5kaB.P.鄱阳湖地区古气候演化的有机碳稳定同位素记录

根据鄱阳湖沉积岩芯ZK01有机碳同位素以及沉积特征等环境指标的综合分析,并同鄱阳湖湖口地区孢粉组合特征相结合,重建鄱阳湖地区5kaB.P.以来的古气候演变.结果表明:5.0～4.2kaB.P.,气候以暖湿为主;4.2～3.9kaB.P.以冷湿为主;3.9～3.2kaB.P.,气候转温和,以温偏干气候为主;3.2～3.0kaB.P.,气候凉偏干;3.0～2.8kaB.P.,暖偏干气候为主;2.8～2.2kaB.P.,以凉偏湿为主;2.2～1.2kaB.P.,较长时期的温暖湿润气候;1.2～0.2kaB.P.,对应的冷湿气候特征;0.2kaB.P.到现在,气候又开始变得越来越温暖,可能是人类活动的影响所致.

近8kaBP来云南洱海地区气候演化的有机碳稳定同位素记录

根据洱海湖泊沉积物有机碳稳定同位素记录，结合硅藻分析资料，恢复了近８ｋａ来云南洱海地区的气候演化序列。结果表明：８．１ｋａＢ．Ｐ．来的气候演化分为９个阶段，伴随湖泊水位波动变化。不同区域的全新世环境演化对比显示洱海气候演变主要受季风的强弱转换和时空变迁的控制，５．９ｋａＢ．Ｐ．以前气候偏暖，与太阳辐射增强引起的北半球季风环流加强有关。洱海湖泊沉积记录的暖（温）干期对应西南季风萎缩、东亚夏季风加强；相反，温（暖）湿期对应东亚夏季风减弱、西南季风加强。洱海湖泊沉积记录中三个冷事件出现在：７．２ｋａＢ．Ｐ．、５．３ｋａＢ．Ｐ．和３．７ｋａＢ．Ｐ．左右，冷干（湿）期受亚洲冬季风加强的影响。

昆明城市土壤有机碳氮含量及其稳定同位素耦合关系研究

随着城镇化的快速推进,城市土壤已成为陆地生态系统重要组成部分,不同土地利用类型土壤有机碳氮含量、稳定同位素组成分布特征及其耦合关系是了解城市土壤碳氮循环过程的重要途径.选取昆明市区受人类活动影响程度不同的公园绿地、居住绿地、道路绿地、耕地4类土壤作为研究对象,开展0—20 cm土壤有机质碳氮元素及其同位素组成的空间分异特征与影响因素研究.结果表明,昆明城市土壤有机质含量低,有机碳(SOC)和总氮(TN)含量中值分别为6.14 g·kg^(−1)和0.55 g·kg^(−1),较全国城市土壤平均水平低27.22%(C)和28.57%(N).土壤有机碳同位素(δ^(13)C)平均值为-25.22‰±1.56‰,氮同位素(δ^(15)N)则分布范围较广,为1.22‰—10.12‰,平均值为6.55‰±1.58‰,显著高于其他自然土壤δ^(15)N值. 4类土地利用类型中,耕地土壤SOC、TN含量显著偏高,δ^(13)C和δ^(15)N值显著偏正.垂向分布上,公园绿地、居住绿地、道路绿地SOC、TN含量随土层深度的增加而降低,δ^(13)C和δ^(15)N值则呈现富集趋势,表明重同位素^(13)C、^(15)N在土壤腐殖质中富集.耕地土壤因人为耕作,理化性质分层特征不明显.昆明市较低的土壤有机质含量与城市化进程导致的土地利用类型改变、绿化年限影响的成土时间较短以及昆明市气候、土质、植被类型等多因素有关.昆明城市土壤δ^(13)C值主要受昆明C_(3)、C_(4)植被覆盖度等自然环境因素影响,而δ^(15)N值由于受城市中水灌溉影响,显著偏正于自然土壤,指示人类活动已显著改变城市土壤氮循环过程,使土壤中更富集重同位素^(15)N.不同土地利用类型土壤垂向分布特征揭示有机质的分解、转化过程会对碳、氮同位素产生分馏作用,且氮同位素分馏高于碳同位素的分馏.

新疆奎屯地区高砷地下水稳定碳同位素特征及其指示意义

地下水稳定碳同位素可以指示微生物作用下有机质降解过程对砷富集的影响.新疆奎屯地区是中国西北干旱区典型原生高砷水分布区,本研究以地下水为研究对象,奎屯河地表水为对照,通过野外采样,并借助原子荧光、稳定同位素分析等技术手段,对地下水的水化学指标、溶解性无机碳(DIC)、溶解性有机碳(DOC)和碳稳定同位素进行测定与分析.结果表明,研究区73%的地下水为高砷水,平均值为60.60μg·L^(-1),呈还原-弱碱性环境,地表水均为低砷水,呈中性和氧化环境.地下水中优势阴阳离子分别为Cl^(-)和Ca^(2+).地下水DIC受多种来源的共同影响,地表水DIC主要来自碳酸盐岩风化作用的影响.地下水δ^(13)C_(DIC)值的范围为-9.13‰—0.58‰,δ^(13)CDOC值的范围在-21.62‰—-13.79‰之间.地下水中除了微生物作用下有机质降解和碳酸盐岩溶解的影响外,还可能存在产甲烷过程对δ^(13)C_(DIC)值的影响.地下水中δ^(13)C_(DIC)-δ^(13)CDOC差值与ρ(As)、ρ(Fe)均呈显著负相关关系,表明微生物参与了铁氧化物的还原性溶解并促进了As的富集.

江苏沿海沉积物有机磷含量、总有机碳、总氮与同位素特征及有机质来源解析

沉积物有机质分布与来源是海陆过渡带生物地球化学循环和沿海生态环境研究中的重点和难点问题,一直受到广泛关注。选择江苏沿海为研究区域,于2016年采集61个表层沉积物样品,查明其中的有机磷(OP)含量、总有机碳(TOC)、总氮(TN)及有机碳和总氮同位素(δ^(13)C_(org)、δ^(15)N_(tot))特征,试图阐明江苏沿海沉积物有机质来源。结果表明:沉积物有机磷含量、总有机碳、总氮与粒度之间存在显著的相关关系,明显受水动力作用的影响。元素比值与同位素的定性分析表明,沉积物有机质主要由海洋生物提供,也受陆源输入的影响。同位素混合模型计算结果进一步发现,海源对沿海沉积物有机质平均贡献比例达到56.9%,其次为陆源C3植物、土壤以及农业肥料,平均贡献比例为38.5%,生活污水的贡献比例仅为4.6%。海源有机质通过洋流和潮波输送至江苏沿海,而河流输入和沿海养殖可能是陆源输入的重要方式。尽管陆源输入不是江苏沿海沉积物有机质的主要贡献来源,但可能是沿海水体富营养化的驱动因子。

^(13)C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C循环研究中被广泛应用,为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO_(2)通量变化等特性提供重要技术支撑。本研究首先介绍^(13)C稳定同位素的发展和标记方法,主要有^(13)C脉冲(单次与多次)标记、^(13)C连续标记、借助C_(4)土壤种植C_(3)植物确定^(13)C丰度以及不改变植被条件鉴定自然^(13)C丰度等。其次总结该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用:主要包括^(13)C同位素标记在植物-土壤系统C分配,^(13)C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用;在土壤微生物方面,概述^(13)C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。接着总结^(13)C稳定同位素方法的缺点,即^(13)C样品检测价格昂贵、由于^(13)C分馏作用影响^(13)C丰度检测不准确及^(13)C标记与微生物标志物技术结合对^(13)C标记丰度要求较高等。最后,对未来^(13)C同位素示踪技术研究提出展望:在理论上,需探究^(13)C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化和固持的作用机制和影响机制,构建统计与验证模型;在应用上,应注重交叉学科的运用,将地理信息系统、遥感等地学技术与^(13)C稳定同位素相结合,从更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环研究。

湖南锡矿山高锑地下水稳定碳同位素特征及其富锑意义

溶解性有机碳是地下水中Sb富集的关键因素,为探明湖南锡矿山高Sb地下水稳定碳同位素特征,揭示有机质氧化分解过程对地下水中Sb富集的影响,对湖南锡矿山高Sb地下水选用碳稳定同位素分馏和水化学相结合的方式进行分析。结果表明:湖南锡矿山高Sb地下水δ^(13)C_(DIC)值在-17.84‰~-2.30‰,δ^(13)C_(DOC)值在-26.87‰~-16.70‰。高Sb地下水中Sb与DOC、HCO_(3)^(-)均呈正相关关系,表明微生物作用对高Sb地下水中Sb的富集具有较大的贡献。高Sb地下水溶解性有机碳相对于溶解性无机碳具有更负的δ^(13)C值,DOC主要受内源有机质的影响;随着δ^(13)C_(DIC)-δ^(13)C_(DOC)差值的减小,Sb浓度逐渐升高,表明由于微生物的存在,有机质的氧化分解明显促进了高Sb地下水中Sb的富集。

博斯腾湖近200年来湖泊环境变化的有机碳氮稳定同位素记录

通过对新疆博斯腾湖河口区与敞水区沉积岩心中有机碳、氮稳定同位素分析,结合烧失量、粒度、磁化率等指标,在210Pb、137 Cs年代测定的基础上,探讨博斯腾湖近200年来有机质来源变化以及湖泊环境变化过程,结果表明,博斯腾湖流域的农业活动对湖泊敞水区的影响比河口区早。1810—1883年间由于流域内气候由湿转干,湖泊水位下降导致较多陆源物质到达湖泊敞水区,δ13 Corg快速下降而δ15 N快速上升。1884年新疆建省后,农业活动导致BST16岩心的颗粒变小,δ13 Corg偏负而δ15 N偏正。1950年后大规模的农业活动导致BST13岩心的δ13 Corg降低、δ15 N升高,BST16岩心的δ13 Corg缓慢上升说明湖泊营养水平开始缓慢上升。1900年后BST16岩心的δ15 N快速下降与δ13 Corg进一步上升表明了初级固氮藻类增加,湖泊初级生产力进一步提高。

TOC-IRMS联用在线高温氧化测定溶解有机碳稳定同位素组成的方法研究

本研究利用总有机碳分析仪联用稳定同位素质谱仪(TOC-IRMS)技术,探讨了高温氧化法测试水体中溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon, DOC)含量及稳定碳同位素组成。根据溶解有机碳的组成特征,从氧化难易程度、分子结构等方面选取5种可溶于水的化合物:咖啡因、葡萄糖、邻苯二甲酸、乙酸钾和腐殖酸钠,配置成DOC溶液。通过改变溶液碳含量、氧化温度、通氧量大小,载气流速等参数,研究不同实验条件对DOC碳转化率及δ^(13)C值的影响。TOC-IRMS在氧化温度850℃,通氧时长20 s(流速10 cm^(3)/min),载气流速80 cm^(3)/min的条件下,测得5种化合物不同浓度DOC溶液的平均碳转化率为95.69%~103.57%;δ^(13)C值与标定参考值基本一致,差值范围为-0.82‰~0.55‰。在上述实验条件下,测得不同类型水样的DOC含量相对标准偏差小于3.7%,δ^(13)C值的标准偏差小于0.2‰,结果表明TOC-IRMS联用在线高温氧化法测定不同类型水样的DOC含量和稳定碳同位素值满足测试精度要求。

糖类化合物碳稳定同位素分析技术及其在土壤碳代谢研究中的应用

糖类化合物是土壤有机质的重要组成部分,是土壤微生物的主要碳源和能源,在维持土壤有机质的稳定性方面起着重要作用。稳定同位素是一种天然的示踪物,通过碳稳定同位素标记技术,可以追踪糖类化合物在植物-土壤-微生物间的流通,量化土壤糖类化合物的转化与累积效率,有助于推进对土壤碳代谢过程的深入理解。本研究综述了土壤糖类化合物的种类、来源、前处理和碳稳定同位素丰度分析方法,重点介绍了气相色谱-稳定同位素质谱法(GC-C-IRMS)的衍生方法及各方法的优缺点,简要概述了碳稳定同位素技术在土壤糖代谢研究中的应用现状,并对其应用前景进行了展望。

湖泊沉积物中有机碳稳定同位素测定及其古气候环境意义

1991年5月，利用澳大利亚转动式采样器在江苏固城湖获得总长6．2m的完整柱状岩芯，以5cm间隔采样，对样品中有机质的稳定碳同位素研究表明，较低的δ13C值指示寒冷的气候环境；较高的δ13℃值指示温暖的气候环境。该研究与岩芯中孢粉、硅藻所反映的气候环境十分吻合，因此湖泊沉积物中有机质的δ13C值具有一定反映气候冷暖波动的意义。

呼伦湖东露天矿剖面有机碳的总量及其稳定碳同位素和古环境演化

湖泊沉积物中有机碳的总量（TOC）取决于湖泊的初始生产力及有机质沉积后的保存能力,而有机碳的稳定同位素（δ^(13)C）值则反映了不同来源有机质的组成以及流域古植被状况。本文通过对内蒙呼伦湖东露天煤矿剖面TOC及δ^(13)C值的垂直分布的研究,结合剖面的沉积特征及孢粉、硅藻分析结果,讨论了呼伦湖地区末次冰期以来古气候古环境演化过程。结果表明有机碳的总量及其稳定碳同位素可作为分析古气候环境的一种有效的代用指标。

喀斯特地区土壤有机质的稳定碳同位素地球化学特征

以喀斯特地区二种主要的土壤类型石灰土和黄壤为例,对三种植被类型下土壤及土壤不同粒径组分中有机质的稳定碳同位素组成(δ13C值)进行了分析,结果显示:石灰土剖面中土壤有机碳含量均大于1.0%,最大值为表层土的7.1%,而三个黄壤剖面中土壤有机碳含量在0.3%～4.6%之间;石灰土剖面中土壤有机质δ13C值的变化范围仅为-24.1‰～-23.0‰,土壤不同粒径组分中有机质的δ13C值变幅也较小;而黄壤剖面中土壤有机质δ13C值的变化范围较大,在-24.5‰～-21.1‰之间,土壤不同粒径组分中有机质的δ13C值变幅也较大。对比研究表明,不同土壤类型中有机质的深度分布特征具有显著差异,土壤有机质的稳定碳同位素地球化学具有明显的区域性特征。

江汉平原湖区周老镇钻孔磁化率和有机碳稳定同位素特征及其古气候意义

江汉平原地处我国东西、南北自然环境的过渡地带 ,该地带距今 30ka(大约相当于MIS3阶段 )以来的气候变化是研究过去全球气候变化的重要时段之一 ,已越来越引起人们的关注 .在精确测年的基础上 ,对采自江汉平原湖区周老镇钻孔(ZL0 1 )沉积物柱样的磁化率和有机碳稳定同位素进行了处理和分析 ,其结果表明 :( 1 )该区磁化率和有机碳稳定同位素值的变化特点具有较好的一致性和可对比性 ,它们与古气候的关系为 :磁化率的高值、有机碳稳定同位素的偏正值与偏冷、偏干的气候环境相对应 ;反之与偏温暖湿润的气候环境相对应 .( 2 )根据磁化率和有机碳稳定同位素值的变化特点将本区30kaB .P .以来的古气候分为 3个大的气候演化阶段 ,在每一个大的气候演化阶段中又可分为若干次小的气候演变阶段 .这 3个大的气候演化阶段分别为阶段Ⅰ :其年龄约为 30 0 0 0～ 1 4 1 0 0aB .P .,磁化率和δ1 3 C的平均值分别为 6 5 5 .6 9× 1 0 -6SI和 - 2 3.1 5× 1 0 -3 ,均为本区最高值并且曲线波动较大 ;阶段Ⅱ :相应时段为 1 4 1 0 0～ 35 4 0aB .P .,磁化率平均值为较低值 36 9.38× 1 0 -6SI和δ1 3 C为偏负值 ( - 2 7.2 9× 1 0 -3 ) ,相对较稳定 ;阶段Ⅲ :年代相当于 35 4 0～ 6 5 0aB .P .,平均磁化率为本区最低值 31 1 .

62 kaBP以来湖光岩玛珥湖沉积物有机碳同位素记录及古气候环境意义

湖光岩玛珥湖HUG B孔岩心记录了62kaBP以来的古气候、古环境变化信息。全岩有机碳同位素组成(δ13CTOC)分析表明,62kaBP以来δ13CTOC值变化比较明显,其变化范围为-28.5‰～-15.5‰。结合孢粉和有机地球化学指标进行综合分析,湖光岩玛珥湖δ13CTOC变化曲线可划分为6个演化阶段:62～58和48～40.5kaBP两个时段的δ13CTOC值偏负,沉积物中有机质主要来源于热带—亚热带地区的陆生C3森林植被,反映了温暖潮湿的气候环境;58～48和40.5～17.2kaBP期间δ13CTOC值明显偏正,沉积物中有机质主要源自C4草本植物,反映了湖光岩地区有效降水量减少、干旱程度增加导致湖光岩玛珥湖湖面下降,大量C4草本植物生长在暴露的湖滨岸;17.2～4kaBP时段内δ13CTOC值尽管存在更加频繁的波动,但总体呈现逐渐偏负的趋势,反映了暖湿和冷干气候多次交替但总体上逐渐变暖、变湿的气候环境;4kaBP以来δ13CTOC值存在逐渐偏正的趋势,虽然不排除人类活动的影响,但很可能反映了干旱程度的再次增加。综合分析表明,有效降水量(降水量-蒸发量)是控制湖光岩玛珥湖地区C3/C4植物相对生物量变化的主导因素。湖光岩玛珥湖有机碳同位素的研究结果支持区域气候环境而不是大气CO2浓度变化是末期冰期以来热带低纬度地区C3/C4植被相对生物量变化的主要原因。

珠江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及分布特征

研究了珠江三干流西江、北江和东江水体中悬浮物颗粒有机碳稳定碳同位素的组成、分布以及季节变化特征。研究结果显示:可以根据.C_3、C_4植物及悬浮物的δ^(13)C值区分不同流域的植被覆盖状况;东江流域水土流失区以草地、农田为主,C_4植物影响较大;北江水体中颗粒有机碳主要来源于森林覆盖区,同位素组成受C_3植物影响较大;西江水体中颗粒有机碳同位素组成介于其间,同时受C_3、C_4植物影响,颗粒有机碳部分来源于森林覆盖土壤,部分来源于草地和农田。

长江口潮滩有机质稳定碳同位素时空分布与来源分析

通过测定长江口潮滩悬浮颗粒有机质和表层沉积有机质在枯水季节(2006年2月)和洪水季节(2006年8月)的稳定碳同位素值,对有机质潜在来源及局部岸段改造作用进行了分析。结果显示,悬浮颗粒有机质稳定碳同位素值在2月明显低于8月,变化范围分别在-25.8‰～-23.4‰和-25.1‰～-22.9‰,主要是受径流量枯洪季变化和浮游生物生长季节变化两种因素的叠加作用。表层沉积有机质2月和8月的稳定碳同位素分别为-25.0‰～-20.4‰和-24.7‰～-19.5‰,季节变化不明显,主要来自悬浮颗粒物的沉降。除受大背景环境因素影响,局部环境对潮滩有机质也有一定的改造作用,污水、支流河水的输入对悬浮颗粒有机质碳同位素有一定的影响,埋藏的潮滩植物和底栖微藻则对沉积有机质有部分贡献。

元素分析仪-同位素比值质谱仪测定海洋沉积物有机碳稳定同位素方法初探

初步建立了利用元素分析仪-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)联用技术测定海洋沉积物中有机碳稳定同位素的方法。标定了标准工作参考气CO2(δ13CvsPDB为-32.053‰);验证了仪器的稳定性,标准偏差为0.009‰;当离子流强度范围为0.4～8.7 V时,总体线性为0.0337‰/V,小于仪器线性指标0.06‰/V的要求;同时测定了国家标准物质GBW 04408、国际标准物质Urea和海洋沉积物样品M01的精密度和准确度,标准偏差在0.04‰～0.13‰范围内;并在三家实验室进行了测量比对实验,标准偏差小于0.20‰,满足地质样品再现性0.5‰的要求。所选样品区域δ13Corg范围为-25.29‰～-22.30‰,表明该海域总有机碳是陆源和海源两种来源的混合物。