的影响,营养盐和光照也是秋季影响NCP分布的重要因素。本研究有助于深入认识高度动态的东、黄海碳循环过程及控制机制。

闽西赖源溶洞群小流域河流δD、δ^(18)O时空特征及其水文学意义

基于2021年1月—2022年6月对闽西赖源溶洞群小流域河流的氢、氧稳定同位素比值开展连续观测的数据,本研究探讨了赖源溶洞群小流域地表河和地下河的补给关系,结果表明:(1)郑地溪上村段小流域内地表河和地下河的δ^(18)O表现出不同的时空变化特征,地下河δ^(18)O值较为稳定,时空变化幅度较小,平均值接近于大气降水氧同位素的加权平均值,而地表河时空变化较大,在地下河汇入点的上下河段存在明显差异,上段河道δ^(18)O响应降水δ^(18)O变化,但相较降水加权平均值显著偏正,下段受地下河δ^(18)O混合效应明显。(2)流域地表河和地下河δ^(18)O在不同程度上受蒸发作用的影响,但总体上较为微弱。地下河δ^(18)O与降水年加权平均值变化趋势一致,地下水δ^(18)O低于地表水表明研究区内地下水单向补给地表水。(3)在地下河汇入点的下游河段的δ^(18)O表现为上游河水与地下河混合的结果,可以利用δ^(18)O的二元混合模型估算地下河流量的贡献。

基于稳定氧同位素的葡萄酒掺水鉴别方法研究

为了准确鉴别葡萄酒是否掺水,试验制备不同稳定氧同位素(δ^(18)O)分布范围的水,添加外源水发酵获取不同酒精度的葡萄酒,采用水平衡仪-稳定同位素质谱仪(EQ-IRMS)测定葡萄酒中水的δ^(18)O。结果表明:发酵前后葡萄汁中水的δ^(18)O仅相差0.03‰;掺入不同稳定氧同位素的外源水,掺水量与葡萄酒中水的δ^(18)O呈良好相关关系,当葡萄汁中水的δ^(18)O与外源水δ^(18)O的绝对值相差4.48‰时,模型可判断至少5.5%的掺水量。通过建立基于稳定氧同位素的掺水鉴别模型,可为葡萄酒掺水鉴别研究和相关标准的建立提供科学合理的技术手段及数据支持。

基于氮氧同位素的南四湖硝酸盐来源解析

选取南水北调东线受水湖南四湖为研究对象,运用δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素示踪技术和水化学分析方法,阐明了研究区水化学及不同形态氮分布特征,揭示了氮的转化过程,分析了硝酸盐来源,基于MixSIAR模型,对研究区水体中各硝酸盐来源贡献比例进行了定量识别.结果表明:南四湖无明显温跃层,水体呈碱性,水化学类型以SO_(4)^(2-)-Na^(+)型为主.下级湖中的氮以硝态氮为主,随着水体自净及沉积物吸附,浓度逐渐降低,入湖河流污染特征与湖水一致.研究区湖水硝酸盐形成过程以硝化作用为主,水体中的硝酸盐来源生活污水>土壤有机氮>合成化肥>大气沉降,基于MixSIAR源解析模型分析,贡献比例分别为51.3%、23.7%、16.4%、8.5%.

氧同位素非质量分馏在CO_(2)相关研究中的进展

氧同位素异常(Δ^(17)O)常用来衡量氧同位素非质量分馏的程度,也是目前研究大气CO_(2)相关问题的有力手段之一。本文综述大气CO_(2)氧同位素非质量分馏效应的研究进展。首先介绍氧同位素非质量分馏程度的表示方法(Δ^(17)O)和成因;其次概括CO_(2)中Δ^(17)O的测量方法,并对比质谱法和光谱法测量Δ^(17)O的优缺点;最后总结Δ^(17)O在估算平流层向对流层输入的CO_(2)通量、估算全球生产力和示踪CO_(2)不同来源方面的应用,并对Δ^(17)O在CO_(2)未来的研究方向提出展望。

水钠锰矿对沉积物反硝化过程的影响机制

以重庆市嘉陵江支流——清水溪段沉积物为研究对象,将其暴露在不同水钠锰矿(δ-MnO_(2))含量条件下(0,2,4,7g/kg),探究了δ-MnO_(2)对沉积物反硝化过程及氧化亚氮(N_(2)O)释放的影响机制.结果表明:δ-MnO_(2)抑制了沉积物中微生物电子传递系统(ETS)活性,导致了反硝化过程中4种关键酶活性的降低[硝酸盐还原酶(NAR):9.62%~43.64%;亚硝酸盐还原酶(NiRs):29.13%~69.39%;一氧化氮还原酶(NOR):22.55%~44.87%;氧化亚氮还原酶(NOS):20.48%~68.80%],从而抑制了整个反硝化过程,特别是显著降低了0~3h内各试验组的沉积物NO_(3)^(-)-N还原速率(23.47%~89.30%).同时,δ-MnO_(2)降低了试验期内N_(2)O的释放量(2.65%~28.55%),这可能是因为NiRs/NOS的显著降低.微生物分析结果表明,经较长时间的暴露,δ-MnO_(2)改变了沉积物微生物群落结构,使得微生物群落向着适应高Mn环境的方向演化.Firmicutes门下的Exiguobacterium_sibiricum_255-15、Bacillus simplex和Proteobacteria门下的Pseudomonadales等与锰氧化还原相关的菌种得到富集,然而与沉积物异养反硝化相关的Trichococcus属的相对丰度减小,这可能是在经过δ-MnO_(2)的暴露后沉积物反硝化性能恶化的根本原因.

春季南海东沙岛硝酸盐干沉降通量、形成机制及其来源

硝酸盐是大气中主要的酸性离子,也是大气活性氮沉降主要的组成部分。中国目前对大气硝酸盐形成机制及其来源的研究主要集中在陆地区域,对海洋气溶胶的硝酸盐的形成机制及其来源的研究较少。本研究于2013年春季(3—5月),在中国南海东沙岛共计采集了86个总悬浮颗粒(TSP)气溶胶样本,分析了TSP样品中NO_(3)^(-)浓度、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)值。结果表明:东沙岛春季TSP中NO_(3)^(-)浓度呈现逐月下降的趋势。基于NO_(3)^(-)浓度估算东沙岛春季NO_(3)^(-)-N干沉降通量范围为(1.0±0.5)—(3.4±1.7)mg·d^(-1)·m^(-2)(以N计,余同)。δ^(18)O-NO_(3)^(-)值在3月和4月(76.1‰±3.8‰和79.1‰±5.6‰)明显高于5月(67.0‰±7.5‰),表明东沙岛3月和4月硝酸盐的形成路径不同于5月。贝叶斯同位素混合模型计算结果显示:N_(2)O_(5)参与的路径(N_(2)O_(5)+H_(2)O/Cl-和NO_(3)^(+)VOCs)在3月和4月生成了37.2%和43.3%的硝酸盐,5月NO_(2)+·OH路径是硝酸盐的主要形成路径,形成了80.2%的硝酸盐。δ^(15)N-NO_(3)^(-)值和气团后向轨迹表明,东沙岛春季不同月份TSP中NO_(3)^(-)的来源不同,3月和4月以陆地源为主,5月主要受海洋源影响。

兴安落叶松过伐林水汽浓度与δ^(18)O变化特征及其对气象因子的响应

本研究揭示了兴安落叶松(Larix gmelinii)过伐林不同垂直高度水汽浓度及其氧同位素比值(δ^(18)O)生长季变化特征以及水汽浓度对气象因子的响应特征,为深入探讨兴安落叶松过伐林水交换过程及其机理提供了理论依据。通过使用氢氧稳定同位素技术廓线系统对兴安落叶松过伐林4个垂直高度水汽浓度及其氧同位素进行高频原位观测,同步观测空气温度、相对湿度、太阳辐射、风速、降水量、土壤温度、土壤含水率、饱和蒸汽压差等主要气象因子,采用通径分析法分析气象因子对水汽浓度的影响。结果表明:(1)在不同生长季中,水汽浓度和δ^(18)O都呈单峰型变化趋势。二者最高日均峰值都出现在6—7月,最低日均峰值都出现在10月,二者之间呈极显著正相关关系(P<0.001)。(2)水汽浓度的变化受土壤温度、空气温度、相对湿度、太阳辐射、风速、土壤含水率等气象因子的影响。5 cm土壤温度是控制不同高度水汽浓度变化的主要因子(0.910<PC<0.917)。空气温度对不同高度水汽浓度整体表现为促进作用,风速对不同高度水浓度整体表现为抑制作用。

δ^(18)O指示的古水温相对值与寒武纪牙形石分异度之间的关系

本文测试了采自湖南花垣中、上寒武统的11个碳酸盐岩样品的δ^(18)O值和δ^(13)C值。采样地层所含牙形石的CAI指标均为1。影响CAI值的主要因素和成岩改造作用对δ^(18)O的主要影响因素是相同的。据此可以推断出,这11个样品所在层位的成岩改造作用是大体相同的,也就是说,同原始沉积时的δ^(18)O值相比,测出的δ^(18)O值的变化幅度也大致相同,因而,可以用来指示古水温的相对值。作图结果表明,温度越高,牙形石分异度越大;反之,牙形石分异度越小.

过去25万年黔桂地区千年尺度东亚季风气候的变化

对取自中国黔桂地区广西桂林水南洞、贵州都匀七星洞及荔波董歌洞的7根大型石笋,进行了系统的120件TIMS-U系测年及1295件稳定同位素分析,揭示的气候变化记录时限范围为25万年前至今,氧同位素样品平均分辨率为150～300a。研究表明,相当于海洋记录冰期旋回 、 、 终止点的石笋氧同位素跃变事件,其年龄值分别为11.3kaB.P.,129.3中kaB.P.及242.5kaB.P.。相当于海洋同位素阶段MIS1～MIS7各阶段界线的年代及其延续时间,通过石笋记录也得到了准确的界定,此外还揭示出了25万年来东亚季风气候的波动过程和变化规律。黔桂地区25万年来的气候在千年尺度上与深海氧同位素记录的可比性,及与N65°夏季太阳幅射能量变化的一致性,显示了亚洲古季风的气候变化规律,同样受轨道参数变化周期以及全球冰量变化所驱动。

贵州都匀七星洞石笋剖面晚更新世高分辨率的气候地层学

通过对贵州都匀七星洞 4根石笋 4 2件系统的TIMS2 30 Th测年及 6 94件稳定同位素分析 ,揭示的气候变化记录时限范围连续 1～ 15万年 ,稳定同位素样品平均分辨率晚期达 15 0～ 2 2 0a,早期达 4 4 0～ 5 30a。研究表明 ,石笋δ1 8O曲线 ,相当于海洋记录的终止点Ⅰ及终止点Ⅱ具有特别明显的突变 ,其年龄分别为 11.3kaB .P .及 12 9.3kaB .P .,应为晚更新世顶、底界线的准确年代。晚更新世与深海氧同位素记录MIS2～MIS5e相对应的气候地层单元,其界限年代也分别得到了明确的界定。相当于格陵兰冰芯记录、北大西洋沉积记录的YD事件、Heinrich气候突变事件 ,几个石笋记录取得了一致的准确定位及定年。其中YD事件为 12 .76～ 11.5 2kaB .P .;Heinrich事件的H1～H6分别为 17～ 15kaB .P .,2 4 .6kaB .P .,30 .5kaB .P .,39.3kaB .P .,4 7.8～ 4 6 .8kaB .P .以及 6 0 .4kaB .P .。对其与北大西洋沉积及格陵兰冰芯记录所揭示的短尺度气候突变事件的可比性 ,表明东亚季风气候变化 ,与高纬度地区的气候变化呈遥相关响应 ,对研究东亚季风气候驱动机制及其与全球气候变化的响应关系和对晚更新世的地层学研究 ,均具有特别重要的意义。

泥河湾盆地末次间冰期气候变化的氧碳同位素记录

黄土－古土壤序列的研究表明，我国东部地区第四纪气候演变的总规律是干冷与湿暖的交替。但是，气候的变化是一个复杂的过程，在不同的时间和地点，气候的干、湿和冷、暖变化可能会出现不同的组合。根据泥河湾盆地晚更新世湖泊沉积物中所含碳酸盐的氧碳同位素研究，认为在末次间冰期（据今１３～７万年），该区气候以干暖与湿冷的交替为主要特征。这一发现将有助于加深对我国东部第四纪气候变化规律的认识。

雷州半岛造礁珊瑚Porites lutea月分辨率的δ^(18)O温度计研究

对雷州半岛西南部珊瑚岸礁区1995～1997年生长的造礁珊瑚Poriteslutea的骨骼密度、生长速度和δ18O分析表明：1）造礁珊瑚骨骼的密度、生长速度和δ18O与其生存环境的表层海水温度之间存在很好的相关性，高密度、低生长速率和高δ18O值对应于冬季；2）δ18O具有明显的年际和季节性变化。根据δ18O估计的表层海水温度变化范围与实测基本一致，进一步揭示了珊瑚骨骼δ18O可作为定量研究高分辨率表层海水温度变化的温度计。

末次冰期东亚季风气候的变迁:贵州都匀七星洞石笋的δ^(18)O记录

通过对贵州都匀七星洞4根石笋系统的31件TIMSU系及543件稳定同位素分析,揭示出其气候变化记录时限范围为1.1～8.5万a,相当于海洋同位素阶段的MIS2,MIS3,MIS4及MIS5a。根据δ18O的变化可以准确确定它们之间的界线,其年龄值为:MIS1/MIS211.3kaB.P.,MIS2/MIS328.7kaB.P.,MIS3/MIS459.6kaB.P.,MIS4/MIS5a78.5kaB.P.。研究表明,末次冰期相当于格陵兰冰芯记录、北大西洋沉积记录的YD、Heinrich事件等的气候跃变事件,几根石笋取得了非常一致的准确定位及定年。其中YD事件发生于12.76～11.52kaB.P.,Heinrich事件的H1～H6分别为15～17kaB.P.,24.6kaB.P.,30.5kaB.P.,39.3kaB.P.,46.8～47.8kaB.P.以及60.4kaB.P.。在MIS4阶段,石笋记录于66.4kaB.P.及73.8kaB.P.揭示了两次冷事件,也可于格陵兰冰芯记录中找到相对应的冷谷。通过与GISP2的对比研究,表明东亚季风气候的百年至千年尺度的气候演变,与北大西洋及格陵兰高纬度地区的气候变化具有非常协调的对应关系。它对研究季风气候的动力机制及其与全球变化的响应关系具有特别重要的意义。

藏北高原夏季降水的水汽来源分析

根据GAME-Tibet加强观测期间取得的降水量和δ18O资料,基于来自海洋性气团的水汽形成的降水中δ18O较低、来自局地蒸发形成的降水中δ18O较高这一认识,尝试性地给出了划分不同来源水汽的标准。基于此标准,对研究区域中局地来源水汽和海洋性气团水汽在总降水中所占的比率定量估计。就安多附近平均而言,1998年6～9月海洋气团的直接输送而形成的降水量至多占总降水量的32.06%,而局地蒸发的水汽所形成的降水量至少占总降水量的46.86%。其它至少有21.8%可能来源于季风环流对沿途蒸发水汽的输送。青藏高原中部(如安多等)的降水,可能是海洋性气团携带的水汽经过若干次凝结-降水(降落到地面)-蒸发-再凝结等过程,不断循环并依次将水分通过季风环流向高原中西部推进。

希夏邦马夏季降水中水化学特征

１９９６夏季，中美联合冰川考察队在西藏南部希夏邦马地区进行联合冰川学综合考察，期间在多处进行了降水样收集和冰川表面积雪的采集，为希夏邦马冰川冰芯中古环境气候记录的解释奠定基础．此外，还进行了同步气象观测．比较分析希夏邦马降水中氧稳定同位素、化学成分变化特征和冰川表面的沉积记录．结果发现希夏邦马夏季降水中氧稳定同位素含量和气温变化并未表现出相关性，但其“高程效应”却十分明显；降水中各离子成分的变化幅度很大，但除ＮＯ－３之外，其变化具有明显的同步性；海拔高度的变化对冰川沉积记录的保存产生重要的影响；如果海拔高度偏低，由融化所导致的淋溶作用会改变雪层中的环境信息记录．

青藏高原西部降水中δ^(18)O变化特征

根据青藏高原西部阿里地区狮泉河气象站和改则气象站取得的降水水样和降水气象资料,分析了该区域降水中δ18O的变化特征.结果表明:在长时间尺度上,狮泉河和改则两站点历次降水中δ18O和气温之间都有较好的正相关,尤其是降水中月平均δ18O与月平均降水温度之间相关性更加显著,降水中δ18O主要受"温度效应"的影响.而在其中的某一年,这种相关性不是很明显,而且在降水中δ18O和降水时温度之间的相关性很好的年份,在7月底或8月份初短期内降水中δ18O几乎都有一个突然降低的事件,这可能与印度季风水汽输送有关.与狮泉河站相比,在改则降水中δ18O和气温二者之间这种相关性相对较弱,这与改则当地内陆水循环特别是强烈蒸发引起的降水有关.

内陆河流域系统降水中的稳定同位素──乌鲁木齐河流域降水中δ^(18)O与温度关系研究

研究了乌鲁木齐河流域从下游乌鲁木齐站、中游跃进桥站和源头大西沟站降水中稳定同位素与温度的关系，揭示了内陆河流域系统降水中稳定同位素的变化规律，在乌鲁木齐河流域，降水中的δ(１８)Ｏ随海拔增高而减小， δ(１８)Ｏ与温度有密切的正相关关系，说明δ(１８)Ｏ是温度的可靠指标．在乌鲁木齐河流域，局地性降水的增加影响单个降水事件中δ(１８)Ｏ与温度的关系．在跃进桥站和大西沟站，因局地性降水增加，所以单个降水事件中δ(１８)Ｏ与温度的关系较乌鲁木齐站差．但在月平均以上时间尺度上，跃进桥站和大西沟站δ(１８)Ｏ与温度的关系反比乌鲁木齐站好，说明越往冰川区，δ(１８)