海水中溶解有机碳(DOC)的测定

本文论述了海水中溶解有机碳(DOC)的测定方法,对DOC的测定原理及氧化方法进行了讨论,并提出了妨碍海水中DOC测定准确度提高的因素,这对于建立高准确度和精密度的新分析方法具有重要的意义。

桑沟湾春季有色溶解有机物吸收光谱特性及空间分布特征

为探究有色溶解有机物(CDOM)光学性质如何示踪海水中溶解有机物组分的动态信息,实验利用紫外可见吸收光谱手段,分区域测定了桑沟湾春季水体及表层沉积物间隙水中CDOM的吸收光谱特征,探讨了CDOM的来源组成、空间分布特征、迁移转化过程及其与养殖活动的关系。结果显示,(1)波长为355 nm的吸收系数[a(355)]范围为0.23~9.09/m,不同水层空间分布差异显著,表层和底层均从近岸区向贝藻区逐渐降低,在海带区升高后向外海逐渐降低;海带区从表层向底层先降低后升高,高密度、规模化的海带养殖释放了大量的CDOM,各区域沉积物间隙水a(355)是其表层、中层和底层之和的1.3~2.5倍,CDOM在沉积物间隙水中富集并逐渐累积。(2)光谱斜率(S_(275~295))范围为0.013~0.036,外海区和海带区S_(275~295)均值显著高于其他各区,海带区和外海区CDOM中海源有机质占主要成分,而近岸区以陆源有机质为主;近岸区CDOM中的腐殖酸类物质含量从表层到底层逐渐降低,沉积物中积累的富里酸类物质含量较高,海带区和外海区呈相反趋势。(3)比紫外吸光度(SUVA_(254))范围为4.60~14.10 L/(mg·m),贝类区、贝藻区和藻类区SUVA_(254)均呈现出从表层到底层逐渐增大的趋势,CDOM的芳香性逐渐增强并在沉积物间隙水中达到最大;海带区和外海区沉积物间隙水中的SUVA_(254)显著高于其他各区。研究表明,海带区的规模化养殖活动向养殖海区及邻近海域贡献了较多的惰性溶解有机物,暗示着海带养殖活动有较强的碳汇效应,并通过海流作用向外海输送。本研究对桑沟湾海域不同养殖区域的CDOM的吸收特性和空间分布特征进行研究,可为全面了解海水养殖的碳源汇效应提供基础数据。

燃烧氧化-非分散红外吸收总有机碳分析仪测定海水DOC的不确定度分析

采用实验测定和误差分析的方法,对燃烧氧化-非分散红外吸收总有机碳分析仪vario TOC cube测定海水DOC含量的不确定度进行了分析,对导致测定结果不确定度的各分量进行了量化估算。结果表明,其测定结果的不确定度主要来源于四个方面,即样品重复性测量、标准曲线拟合、标准溶液配制(包括称量、定容、移液产生的不确定度,标准物质纯度和相对原子质量产生的不确定度)及测量仪器本身,相对标准不确定度分量分别为0.016、0.018、0.0086、0.0079。标准曲线拟合与样品重复性测量是影响海水DOC测定不确定度的主要因素,但标准溶液配制和测量仪器所引起的不确定度亦不可忽略。对实际海水DOC浓度为1.20 mg/L的样品分析,合成以上四种不确定度分量得到DOC测定结果的标准不确定度为0.21 mg/L。按照正态分布,取扩展因子k=2,则扩展不确定度为0.07 mg/L,此海水样品中DOC含量的测定结果应为(1.20±0.07)mg/L(k=2)。

老爷岭多年冻土小流域春季冻融期径流溶解性有机碳变化特征

溶解性有机碳(DOC)的输移过程是流域碳循环中重要的组成部分,对全球碳循环产生重要影响。以大兴安岭多年冻土区的典型森林小流域—老爷岭流域为研究对象,获得2021年4月9日到6月30日冻融期降雨量、气温、土温等气象数据及逐日径流量、径流DOC浓度,计算了冻融循环期(4月9日—28日)和融化期(4月29日—6月30日)流域径流DOC的输出通量,揭示了径流DOC浓度及输出通量的影响因素。结果表明:(1)研究时段内,老爷岭流域径流DOC浓度变化范围为3.88—33.75 mg/L,流域上游的径流DOC浓度变化趋势与下游基本一致,DOC浓度随着温度的升高呈现下降趋势,4月份平均径流DOC浓度明显高于5、6月份。(2)研究时段内流域径流DOC总输出通量为3215.48 kg/km^(2),其中5月径流DOC输出通量高于4、6月份。径流量与径流DOC输出通量存在显著正相关关系(P<0.05),是流域DOC输出通量的主导因素。(3)研究时段内流域DOC浓度与平均气温呈极显著负相关(R^(2)=0.5048,P<0.001);降水样品中的DOC浓度变化范围为1.06—9.42 mg/L,显著低于径流DOC浓度;土壤中DOC含量变化趋势与径流DOC变化趋势一致,0—10 cm、10—20 cm土壤平均DOC浓度范围为77.57—133.99 mg/L。(4)冻融循环期平均日径流DOC浓度(24.02 mg/L)显著(P<0.05)高于融化期(14.64 mg/L),而融化期平均日DOC输出通量(48.02 kg/km^(2))是冻融循环期(9.52 kg/km^(2))的5倍。研究结果揭示了大兴安岭多年冻土小流域春季冻融期径流DOC的输移特征及其影响因素,对理解多年冻土区碳循环有重要意义。

高温燃烧法测定海水中的溶解有机碳

1997年5月在莱州湾、1997年7月在东海、1997年11月在胶州湾采集了海水样品，用高温燃烧法测定了这些水样中的溶解有机碳（DOC）浓度，讨论了系统空白和标准曲线的选择对高温燃烧法测定结果的影响，并与紫外／过硫酸钾法的测定结果进行了比较。在准确测定和校正系统空白的条件下，用高温燃烧法对东海、莱州湾和胶州湾水样DOC的测定结果与紫外／过硫酸钾法基本相同。

燃烧氧化-非色散红外吸收法测定海水中溶解有机碳

采用燃烧氧化-非色散红外吸收法测定了海水中的溶解有机碳。结果表明,标准曲线的线性较好,精密度较高,方法检出限为0.024 mg/L;所测海水样DOC质量浓度的最高值为3.95 mg.L-1,最小值为1.47 mg.L-1;采样点距离海岸越远,DOC质量浓度越低。海水样品置于4℃下冷藏保存,滴加饱和HgCl2溶液的水样,其保存效果要好于不加饱和HgCl2溶液的水样,且在55 d内,其DOC质量浓度基本上没有发生变化。

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。

杉林土壤溶解有机碳吸附及影响因素分析

用模拟实验的方法借助原始物质吸附等温线对杉林土壤溶解有机碳(DOC)的吸附及其影响因素进行了研究。结果表明,下层土壤比上层土壤有更强的DOC吸附能力,土壤DOC吸附的量与平衡前DOC的浓度显著相关,溶液中的 pH,磷、铁和铝的含量影响土壤对 DOC的吸附。pH为 5.0 时土壤对 DOC的吸附最强,pH为7.0时最弱;磷能阻止DOC的吸附,铁、铝则增加土壤对DOC的吸附,铁的含量对DOC吸附的影响明显大于铝。DOC对土壤铁、铝的溶出量有明显影响,铝的溶出量和溶出率要大于铁。DOC对下层土壤铁铝溶出量的影响要大于上层土壤。

木荷与杉木人工林枯枝落叶层溶解有机碳浓度及季节动态

对中亚热带木荷和杉木人工林(monoculture plantations ofSchima superbaandCunninghamia lanceolata,15年生)枯枝落叶层(包括Oi、Oe和Oa层)DOC浓度及季节动态的研究表明:木荷人工林枯枝落叶层DOC浓度高于杉木人工林;两种群落枯枝落叶层中,Oi层的DOC浓度均高于Oe和Oa层;木荷和杉木人工林枯枝落叶层不同分解层次DOC浓度的季节变化模式相似,均在秋季出现最大值;枯枝落叶层DOC浓度及季节变化与温度、湿度、生物活性及枯枝落叶层中有机质数量等有关.

南黄海溶解有机碳的生物地球化学特征分析

依据1997—2003年每年1次的南黄海调查得到的溶解有机碳（DOC）数据，重点分析了2002年秋末冬初季节南黄海DOC的分布特征及其生物地球化学控制机制。结果表明，2002年秋末冬初南黄海表层海水DOC质量浓度为1．62～2．42mg／L，平均值为2．02mg／L，高于大洋的平均值，具有典型近海特征；南黄海DOC分布呈现北部高，南部低，在量值上，A断面〉B断面〉C断面，且有显著近岸高、远离海岸中部海区低的特点。近岸高值区主要受陆源输入影响，包括径流输入和人类活动两个方面，陆源输入相对生物生产过程更为重要；中部低值区主要受控干来自东海低DOC海流的冲淡作用。垂直方向上DOC质量浓度变化不大，这明显与南黄海海水混合较好有关。7a中南黄海DOC质量浓度总体上呈略微下降趋势，北部海域表现尤为明显，南黄海生物生产量的下降及近年来南黄海整体环境质量的提高是引起DOC下降的主要原因。

2006年夏季黄、东海溶解有机碳的分布特征

用高温催化氧化法对黄、东海夏季溶解有机碳(DOC)进行测定,并对其平面分布特征进行分析。结果表明,2006年夏季黄、东海海域DOC质量浓度的变化范围为0.50～3.05mg/L,平均质量浓度为1.08mg/L。其平面分布表现为水深30m以浅海域呈现北高南低的特征,高值区主要集中在长江口以北的124°～126°E海域,该海域的DOC主要源自于生物体碎屑分解过程的释放;底层分布表现为由近岸向外海降低的趋势,且近岸高值主要来源于陆源排放和浮游植物的初级生产。垂直方向上,DOC平均质量浓度随深度增加逐渐降低,一方面由于上层水体浮游植物初级生产释放大量DOC,另一方面由于夏季海水层化使得较高质量浓度的DOC只能积累在较浅水域。

长江口邻近海域冬、夏季溶解有机碳分布特征及影响因子研究

根据2013年1月与8月两个航次测得的数据分析了长江口邻近海域溶解有机碳（DOC）在冬、夏两个季节的含量、分布以及影响因素。结果表明,冬季表、底层DOC浓度范围分别介于35.85~145.11μM和33.60~110.52μM之间,平均值分别为79.15μM与68.99μM;夏季表、底层DOC浓度范围分别为63.48~213.65μM和44.69~123.34μM,平均浓度值分别为100.49μM与61.56μM。由于冬、夏两个季节长江冲淡水径流量、现场浮游植物生物量以及流场状况等控制因素的不同,导致两个季节DOC分布特征具有一定区别。水平分布上,整体都表现出从近岸到外海逐渐降低的趋势;垂直分布上,冬季表底层浓度差距很小,夏季浓度由表层向底层不断降低。长江冲淡水输送是该区域DOC的主要来源,相对于冬季,夏季生物活动过程中的释放对表层水体DOC的浓度具有较大的贡献。

江苏下蜀林区土壤溶解有机碳与土壤因子的关系

采用TOC-5000A总有机碳仪测定了江苏下蜀森林土壤溶解有机碳(DOC)的含量,分析了土壤DOC与土壤因子的关系。结果表明:酸性森林土壤中,DOC与有机C、全N、碱解N、有效P等养分因子之间呈极显著或显著的正相关关系,土壤DOC与土壤肥力状况关系密切,因而可以作为评价土壤肥力性状的生物学指标。土壤DOC与土壤中有机络合态Fe、有机络合态Al和活性羟基Al之间呈极显著或显著的正相关。土壤中有机C的运输是调整土壤中Al和Fe的溶出及迁移的一个重要因子。土壤DOC与交换性Al、pH值、全P、速效K之间无相关关系。

2012年长江口水域溶解有机碳分布特征及其与环境因子的关系

根据2012年2、5、8和11月长江口4个季节航次综合调查资料，分析了长江口及其邻近海域溶解有机碳（DOC）时空分布特征，探讨了DOC分布与盐度、表观耗氧量（AOU）、化学耗氧量（COD）、叶绿素a以及颗粒有机碳（POC）间的关系。结果表明，2012年长江口区DOC的浓度范围在0．53～5．21mg／L之间，均值为1．86mg／L。DOC浓度秋季最高，夏季和冬季次之，春季最低。DOC空间分布整体呈现近岸高、远岸低的格局，高值区分布在口门内和近岸水域，外海区DOC浓度随着离岸距离的增加而逐渐降低。各季节DOC空间分布略有差异。DOC与盐度、COD以及POC的相关关系较强，与AOU和叶绿素口相关性较弱。2012年长江口有机碳以DOC为主，DOC对总有机碳（TOC）的平均贡献率为55．8％，其中冬季贡献最大（59．40A），其次为秋季（59．2％）和春季（55．3％），夏季贡献率最低（49．4G）。

秸秆还田土壤溶解性有机碳的官能团特征及其与CO_2排放的关系

土壤溶解性有机碳(DOC)是土壤有机碳的重要组成部分,其含量变化和分子结构组成均会对土壤CO_2气体排放产生影响。为了探讨秸秆还田后土壤DOC的结构特征及其与土壤CO_2排放的关系,在连续4个小麦生长季,对秸秆还田和不还田土壤DOC含量及其官能团特征和土壤CO_2排放通量进行测定分析,结果表明:秸秆还田和不还田土壤的DOC结构中均含有-C=C-、-CO-NH-和苯环这3种官能团;秸秆还田土壤DOC含量显著高于无秸秆还田土壤,而且DOC组分中的胺类物质(-CO-NH-)和芳香族化合物(-C=C-、苯环)的含量比例也明显增加;土壤CO_2排放通量也表现为秸秆还田土壤显著高于无秸秆还田土壤。土壤DOC含量、DOC官能团结构特征和CO_2排放在4个小麦生长季内的变化规律基本一致。相关分析显示土壤CO_2排放不但与DOC含量具有显著的正相关关系(r=0.86*),而且与DOC的分子结构特征显著相关(r210=0.62*;r280=0.73*),胺类物质和芳香族化合物的含量越高,CO_2排放通量越大。

高寒山区典型小流域河流溶解性有机碳输出的年内变化及其成因

高寒山区河流溶解性有机碳(DOC)的输出可能有别于北极、亚北极地区,但却少有人研究。选取青藏高原黑河上游的典型高寒小流域——葫芦沟流域为研究对象,通过流域出口处河水DOC浓度的连续观测,分析了河水DOC输出的季节性变化规律,并探讨了流域水文过程对河水DOC输出的影响。结果表明:河水的DOC通量与河道径流量的变化趋势一致,从冬季至春季逐渐降低,夏季急剧增高,秋季又逐渐降低;河水DOC浓度的变化则恰好相反,冬季时最高,春季时略有下降,夏季时急剧降至最低值,秋季再次增高;河水DOC的输出主要集中在夏、秋两季,7~11月份的输出量占河水DOC年输出总量的80%。各水源和流动路径对河水贡献比例的变化是导致上述季节性差异的深层机制:在夏季,低DOC浓度的冰川融水和山区产流对径流有更高的贡献,故河水具有较低的DOC含量,但因其流量远高于其他季节,故DOC通量为全年最高;秋季至初冬,高DOC浓度的寒甸带冻土层上水对径流贡献比例逐渐增大,导致河水的DOC浓度增高;冬季时,河水全部源于秋季时储存在平原区含水层中的高DOC浓度的地下水,故河水的DOC浓度最高;春季中后期,除秋季时储存起来的地下水外,具有较高DOC浓度和极低溶解性无机碳(DIC)浓度的寒甸带融雪水对河水也有一定贡献,故河水DOC浓度变化不大,但其DIC浓度明显降低。

春季东海北部近岸水体中的溶解无机碳和有机碳的分布特征及其影响因素

根据2010年4月在东海北部近岸的调查,分析了研究海域溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)的含量及其分布状况,并分别对DIC、DOC与温度、盐度、表观耗氧量等要素的关系进行了初步探讨。结果表明,春季研究海域表、底层DIC平均含量分别为24.54 mg/L和25.03 mg/L,平面分布趋势均为近岸高于远岸,象山口附近DIC的浓度最高,北部由于受长江径流的影响,DIC的浓度也较高。垂直分布特点为底层浓度高于表层。DOC的表、底层含量分别为0.96 mg/L和0.87 mg/L,平面分布特点与DIC类似,表现为近岸浓度高,远岸浓度低。DOC的垂直分布特点与DIC正好相反,表现为表层浓度高于底层。研究海域DIC与温度、盐度和表观耗氧量的关系表明,DIC主要受陆源输入和温度的影响,且温度的影响作用较大。研究海域DOC与温度、盐度和表观耗氧量的关系表明,DOC受陆源输入的影响更大,同时受一定的生物活动的影响。

溶解性有机碳影响铜对背角无齿蚌稚蚌的急性毒性研究

为了探究溶解性有机碳(DOC)影响铜对背角无齿蚌稚蚌的急性毒性,以0.1‰盐浓度的去离子水为实验用水,设定梯度为0、10、23、45、90和180μg·L-1的Cu浓度,再分别添加0.3、0.8、1.5、3.0和6.0 mg C·L-1DOC形成实验溶液,开展了96 h铜暴露下背角无齿蚌1~2 d稚蚌的急性毒性实验。对应于各DOC浓度组的96 h-Cu-EC50值分别为19(95%置信区间:13~27,下同),23(17~31),17(12~23),13(8~19)和10(5~14)μg·L-1;DOC浓度与稚蚌的96 h-Cu-EC50值的变化呈负相关关系(R=-0.968,P=0.007)。本研究的结果显示,背角无齿蚌稚蚌对环境中Cu浓度的变化十分敏感,96 h-Cu-EC50值与国家渔业水质标准(GB11607—89)Cu的限量值十分接近,适于预警水环境中Cu的污染水平;但仅调整DOC浓度这一个水化学指标对降低铜毒性、减少稚蚌的死亡等方面效果并不明显。

土壤溶解有机碳降解的研究进展

本文系统地综述了溶解有机碳(DOC)的生物降解、化学降解以及影响降解的主要因素等。目前对于土壤DOC的组分、迁移、转化和降解等问题都有待深入研究,不过已有的研究结果表明,土壤DOC是土壤有机碳库中最活跃的化学物质,不仅关系着土壤生态系统中生物地球化学循环,又提供着丰富的土壤碳源,有利于土壤微生物的多样性以及营养物质和矿物元素的吸收和转化。