元素分析仪快速测定海洋沉积物TOC和TN的条件优化

报道了在优化样品前处理、燃烧温度、最小加氧量和最佳称样量的基础上,综合构建优化了直接固体进样varioMACRO cube元素分析仪同时测定海洋沉积物样品中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的条件,即准确称取20~30 mg沉积物样品用1 mol/L盐酸除去无机碳后,直接进样在燃烧管温度960℃,次级燃烧管温度830℃,还原管温度900℃,氦气压力0.12 MPa,流量600 mL/min,氧气压力0.20 MPa,加氧量22.5 mL仪器条件下,用标准曲线法峰面积获取TOC和TN浓度。结果表明,海洋沉积物中TOC和TN测定的检出限分别为0.0508%和0.0146%,回收率分别为97.7%~100.9%和97.2%~101.1%,对4个实际外海沉积物样测定总有机碳和总氮结果的相对标准偏差(RSD)为0.83%~3.06%和1.33%~3.49%(n=12)。该方法操作简便快速、灵敏度高,具有较好的精密度和准确度,可准确可靠地用于海洋沉积物中总有机碳和总氮含量的测定。     

ICP-MS测定海洋沉积物重金属微波消解条件的正交试验优化

准确测定海洋沉积物中重金属元素的含量,对于健康海洋的监测、维护和治理具有重要的指导意义。本文报道了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定海洋沉积物中铜、锌、铅和镉四种元素微波密闭消解条件的正交试验优化结果。运用正交试验法,选取L16(45)正交表,按五因素四水平安排试验,研究不同酸体系和配比下,以及不同微波消解条件下沉积物样品的消解效果。经极差分析及方差分析后,得到海洋沉积物样品在称样量为0.05 g左右(精确到±0.000 1 g)情况下,最佳消解条件为HNO3(体积分数69%)用量6.0 mL、H_2O_2(体积分数30%)用量3.0 mL、HF(体积分数49%)用量3.0 mL、第三步程序消解温度190℃、保温时间15min。结果表明,正交优化后的方法准确度高,对三种有证海洋沉积物标准物质的测试均在标准值范围内;回收率好,各元素回收率在91.52%～107.55%之间;精密度高,重复性好,重复性的相对标准偏差为1.29%～8.21%;方法检出限低,各元素方法定量下限为0.005～0.057μg/g。该方法准确可靠,满足海洋沉积物样品中铜、锌、铅和镉等元素含量准确测定的测试需求。     

海洋沉积物中有机碳几个主要测定方法的比较

对海洋沉积物中有机碳的主要测定方法优缺点进行了讨论和对比。 重铬酸钾—硫酸亚铁法主要难题是在计算时无法知道沉积物中有机碳的氧化数,因而所测值不够准确。 高温燃烧法对碳酸盐含量高的样品,测定误差较大。 经改进的过硫酸钾氧化法是个比较好的方法,可连续测定沉积物中的无机碳和有机碳。     

北极楚科奇海域沉积物中总糖的分布及来源

对2003年7月至9月采自北极楚科奇海域的4个站位表层沉积物及1个站位的柱状沉积物样品的总糖、总碳、有机碳、无机碳、总氮、总磷的含量进行了测定,并对其有机碳和有机氮同位素(1δ3C和1δ5N)的变化进行了研究,结果表明:北极楚科奇海域沉积物中的总糖与有机碳为明显的正相关关系,说明糖类是有机碳重要的组成部分;表层沉积物中TOC/TN平均值为9.273,1δ3C和1δ5N的平均值分别为-21.61‰和7.1‰,显示出表层沉积物中糖类物质以海洋藻类来源为主、混入部分陆源物质的分布特征;柱状样品不同深度沉积物中TOC/TN平均值为13.45,也反映出糖类物质为海洋自生和陆源输入共存的分布特征。     

沉积物中有机碳的测定

本文介绍一种沉积物中有机碳的测定方法。样品是采用沉积物中碳酸盐测定后的残渣,用240C型元素分析仪测定。当样品中碳酸盐含量大于10％时,有机碳结果需校正。文章还讨论了方法的准确性和精确度。     

海洋沉积物中铜含量测量不确定度评定 ——电热板加热消解法与微波消解法的比对

电热板加热消解法和微波消解法是目前海洋沉积物样品消解的常用方法。为了比较这两种处理方法对检测结果准确性的影响程度,文章依据《测量不确定度的评定与表示》技术规定中的相关要求对海洋沉积物中铜含量测定过程中采取的两种消解方法进行了不确定度评定与对比,建立了模型,并对各不确定度分量进行分析和量化,计算出两种消解方法测量沉积物中铜含量的相对合成不确定度分别为0.06721和0.04033,扩展不确定度分别为4.0mg/kg和2.4mg/kg。通过比较两种消解方法对测定结果不确定度的贡献,发现微波消解法明显优于电热板加热法。     

XRF岩心扫描估算海洋沉积物有机碳含量的适用性

X射线荧光光谱仪(XRF)的沉积物岩芯扫描技术可以无损、快速获得高分辨率的溴(Br)计数信息, 可用来估算海洋沉积物中有机碳含量, 但是其准确性及各种校正方法的效果还需要深入研究。文章选择两根在有机质来源构成上有明显差异的阿拉伯海和南海的沉积柱, 系统开展了沉积物有机碳(total organic carbon, TOC)含量与Br计数的相关性分析, 深入剖析了沉积物含水量、Br计数校正方法等对利用Br计数估算沉积物TOC含量的影响及评估该方法的适用性。对于有机质含量较高的海洋沉积物而言, Br计数与TOC含量之间存在较好的相关性, 且其相关性与是否校正Br计数没有显著关系。在陆源有机质输入量比较大的沉积物样品中, 则需谨慎采用Br计数来估算沉积物的总有机碳含量。     

南极普里兹湾沉积物中的糖类分布及意义

利用中国第18和21次南极考察获取的南极普里兹湾沉积物样品,分析了其中的有机碳和糖类物质的含量及组成,结果表明糖类和有机碳的分布受上层水体的初级生产、地形条件和水体垂直稳定度等多种因素的控制。表层沉积物中糖类物质的平均含量为3.03 mg/g,最高值为5.60mg/g,出现在湾内的毗邻陆架区。沉积物有机碳含量与表层海水叶绿素a具有良好的相关性,能够反映上层水体初级生产的变化。单糖组分的研究可以判定其生源母质,沉积物中有机质的来源主要是海洋上层生物。糖类是易被降解利用的有机质,通过糖类物质中六碳糖的比重及其垂直分布的变化可以判断出不同站位沉积速率的相对快慢。     

酸化过程对海洋沉积物中有机碳同位素分析的影响

海洋沉积物中有机碳同位素(δ13C)可以示踪海洋生态系统中有机质来源,对环境研究具有重要意义。分析沉积物中有机物的δ13C,需要对样品进行酸化,以去除无机碳的影响。由于不同来源的沉积物中无机碳的含量和组份存在差异,需要针对样品性质,优化酸化处理过程。本研究分别选取了无机碳含量不同的温带与热带河口、海湾沉积物样品,比较了3种不同酸化过程对有机物δ13C分析的影响。研究结果表明:方法1(酸洗法)中6%H_2SO_3和1mol/L H_3PO_4对无机碳含量较高的热带河口、海湾样品去除效率较低,而2mol/L HCl去除无机碳酸盐的效果较理想。方法2(酸蒸法)并不适用于无机碳含量较高的热带河口、海湾样品;而对于无机碳含量相对较低的温带河口、海湾样品,9h酸蒸较为适宜。方法3(非原位酸洗)的结果较方法1和方法2偏正,表明其对含13C丰富的有机组分破坏较小,且方法3中残留的酸对δ13C的分析没有影响。因此,方法3是去除海洋沉积物中无机碳较理想的方法。     

沉积物中酸可挥发性硫化物的分析方法研究

酸可挥发性硫化物(AVS)是评价沉积物中重金属生物毒性的一个重要参数,但AVS易随氧化还原环境变化,所以对分析测试要求较高。以往AVS的测定方法较为费时费力,无法用于常规监测,或不适用于测定AVS含量偏低的沉积物样品。本研究在现有分析方法的基础上进行了改进,建立了一个扩散法和亚甲基蓝比色法联用的分析方法,使其适用于测定AVS含量偏低的海洋和湖泊沉积物样品。通过对回收率、空白、重复性的实验显示,该方法能够快速、准确的进行大批量样品的测试。应用该方法对渤海湾和莱州湾上百个沉积物样品的分析发现,AVS含量低于0.6μmol/g(DW)的样品量达到75%。因我国近岸海域有机碳含量偏低,AVS的含量也可能偏低,所以该方法对我国近岸海洋沉积物中AVS的分析测试有普适性。该分析方法的建立为我国应用AVS对沉积物中重金属生物毒性的研究提供了便利。     

海洋沉积物中有机碳、无机碳连续测定法——过硫酸钾-非水溶液滴定法

1961年,Wilsion提出以过硫酸盐氧化法测定有机碳,引起了人们的关注。首先Menzel等经过改进用于测定海水中溶解的和颗粒有机碳。后来Mills等和Froelich等又应用于海洋沉积物中有机碳的测定。但都需要分离碳酸盐。操作繁琐,费时较长。 我们设计了一种新的双球反应器,并以Ag_2SO_4为催化剂,结合非水溶液滴定法测定沉积物样品所产生的二氧化碳。     

固体进样——总有机碳分析仪法直接测定海水中的颗粒有机碳

海水中的颗粒有机碳(POC)是联系海洋生命与非生命过程最重要的参数之一,其在全球碳循环的作用异常重要,准确获取海水中颗粒有机碳的含量是揭示其重要作用的前提。目前,元素分析仪测定POC是其准确测定最常用的方法,但元素分析仪分析海水中颗粒有机碳过滤的膜样时,存在包样困难、滤膜对反应管损坏严重、灰分难以清理等问题,严重影响仪器的正常使用。本文采用总有机碳分析仪固体进样装置建立了海水中颗粒有机碳的分析方法,优化了样品前处理过程,对玻璃纤维膜进行了空白校正,考察了酸化方式和时间对测定结果的影响,方法检出限为CL(C)=0.019%。对青岛近海三个不同采样站位海水样品POC的测定结果相对标准偏差(RSD)为0.95%~2.66%(n=12),结果重复性好,精密度高,经国家标准样品水系沉积物GDS-9验证,结果与标准值符合,表明方法准确可靠,能满足海水中的颗粒有机碳(POC)的准确测定要求。所建立的方法完全克服了常规元素分析仪测定POC的弊端,同时降低了仪器的维护成本。     

赤道东北太平洋沉积物间隙水中溶解有机碳的分布特征

沉积物间隙水中的溶解有机碳(DOC)是沉积物有机质矿化过程中的中间产物[1],沉积物中的有机质通过微生物水解和(厌氧)发酵等方式溶解成各类具有不同分子量的有机化合物,通常总称为溶解有机碳,并释放到沉积物间隙水中.而溶解有机碳又进一步被细菌等微生物所利用,最终被氧化为溶解无机碳,完成有机质的矿化过程.因此,沉积物间隙水中DOC的浓度是消耗和生成之间平衡的结果[1].已有的研究表明,沉积物间隙水中DOC的含量显著高于底层水体中DOC的含量,导致其向底层水体的扩散;近期的研究也表明,来自海底沉积物的DOC通量是底层水体中DOC的重要来源,是海洋有机碳储库中的重要组成之一[2~4].     

黄海潮间带和浅海表层沉积物中植物DNA提取和PCR扩增的方法学探索

海洋沉积物中的植物信息具有重要的生态学和古环境意义,但传统方法只能通过研究沉积物中的孢粉获取植物信息。随着分子生物学的进步,探索利用海洋沉积物中的植物分子多样性解释全球变化成为了一种新的尝试。文章首次尝试了对海洋沉积物中的植物DNA进行提取与PCR扩增,通过使用不同的DNA提取方法(DNA提取试剂盒)和PCR扩增条件[2倍浓缩的PCR扩增预混合溶液(Mix)退火温度、循环数、DNA模板量以及引物],探索海洋沉积物中植物DNA提取和PCR扩增的方法,并在采自黄海潮间带以及浅海表层的沉积物中进行了检验。共尝试了32种方法,结果表明:强力土壤微生物DNA提取试剂盒(DNeasy PowerSoil)以及2×TransTaq HiFi PCR SuperMixⅠ是较好的DNA提取与扩增条件;对于潮间带表层沉积物样品,最佳退火温度为55°C,最佳循环数为55个循环;而对于浅海表层沉积物样品,最佳退火温度为59°C,最佳循环数为45个循环;此外,相对于rbcL引物, gh引物的扩增结果更好。这项研究首次成功提取并扩增了海洋沉积物中的植物DNA,以期应用于海洋沉积物中植物分子多样性的分析,为研究全球...     

渤海中部和黄海北部表层沉积物重金属含量及生态风险评价

于2015年9月,在渤海中部和黄海北部海域调查并采集表层沉积物样品,对样品的粒度、重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)含量及有机碳含量进行了测定,探讨表层沉积物重金属含量、生态风险及其空间分布特征,分析影响生态风险空间分布的因素。结果表明:受河流输入及海洋沉积环境的影响,沉积物重金属含量较高的区域为河口区、渤海湾口以及北黄海中西部,调查区表层沉积物重金属Cu、Pb、Zn和Cr单因子潜在生态风险程度为低污染水平,Cd达到中等污染水平;表层沉积物重金属综合潜在生态风险均为中等水平。     

岚山港临时海洋倾倒区表层沉积物重金属污染分布及影响因素分析

以2009年9月岚山港临时海洋倾倒区表层沉积物监测数据为基础,分析了该倾倒区海域表层沉积物重金属污染分布情况,发现该倾倒区海域表层沉积物重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg污染分布大致表现为倾倒区范围内含量高,倾倒区外围含量低的趋势,可能是疏浚物的倾倒造成的这种分布特征。分析了岚山港临时海洋倾倒区表层沉积物重金属含量与有机碳、粒度的相关性,发现重金属含量与有机碳含量具有较高的正相关性,其中Cr与有机碳含量显著相关(P<0.01),重金属含量与粒度(沉积物黏土含量)呈正相关性。     

福建省兴化湾、九龙江河口和东山湾潮间带沉积物岩心碘研究

用碱熔法处理样品,水沥取,用分光光度法测量了采集自福建省兴化湾、九龙江河口和东山湾3个海湾潮间带沉积物岩心的碘分布。兴化湾、九龙江河口和东山湾3岩心中的碘含量分别为2.5~43.7,17.3~39.6和11.3~29.1 mg/kg。3个沉积物岩心中的碘含量稍高于福建省的土壤的碘含量,与我国海域的沉积物碘含量在同一水平,但明显低于文献报道的开阔海域沉积物的碘含量。兴化湾和东山湾沉积物中的碘与有机碳含量有较好的相关性;在九龙江河口采集的岩心中的碘与有机物碳含量的相关性较差。推测海洋源的沉积物碘与有机碳含量相关性较好,而陆源沉积物的碘与有机碳含量相关性较差。     

微波消解仪在海洋沉积物重金属环境有效态及全量分析形态分析中的应用

通过研究微波消解酸量及酸系、消解温度、消解时间、是否赶酸、是否加入 HF 等条件,得出了在加入12.5mL的4 1的NO3 -HCl时,微波消解温度175℃、消解时间20 min的情况下,近海海洋沉积物成份分析标准物质(GBW 07314)样品消解液不经赶酸(或经120℃赶酸后)直接以原子吸收分光光度计测定,其中Cu,Pb,Cd,Cr的溶出值在环境有效态标准范围内;Zn介于环境有效态与全量分析形态标准之间.基于上述条件,再加入2.5mL的HF后样品消解液经赶酸后测定,其中Cu,Pb,Zn,Cd,Cr的溶出值均在全量分析形态标准范围内.     

使用激光粒度仪测定海洋沉积物碳酸盐含量和粒度分布的尝试

目前对于海洋沉积物中碳酸盐粒度分布的测试方法还较少,而传统的光学鉴定与统计的方法较费时、费力.根据激光粒度仪测量原理,使用Malvern 2000型激光粒度仪对采自硫球海沟的柱状沉积物中的碳酸盐含量和粒度分布进行了测定.结果表明,对于碳酸盐含量较高的(＞15%)海洋沉积物样品,通过对去碳酸盐前后沉积物样品的测定,能较好地获得沉积物碳酸盐含量和粒度分布的相关资料和数据,与传统的测量方法相比,其可信度较高.研究证明,此种测试方法我们提供了一种快速、有效地测试深海沉积物碳酸盐含量和粒度分布的手段.     

长江、老黄河口及东海陆架沉积有机质物源指标及有机碳的沉积环境

利用2002年9月“东方红2号”调查船调查中获得的沉积物样品,定量研究了长江、老黄河口以及东海陆架沉积物中正构烷烃和无环类异戊二烯烷烃(姥鲛烷和植烷)两种天然示踪物,结果表明:(1)各采样站位样品的碳数范围为n-C14~n-C34,主要可分为陆源单峰、双峰和石油污染等3种类型。(2)长江口东南软泥区和浙江沿岸软泥区沉积物样品中高碳正构烷烃n-C27、n-C29和n-C31含量较高,奇碳优势显著,表明其来源以陆源高等植物输入占优势;相反,“东海冷涡”泥质区和黄海中南陆架区沉积物样品中的低碳正构烷烃n-C17、n-C18和n-C19含量较高,奇偶优势不明显,表明其来源主要以浮游生物和细菌为主。冲绳海槽泥质区沉积物样品中高碳与低碳正构烷烃的含量几乎相当,表明其来源为海洋低等生物和陆地高等植物共同输入,其中陆源物质是从东海陆架经底流搬运而来的。(3)有机质的堆积受控于物质供应和沉积环境两大因素。东海中陆架区沉积物中正构烷烃总量和有机碳含量为最低,这是由于台湾暖流的顶托,使黄河和长江两大物质扩散系统对该区的物质供应量减少,沉积速率低,潮流冲刷作用强,沉积物保存有机碳的能力较差;表层沉积物中正构烷烃及有机碳的最高值分别出现在浙江沿岸软泥区(E 5站)和冲绳海槽泥质区(P 4站);“东海冷涡”泥质区沉积环境最为适宜,但是陆源有机质供应则相对较少。