粘土矿物保存海洋沉积有机质研究进展及其碳循环意义

海洋沉积物吸附有机质的量和有机质循环周期与粘土矿物类型和吸附方式密切相关,并在全球碳循环中扮演着不同的角色。粘土吸附有机质有物理吸附和化学吸附之分,前者主要存在于粘土的微孔隙中,参与年、十年或百年尺度的循环;后者主要存在于粘土矿物层间和外表面,稳定性较好,有机质易于保存,可参与百万年或更长时间的循环,这种不同时间尺度内的碳循环,将会改写海洋沉积物有机碳“源”、“汇”的关系。不同类型粘土矿物的性质存在差异,决定了吸附有机质量的多寡,蒙脱石的吸附量远大于伊利石的吸附量,这可能是造成全球不同海域中有机碳“源”、“汇”变化的原因。海洋沉积物处于水圈、生物圈和岩石圈的交汇地带,有机碳的差异和变化,都会对全球碳循环及气候变化产生重要的影响。     

沉积有机质的喇曼光谱研究

本文用激光喇曼光谱显微探针研究了选自广西、湖南和New Caldeonin（澳大利亚）的11个有代表性沉积变质岩样品中的沉积有机质。有机质有两个主要喇曼频率振动区域:1600cm-1峰和1350cm-1峰。文中对这两个特征喇曼谱峰的归属进行了说明,讨论了不同类型沉积有机质特征喇曼谱峰的差异和不同变质演化阶段有机质产生的喇曼光谱系统性变化规律,指出激光喇曼光谱显微探针技术是一种研究沉积有机质特征十分便利、有效的方法。     

梁子湖沉积物有机质碳同位素特征及其古气候指示意义

分析了梁子湖8.35 kaB.P.以来沉积物中有机质δ(13C)的组成特征,并与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ(13C)序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ(13C)序列进行了对比,探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响.研究表明,梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境.5.98 kaB.P.以前δ(13C)值偏负,气候温暖湿润,有机质以湖泊内源水生生物为主,δ(13C)值与湖泊生产力有关.其早期东亚季风对该区的影响占较大优势.全新世大暖期中期(5.98～3.67 kaB.P.),气候持续暖湿,温度与降水达到顶峰,δ(13C)值也达到序列中的最小阶段,其δ(13C)值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系.3.67～3.29 kaB.P.是气候突变期,δ(13C)值变幅达6‰.3.29 kaB.P.以后δ(13C)值逐渐偏正,气候逐渐变冷干,沉积环境发生较大变化,有机质以陆源C3植物碎屑为主,此时期东亚季风开始加强,印度洋季风持续减弱,但该区受印度洋季风影响更强烈.研究显示,东亚季风与印度洋季风强弱转换和时空迁移的影响对长江中游地区气候环境的演化具有重要作用.     

沉积盆地沉积物天然水力压裂理论及意义

在阐明沉积盆地沉积物天然水力压裂机制后，重点讨论了天然水力压裂及幕式排液和意义，以断裂力学的理论和方法分析了压力仓封闭层的破裂问题，并以北海盆地及松辽盆地为例，重点阐述了天然水力断裂系统的特征，规模及意义，明确指出这种断裂系统将对沉积 构造解释及油气勘探具有重要的影响。     

从生物脂类化合物到沉积有机质的变化及其对正演烃源岩有机质形成的启示

现代海洋生物有机组分的动态变化过程是利用正演法评价海相优质烃源岩的重要中间环节, 可以为估算沉积过程中有机质的损耗提供参考.从化学组成来看, 生物体的脂类与原油成分最为接近, 而且与其他生化组分相比, 脂类的化学性质相对稳定, 可以长期保存在地层中, 因此脂类是最重要的生油母质.温度、盐度、CO2等环境条件以及生物的种类和生长阶段对生物脂类组成有重要影响, 不同环境条件和不同种类的生物对烃源岩有机质的贡献也不同.海水中的有机质在沉积过程中受原始生产力和氧化还原条件的影响.在特定生境中, 在一定的生产力范围内, 沉积有机质的通量与生产力有正相关关系.超过此范围, 沉积有机质通量与生产力关系不大.氧化条件下有机质降解速度快, 而还原条件则有利于沉积有机质的保存.生物膜的形成不仅使有机质更容易沉积, 而且降低了有机质被降解的机会.地质历史时期生物膜的识别对研究烃源岩有机质的保存具有重要意义.      

水体沉积物环境质量基准建立方法研究进展

近20年来,不同的研究机构和研究者先后提出了多种水体沉积物环境质量基准建立方法,这些方法大多产生于北美地区,都是以底栖动物为保护目标,直接或间接地以污染物的生物效应为依据,可划分为2类：即基于沉积物毒性试验、现场生物效应观察和效应发生频率统计的方法;基于平衡分配理论,污染物在沉积物固相—间隙水相间的分配关系的方法。各种方法都有其适用范围和局限性。目前研究中存在的主要问题是：无法明确污染物—生物效应间的因果关系,难以确定影响污染物生物有效性的因素及其影响程度。因此,至今还没有提出一种可广泛应用的沉积物环境质量基准建立方法。建立统一的沉积物毒性试验、测定标准,提高数据的可靠性,重视不同基准建立方法的结合,将是今后研究的重点和发展方向。     

陆相湖盆沉积有机质富集机理研究进展

有机质富集机理的研究对于寻找优质烃源岩、评价盆地的含油气远景具有重要的意义,尤其在日益受到人们重视的页岩气、致密气、油页岩等非常规资源的勘探开发影响下,其研究就显得愈来愈重要和紧迫。而有机质富集机理总体研究程度并不高,对于陆相湖盆有机质的研究相对更为薄弱。以陆相湖盆为研究对象,开展大量国内外关于有机质富集机理的调研,从有机质的生产、有机质分解与保存、有机质的稀释作用三个方面系统总结了陆相湖盆有机质富集的控制因素,并对湖泊与海洋有机质形成的差异性进行了对比分析。研究表明,湖盆有机质的生产受地区光照率、营养盐供给、湖盆地貌、气候环境、湖泊水介质条件、藻类季节性勃发、自养型细菌等的影响;有机质分解与保存受水体分层、细菌生物、无机矿物、水介质条件、黏土矿物、沉积速率等的影响;有机质的稀释作用受沉积速率的影响,并最终得出湖盆中有机质的含量实际上是“有机质生产-有机质分解-有机质稀释”三者相互作用的结果。提出今后值得进一步关注和亟待深入研究的两个方向:自养型细菌在何种环境条件下可以创造高有机质生产力以及不同的水介质条件对有机质分解与保存的影响。     

Effect of organic matter on DOM sorption on lake sediments

The effect of organic matter on the sorption of dissolved organic matter (DOM) on lake sediments is critical to understanding the fate and transport of contaminants at the sediment–water interface in lake ecosystems. Results indicate that DOM sorption on sediment is largely due to ligand exchange between the DOM and hydroxyl groups, and the amount of DOC sorbed is a linear function of added DOC. With increasing organic matter content the sediment has lower binding strength, higher releasing ability for DOM, and the higher amount of DOM sorbed by sediment naturally. There was no clear difference before and after the sediment was treated with H₂O₂, but the constant b implied that after the sediments were treated DOC release was promoted. Organic matter in the sediment tends to impede the sorption of DOC and results in a remarkable decrease in DOC sorption rates.     

水体富营养化与水体沉积物释放营养盐

水体富营养化已经成为世界水环境面临的最为重要的问题.简要介绍了中国水体富营养化的现状和水体富营养化的成因.着重阐述了在截断外源污染后,水体沉积物对营养盐的释放及其主要影响因素,并提出了目前存在的问题和未来的发展方向,为水体富营养化的研究、预防和治理工作提供了系统、科学的理论依据.     

水体中溶解有机物的特性与测量

系统评述了水体中溶解有机物的特性及测量方法。介绍了水体中溶解有机物的研究概况,指出了开展水体中溶解有机物定量监测的必要性;详述了水体中溶解有机物的激光诱导荧光测量方法、对水体中有机物荧光光谱进行分析的特征光谱荧光标记技术和荧光强度归一化处理技术,以及利用激光诱导荧光方法测量水体中溶解有机物浓度的标定方法;综述了多种因素对利用激光诱导荧光方法测量的影响。     

洱海沉积物间隙水中溶解有机质的地球化学特性

对洱海沉积物间隙水中溶解有机质(DOM)含量、紫外可见吸收、荧光以及分子量等的垂直分布特征进行了研究。结果表明,DOC含量在沉积物水界面明显富集,随后急剧下降,6cm处达到最小值,随后呈上升趋势。DOC与吸光度值、荧光发射光谱强度之间具有一定的线性相关关系。DOM的E3/E4值范围在1～6之间,绝大多数在1～35之间。表征DOM中腐殖质来源的指标荧光指数值处于148～159之间,说明DOM以陆源输入为主。此外,洱海沉积物间隙水DOM分子量分布呈多峰分布模式,重均分子量(M_w)值在1462～1953Da之间,数均分子量(M_n)值在547～900Da之间,多分散性系数ρ值在202～305之间。随着沉积深度增大,M_w和M_n有略微的增大趋势,但变化不大。沉积物的氧化还原条件、微生物活动以及铁、锰氧化物等在沉积剖面的差异是控制间隙水中DOM各种地球化学特性的主要因素。     

Quantification and characterization of condensed organic matter in sediments from the Pearl River Delta and Estuary, South China

Nonhydrolyzable carbon （NHC） and black carbon （BC） were measured upon treatments with the HCl/HF/trifluoroacetic acid method, and with the combustion method at 375 ℃, respectively in three contaminated soils from the urban area of Guangzhou and twenty-two bulk and size-fractionated sediments from the Pearl River Delta and Estuary, China. The isolated NHC and BC fractions were also characterized using elementary analysis, radiocarbon accelerated mass spectroscopy （AMS）, solid state ^13C cross-polarization and magic angle spinning unclear magnetic resonance spectroscopy （^13C-CP/MAS NMR）, Fourier transformed infrared spectroscopy （FTIR）, and Raman microspectrometry. The results showed that the NHC and BC accounted for 25.6%-84.7 % and 4.14%-17.3%, respectively, of the total organic carbon （OC） with averages of 51.9% and 11.2% in the soils and sediments. For the less contaminated, low OC fiver and estuary sediments （WR and C08）, the OC and NHC concentrations increased with decreasing particle size.     

Effects of water chemistry and concentrations of dissolved organic matter on its fluorescence characteristics and molecular conformation

Previous studies showed that water chemistry and concentrations of dissolved organic matter (DOM) could affect its molecular conformation and binding characteristics with hydrophobic organic contaminants (HOCs). However, the conformational change of DOM resultant from water chemistry and concentrations of DOM was not extensively investigated; therefore, the contradictory reports regarding the binding property with HOCs were available in literature. In this study, the effects of ionic strength, pH and DOM concentrations on the fluorescence properties of two humic acids (HA), namely Fluka HA and Amherst HA, were investigated by three-dimensional excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy (3DEEM) and steady-state fluorescence polarization (FP) techniques. The results not only corroborated previous observations obtained by other investigators, but revealed some new information about the fluorescence properties and molecular conformation of the humic acids under different water chemistry and DOM concentration conditions, which could shed light on its binding mechanisms and binding properties with HOCs.     

羌塘盆地雁石坪地区侏罗纪沉积物特征与沉积环境

藏北羌塘盆地地层出露以海相三叠系、侏罗系为主。盆内侏罗系为海相、海陆交互相沉积,具"三砂夹二灰"的特征。侏罗系分布广泛、层系连续、发育完整、化石丰富。羌塘盆地雁石坪地区位于青藏公路旁,露头较好,许多地质工作者前来考察研究。本文所涉及的区域是雁石坪地区向斜南翼,主要为中侏罗统夏里组、上侏罗统索瓦组。夏里组以碎屑岩沉积为主,广泛发育紫红、暗紫色泥岩与灰绿色粉砂岩、细砂岩不等厚互层;索瓦组以灰岩为主,层理发育、化石丰富,这些都是各种环境条件的记录。通过野外实测剖面,采集大量的样品以及室内的分析,结合沉积岩特征,借助相标志,初步分析夏里组为潮坪沉积环境,索瓦组为碳酸盐缓坡环境,为恢复重建古沉积环境——岩相古地理提供依据。     

南祁连盆地木里冻土区第四纪沉积物中可溶有机质的来源及其与天然气水合物的关系

在南祁连盆地木里坳陷钻遇中国陆域第一例天然气水合物实物样品。通过对木里冻土区钻遇水合物区域（DK井区）第四纪沉积物及邻区湖相沉积物中可溶有机质开展有机地球化学分析,发现DK井区浅地表沉积物中明显存在热解成因的可溶有机质,而邻区老人湖湖相沉积物中可溶有机质以高等植物输入为主。与区内烃源岩对比,热解成因的可溶有机质主要来源于中侏罗世烃源岩,晚三叠世尕勒得寺组烃源岩也有一定的贡献。结合该区水合物气源研究成果,DK井区沉积物中可溶有机质与形成水合物的烃类气体可能属于同源,侏罗纪、三叠纪烃源岩热演化生成的烃类能够沿断裂、砂岩裂隙等通道向上运移或渗漏至浅地表,其中甲烷、重烃气等轻质组分能够在稳定带内与地层水结合形成天然气水合物。木里地区第四纪沉积物中可溶有机质的来源解析能够为天然气水合物的勘探提供新的视角。     

用三维荧光谱图分析原水输送过程中藻类和有机物的变化

采用新型分析技术三维荧光谱图方法对深圳东江水源工程水体中藻类进行了荧光分析。实验结果表明,水体中有较丰富的藻类,其中蓝藻、绿藻呈优势藻种,实验期间沿程水体叶绿素a浓度在1.71~16.43μg/L之间,藻密度在72.92万~1 375万个/L之间。三维荧光方法能较好表征水体中生长藻类种类和数量,三维荧光强度F(A.U)与叶绿素a浓度Chla(μg/L)、藻密度N(104个/L)呈较好的线性关系。三维荧光方法能较好的鉴别水体中可溶性有机物腐殖酸和蛋白质,并表征其含量多少。     

大气颗粒物中水溶性有机物的理化性质和污染特征研究进展

水溶性有机物(WSOM)是颗粒物的重要组成部分,来源广泛,组成复杂,对大气能见度、全球气候变化以及人体健康均有影响。本文主要综述了近5年国内外有关WSOM的研究成果,主要结论如下:(1)脂肪族化合物是WSOM的主要化学组分,而芳香族化合物含量相对较低;(2)WSOM相对于水溶性无机离子的占比增加时,气溶胶的吸湿增长因子相对较低;(3)不同来源的WSOM,其吸光性能差异较大,生物质燃烧源对WSOM的吸光贡献最大;(4) WSOM主要来自于生物质燃烧和光化学反应的二次生成,其秋、冬季浓度水平明显高于春、夏季,城区和郊区浓度水平均明显高于地区背景点。