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研究微藻CO2同化过程中的碳同位素分馏值,对研究微藻在碳效应过程中的作用具有重要意义。目前还没有获取微藻CO2同化过程的稳定碳同位素分馏值的在体实验方法。文章以莱茵衣藻、蛋白核小球藻、及野外红枫湖混合藻三种岩溶湖泊微藻为例,利用双向标记建立了能在体获得此分馏值的方法,并通过此分馏值定量了微藻的各种无机碳利用途径份额。获得各自CO2同化过程中的碳同位素分馏值分别为15.3‰、14.8‰、21.7‰。三种藻分馏值差异主要与藻的种类及其细胞体积大小有关。利用此分馏值计算出衣藻、小球藻、混合藻自然培养下的碳酸氢根离子途径利用份额分别为100%、81.1%、97.8%,表明了生长在岩溶湖泊的微藻利用无机碳的途径主要为碳酸氢根离子。 相似文献
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结合水化学的野外观测及室内计算,作者对桂林岩溶试验场、四川黄龙风景区和贵州乌江渡坝区3个岩溶动力系统的碳稳定同位素特征进行了分析,进而对系统的性质、系统中CO_2的来源、碳酸盐沉积过程中的碳同位素动力分馏、水化学和钙华的成因及热水钙华的~(14)C测年等地球化学问题作了探讨。结果表明,桂林岩溶试验场属于表层岩溶作用动力系统,其中的侵蚀动力主要来源于大气降水溶解土壤中的CO_2;四川黄龙风景区属于深部岩溶动力系统,侵蚀动力来自大气降水溶解幔源的CO_2;贵州乌江渡坝区岩溶系统,虽然属于表层岩溶动力系统,但其中一部分的同位素和水化学特征已受到人类活动的重大影响。 相似文献
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为了弄清楚表层岩溶系统碳汇机理,有必要对该系统中气、液和固三相不平衡体系中碳的迁移途径进行研究。2010年,在板寨地下河流域布置了8个碳稳定同位素分析测试点。通过碳稳定同位素示踪剂及空气CO2分压对比,发现森林区岩溶水和自由大气中大部分碳是来自土壤空气。在表层岩溶系统碳汇过程中整个碳迁移路径可分为4个环节,依次为(1)植被光合作用吸收空气CO2;(2)土壤根系的呼吸作用及腐殖质分解向土壤释放CO2;(3)地下水循环岩溶作用将气态CO2转换成液态HCO3-离子;(4)地下水中的碳随水流向河流及海洋。在整个碳汇过程中,森林和土壤起到了“加压泵”的作用,大大提高了大气CO2向土壤空气CO2转换过程中的CO2分压,从而显著地提高了岩溶的作用速率。 相似文献
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采用水化学仪器自动记录、现场滴定和样品碳氧稳定同位素测试相结合等方法,对云南中甸白水台钙华景区的水化学和碳氧稳定同位素特征进行了综合分析。主要结论是:形成白水台钙华的泉水具有很高的钙和重碳酸根离子浓度,相应地,泉水的CO2分压显著高于土壤生物成因所能产生的CO2分压。结合泉水出露的地质条件及其碳稳定同位素特征(δ13C=-1.23‰)的分析,进一步发现,高CO2分压主要与深部地热成因的CO2有关,而非原来普遍认为的“是温暖湿润气候的产物”。可见,白水台钙华属于热成因类钙华。由此,根据白水台不同时代钙华氧稳定同位素组成的差异,对钙华形成时的水温进行了计算。结果发现自白水台钙华形成以来,水温变化高达11℃,即从最老(<35万年)钙华形成时的21℃降至现在的10℃。这可能与本地区强烈抬升导致的气温降低有关,也可能反映出地热对水温的影响在降低。此外,本文对用热成因类钙华进行古环境重建研究中值得注意的问题也做了讨论。这些问题包括放射性碳测年中“死碳”(来自深部碳酸盐碳和深部CO2)的干扰及由深源CO2和CO2自水中逸出导致的钙华13C富集,后者在利用类似热成因碳酸盐沉积的δ13C进行古植被重建时也是必须考虑的问题 相似文献
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象牙泉地处青藏高原高寒地区,因其钙华沉积酷似“象牙”而闻名。开展象牙泉形成机理的研究,有助于钙华景观的地质环境保护,对雅鲁藏布江构造带古环境演化、新构造活动的研究具有重要意义。文章以象牙源泉及其钙华沉积为研究对象,通过钙华成分、泉水水化学组分、氢氧同位素及相关性分析,探讨了象牙泉及钙华景观的形成机制,估算了钙华形成年代,讨论了钙华景观演化趋势。结果表明:象牙泉出露高程3 208 m,温度16.1 ℃,pH值6.06～6.64,溶解性总固体1 521.1～1 524.2 mg/L,为中偏弱酸性微咸水;阳离子以钠和钙为主,阴离子以碳酸氢根和氯离子为主,水化学类型为重碳酸钙型水;象牙泉具有较高的氯、钠及稍高的溶解性总固体特征,其氢氧同位素分布于全球大气降水方程线附近,说明象牙泉主要为大气降水补给,具有较长的径流途径和缓慢的循环速度,水岩作用强烈。象牙泉为溶解沉淀型,其化学组分来源于水岩相互作用过程碳酸盐岩矿物、硅酸盐岩矿物的溶解。象牙泉钙华沉积的化学成分主要为碳酸钙,占63.07%;次要成分为二氧化硅,占10.19%;属钙华为主、硅华次之的常温泉类钙华。钙均衡估算表明,象牙泉钙华形成于1.38万年前,其沉积速率约为0.27 mm/a。 相似文献
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通过对九寨沟水体中两种优势植物落叶的碳氮磷淋溶动态分析发现:初期总溶解碳氮磷释放在48 h内逐渐稳定,表明短期的淋溶过程就可以导致较大比例的元素释放;磷的短期平均可溶出比例为29.61%,表明淋溶是植物磷元素释放的重要途径;估算得出九寨沟植物叶片碳氮磷贡献总量分别可达20 577 t.a-1,2 101 t.a-1,1 402 t.a-1。研究表明九寨沟植物凋落物淋溶是水体碳氮磷的重要来源,也是影响钙华沉积的重要因素。分析凋落物养分溶出特征,可为九寨沟生态系统的健康发展提供数据支撑。 相似文献
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通过对云南白水台地区大气降水的δ18O和δD分析,建立了该地区大气降水线,并通过对过量氘的季节性变化特征分析,发现白水台地区冬、夏季风期间降雨云团有不同的源区.对现代钙华δ18O的季节变化分析,发现钙华的氧同位素值与降雨量有着较好的线性负相关关系,这一发现为下一步利用古钙华的δ18O数据重建古降水量提供了基础.研究还发现,水中富含轻氧稳定同位素16O的H2O向大气蒸发以及富含轻氧稳定同位素16O的CO2向大气逸出,是下游方向钙华δ18O增加的主要原因. 相似文献
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为探讨坡心地下河系统内地表和地下水体的水化学离子特征、来源及其控制因素,无机碳来源及其稳定性。运用水化学计量法和同位素法对采自坡心地下河流域的38个采样点的水化学和碳稳定同位素样品数据进行分析。结果表明,地下河干流沿程受到局部岩性和支流稀释作用的影响明显,各水化学离子均有所变化。化学离子比例分析发现:大气降水对部分泉水的Cl~-和Na~+影响较大;碳酸盐岩溶解类型主要以灰岩溶解为主,地表水和地下河天窗的Mg~(2+)/Ca~(2+)摩尔比值与HCO_3~-呈负相关,说明在宏观上灰岩溶解程度越强烈,HCO_3~-值就越高,并且H_2SO_4和HNO_3积极参与流域内碳酸盐岩风化。硅酸盐岩的风化对地表和地下水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+有一定的贡献。此外,人为采矿活动和农业活动对SO_4~(2-)和NO_3~-的产生有较大的影响。质量平衡正推模型结果显示:受到区域岩性和水文条件的影响,地表和地下河天窗水体主要受碳酸盐岩溶解影响,硅酸盐岩溶解和大气输入也有一定的贡献,三大来源的相对比例在空间上变化较大。水体内的可溶性无机碳(DIC)主要来源于碳酸盐岩的溶解和土壤内CO_2的贡献。地表水和地下水的DIC浓度和δ~(13)C_(DIC)值差别较大,DIC值与δ~(13)C_(DIC)呈反相关关系,这说明来自土壤CO_2贡献的DIC越多,其对碳酸盐岩矿物的溶解能力越强。根据本研究区的数据与前人在西江干流的上、中、下游进行对比,结果表明碳酸盐岩风化产生的DIC可以被西江干流的水生植物利用,从而形成稳定的碳汇。 相似文献
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S. Lojen T. Dolenec†‡ B. Vokal‡ N. Cukrov§ G. Mihel&#;i&#;§ W. Papesch¶ 《Sedimentology》2004,51(2):361-375
Three types of recent carbonate precipitates from the River Krka, Croatia, were analysed: (1) bulk tufa from four main cascades in a 34 km long section of the river flow through the Krka National Park; (2) a laminar stromatolite‐like incrustation formed in the tunnel of a hydroelectric power plant close to the lowest cascade; and (3) recent precipitates collected on artificial substrates during winter, spring and summer periods. Stable isotope compositions of carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) in the carbonate and organic carbon (δ13Corg) were determined and compared with δ18O of water and δ13C of dissolved inorganic carbon (DIC). The source of DIC, which provides C for tufa precipitation, was determined from the slope of the line ([DIC]/[DIC0]?1) vs. (δ13C‐DIC × ([DIC]/[DIC0])) ( Sayles & Curry, 1988 ). The δ13C value of added DIC was ?13·6‰, corresponding to the dissolution of CO2 with δ13C between ?19·5 and ?23·0‰ Vienna Pee Dee Belemnite (VPDB). The observed difference between the measured and calculated equilibrium temperature of precipitation of bulk tufa barriers indicates that the higher the water temperature, the larger the error in the estimated temperature of precipitation. This implies that the climatic signals may be valid only in tufas precipitated at lower and relatively stable temperatures. The laminar crust comprising a continuous record of the last 40 years of precipitation shows a consistent trend of increasing δ13C and decreasing δ18O. The lack of covariation between δ13C and δ18O indicates that precipitation of calcite was not kinetically controlled for either of the elements. δ13C and δ18O of precipitates collected on different artificial substrates show that surface characteristics both of substrates and colonizing biota play an important role in C and O isotope fractionation during carbonate precipitation. 相似文献
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桂林漓江水体溶解无机碳迁移与水生光合碳固定研究 总被引：1，自引：0，他引：1
河流溶解无机碳含量昼夜变化主要受碳酸盐反向沉积、水生光合利用和脱气作用控制,被水生光合利用的溶解无机碳是岩溶碳汇的组成部分,脱气作用比例的大小是影响碳汇稳定性的决定因素。本文以漓江中游省里—冠岩之间15 km长河段为研究对象,开展昼夜高分辨率水化学自动化监测与高频取样,分析水生植物光合作用利用HCO3-1及相关钙沉降过程。结果表明,监测河段水生光合利用的无机碳转化通量为859 kgC?d-1,单位流程光合作用溶解无机碳转化量和钙沉降量分别为2.06 t?（d?km）-1和0.78 t?（d?km）-1。光合作用与钙沉降消耗DIC约占总转化量的70 %,以光合有机碳和CaCO3形式储存于河床,成为岩溶碳汇组成部分。无机碳转化量约占输入DIC总量的6.0 %（其中1.7%以CO2形式返回大气）,说明夏季低水位期间强烈的水生植物光合利用溶解无机碳,可有效遏制白天水气界面CO2脱气过程发生,低脱气比例证实漓江水体的溶解无机碳还是比较稳定的。 相似文献
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天然水溶解无机碳（DIC）碳同位素组成（δ13CDIC）分析是研究碳元素循环及相关生物地球化学过程的重要手段之一。近年来,激光光谱技术的发展为碳同位素比值测定提供了一种新的方法。文中阐述了一种总有机碳仪—激光光谱同位素仪联用在线测定水中DIC含量及δ13CDIC值的技术方法。该方法具有较高的测试精度,DIC含量测试结果相对标准偏差能控制在1%以内,δ13CDIC值精度优于±0.1‰（1σ）。不同类型岩溶水δ13CDIC值的测试结果与质谱仪法结果接近,差值总体≤0.3‰,表明该测试技术具有较高的准确度。由于吸收光谱信号与目标气体浓度有关,较低的CO2浓度会影响激光光谱仪的稳定性,在测试时需要根据DIC浓度控制样品进样量,最好采用多标样法来校准仪器测量值。激光光谱技术因其具有低成本、测试快速可靠,且仪器小巧便携等特点,在岩溶水溶解无机碳碳同位素分析中具有较大应用前景。 相似文献
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Stable isotopic and elemental characteristics of recent tufa from a karstic Krka River (south‐east Slovenia): useful environmental proxies? 
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下载免费PDF全文 Tufa samples from 16 consecutive barrages along a 13 km section of the groundwater‐fed Krka River (Slovenia) were analysed for their petrographical, mineralogical, elemental and stable carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) isotope composition, to establish their relation to current climatic and hydrological conditions. Waters constantly oversaturated with calcite and the steep morphology of the Krka riverbed stimulate rapid CO2 degassing and subsequent tufa precipitation. The carbon isotope fractionation (Δ13C) between dissolved inorganic carbon and tufa in the Krka River evolves towards isotopic equilibrium being controlled by continuous CO2 degassing and tufa precipitation rate downstream. The Δ13C increased from 1·9 to 2·5‰ (VPDB); however, since tufa precipitation rates remain similar downstream, the major controlling factor of carbon isotope exchange is most probably related to the continuous 12CO2 degassing downstream leaving the carbon pool enriched in 13C. In the case of oxygen, the isotope fractionation (Δ18O) was found to be from 1·0 to 2·3‰ (VSMOW) smaller than reported in the literature. The observed discrepancies are due to different precipitation rates of calcite deposits because Krka tufas on cascades grow relatively faster compared to slowly precipitated calcite deposits in cave or stream pools. Due to non‐equilibrium oxygen isotope exchange between Krka tufa and water, the δ18O proxy showed from 1·2 to 8·2°C higher calculated water temperatures compared to measured water temperatures, demonstrating that δ18O proxy‐based temperature equations are not reliable for water temperature calculations of fast‐growing tufa on cascades. Because Mg is bound to the terrigenous dolomite fraction in the Krka tufa samples, the Mg/Ca was also found to be an unreliable temperature proxy yielding over up to 20°C higher calculated water temperatures. 相似文献
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利用多年冻土区湖相沉积物中埋藏植物稳定碳同位素组成重建大气CO2浓度 总被引：5，自引：5，他引：5
沉水植物碳同位素分馏同水中溶解无机碳浓度有一定的关系，因而可以通过青藏高原多年冻土区的湖相沉积物中埋藏沉水植物－－龙须眼子菜（Potamogeton pectinatus)植物屑的碳同位素组成重建该地大气CO2浓度的变化情形，研究结果表明，该地在9．17－6．77ka BP间，大气CO2浓度是整个研究时间段中最低的，其后在6．77－4．56ka BP时期大气CO2浓度增加，在4．56－2．17ka BP之间，大气CO2浓度是整个研究时间内CO2浓度最高的阶段，植物屑的碳同位素组成反映了溶解无机碳浓度的变化，从而可用以重建大气CO2浓度的变化情况。 相似文献
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不同方法萃取的溶解无机碳的δ13C值比较分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为了测定水中溶解无机碳的δ13C值,通常可以利用两种方法对水中的DIC进行萃取:沉淀法和脱气法。但是,一直以来未有研究对这两种方法萃取同一水样DIC的δ13C值之间的差异进行对比分析,尤其是对于具有高CO2分压(pCO2)的水样。本文对两组分别代表深部岩溶系统(高pCO2)和表层岩溶系统(低pCO2)的水样分别同时利用这两种萃取方法萃取其DIC然后测定δ13CDIC值。对比发现利用脱气法萃取物测定得到的δ13CDIC值要显著高于利用沉淀法萃取物测定得到的δ13CDIC值。这是因为在脱气法萃取DIC的过程中,由于水的pCO2高于大气的pCO2,水中富含12C的CO2通过扩散作用逃逸到大气中,从而使δ13CDIC值偏正。这表明利用沉淀法萃取物测定的δ13CDIC值的精度要高于脱气萃取法的精度。对两种DIC萃取方法萃取物测定的δ13CDIC值之间的差与水样和大气之间的CO2分压差进行分析后发现,两者之间具有较好的正相关关系。由于深部岩溶系统的水样具有很高的pCO2,富含12C的CO2向大气逸出的量相对较多,从而导致相应的深部岩溶系统线性关系的斜率和截距均比表层岩溶系统的线性关系的斜率和截距为大。文中所建立的这些线性关系为校正脱气法萃取物测定得到的δ13CDIC值提供了一个可能的经验校正公式。 相似文献
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Laminated tufa sediments formed from overflow karst springs: Controls on their deposition and carbon–oxygen isotope records 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 David Domínguez‐Villar Juan A. Vázquez‐Navarro Kristina Krklec Sonja Lojen Ian J. Fairchild 《Sedimentology》2017,64(5):1274-1288
Tufa sediments are freshwater carbonates that precipitate in karst regions after degassing of carbon dioxide from groundwater in contact with the atmosphere. When laminated, these carbonates can provide high‐resolution records for the study of climate, hydrological and environmental conditions at the time of their precipitation. The formation of these carbonates directly depends on the hydrological regime, and in karst regions discontinuous discharges are often recorded. This study investigates the record of recent laminated tufa sediments precipitated downstream overflow springs in Trabaque Canyon (central Spain). The hydrological dynamics of the karst system were monitored for over three years and a stable isotope record was obtained from laminated tufa carbonates precipitated from an overflow spring. Additionally, a hydrological model of overflow springs was generated and a tufa δ18O record under constrained parameters was simulated. Temperature is the dominant control of the variation in tufa δ13C and δ18O values within each lamina, although when comparing different laminae, δ13CDIC and δ18O of river water are also major controls. The positive correlation between tufa δ13C values and water temperature is caused by the fractionation occurred by carbon dioxide degassing due to the thermal dependence of carbon dioxide solubility. Additionally, the system recorded a temperature‐independent degassing process caused by the large gradient between groundwater and atmospheric carbon dioxide that is limited to the proximity of the spring. This study cautions on the risk of assuming continuous deposition when studying laminated tufa sediments and highlights the potential of their stable isotope records to provide hydrological information of their aquifers during the past. 相似文献