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湖泊沉积物中有机质碳同位素特征及其古气候 总被引：17，自引：3，他引：17
本文对湖泊沉积物中有机质碳同位素的形成条件及其与环境气候的关系进行了初步讨论。湖泊沉积物中有机质碳同位素主要由湖泊沉积物中有机质来源决定，因此也涉及有机质合成所需碳的来源。此外，还受湖水化学性质（ｐＨ值、硬度等）、湖泊初级生产力、大气二氧化碳浓度、流域水文特征、区域自然环境、沉积环境以及沉积物埋藏后的保存状况等因素影响。有机质碳同位素与气候条件存在着一联系。￣（１３）Ｃ值高，一般对应于气候的暖期；￣（１３）Ｃ值低则对应冷期。但两者关系实际远非如此简单，一些地区的湖泊沉积物有机质￣（１３）Ｃ对气候波动并不敏感，有时甚至具有反向的变化，本文就这些问题作了详细论述。另外，通过对鄱阳湖、呼伦湖等湖泊沉积物中有机质碳同位素特征分析，认为￣（１３）Ｃ值对区分湖泊沉积中间夹的非湖相（河流、风沙沉积等）沉积环境也具有明显的指导意义。 相似文献
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深海沉积物和海水碳交换的同位素示踪Ｊ．Ｅ．Ｂａｎｅｒ等海洋沉积物含有较多的有机碳，对上覆水体中有机质的性质有一定的影响．普遍认为，海底沉积物可能是深层水中老而难已测定的溶解有机碳（ＤＯＣ）的来源；另外，放射性Ｃ同位素值（△１４Ｃ）和稳定Ｃ同位素比值（... 相似文献
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环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源 总被引：4，自引：0，他引：4
2013年8月采集了环渤海地区35条主要河流河口表层沉积物样品,12月采集了渤海与北黄海24个表层沉积物样品,分析了其生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N),探讨该区域表层沉积物有机质特征及组成。研究表明:河流河口表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–26.4‰—–21.8‰,平均值为–24.5‰;渤海表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–23.8‰—–21.7‰,平均值为–22.3‰。河口表层沉积物TOC含量在0.06%—3.87%,平均值为1.31%;渤海表层沉积物TOC含量在0.52%—2.09%,平均值为1.08%。河流δ13C富集较轻,偏向陆源;海洋δ13C富集较重,偏向水生有机质来源。河流河口表层沉积物的δ13C值差异较明显,最大值与最小值相差4.6‰,但是流域地理位置距离近的河流δ13C值差异不大。河流河口表层沉积物δ15N在1.5‰—10.2‰,平均值为5.5‰;渤海表层沉积物δ15N在4.4‰—5.6‰,平均值为5.0‰。河流表层沉积物δ15N范围比渤海表层沉积物δ15N范围广,原因是河流受陆源有机物影响,且陆源有机物来源差异大。海洋表层沉积物δ15N相对均一,说明海洋表层沉积物δ15N受物源影响较小,体现了水体中有机质的转化和微生物活动对氮同位素的影响。本研究中表层沉积物的δ13C与δ15N没有明显的相关性,也体现了陆源有机质输入的影响。根据经典的二元模式计算,35条河流陆源有机质的贡献比例范围为10%—90%,平均值为60%;渤海陆源贡献比例范围为10%—50%,平均值为20%。河流有机质的来源以陆源有机质为主,水生有机质为辅。渤海有机质的来源以水生有机质为主,环渤海河流的陆源输入也有重要贡献。需要指出的是,有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和Corg/Ntotal对有机质来源判别有一定局限性,虽然稳定同位素有示踪性,然而其成分仍然不可避免地受到生物地球化学等过程的改造,在使用稳定同位素技术示踪物源时,须小心谨慎。 相似文献
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理解早期成岩过程中有机质的化学和同位素分馏对于研究海洋和湖泊环境中的生物地球化学过程是很重要的。将珠江口外近海生物成因有机质分为可水解氨基酸、碳水化合物、脂类和酸不溶四个部分,分析了有机质的化学和同位素组成(δ13C,δ15N),借以讨论沉积有机质在埋藏的早期成岩过程中所发生的化学和同位素改变,结果表明,从浮游生物→悬浮颗粒物→表层沉积物→沉积柱内部,易降解组分可水解氨基酸、碳水化合物、脂类占样品总有机碳的份额依次降低。沉积物及四个有机部分的稳定碳同位素组成在纵向上随深度保持相对恒定,而在不同有机部分之间差异明显。不同类型有机物的分解速率差异在改变有机质化学成分的同时,导致其δ13C发生小幅度负向漂移;细菌有机质的形成和分解对有机质化学成分和同位素组成演化也有重要贡献,并且在一定程度上抵消了上述δ13C的负向漂移,其结果导致沉积有机质的δ13C略低于浮游生物;另一方面,由于异养菌生长过程中的氮同位素分馏系数与可利用氮源的特征和培养基的性质等多种因素有关,导致沉积物的δ15N变化范围增大。在这里δ13C可以可靠地指示该海域沉积有机质的来源,而δ15N变化范围较大且规律不明显,难以用作沉积有机质来源的指示。 相似文献
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外源对太湖河口沉积物有机质贡献的同位素示踪 总被引：2，自引：0，他引：2
分析了太湖流域不同土地利用类型土壤、河口表层沉积物及主要生物的有机碳含量和同位素分布特征,并利用端元混合法求取了陆源输入对湖泊沉积物有机质的贡献及分布。研究结果表明,流域表层土壤有机质δ13C受植物群落的δ13C值影响,不同植被类型的土壤有机质δ13C值存在差异。茶园、菜地、林地和农田δ13Corg平均值分别为-25.4‰、-25.8‰、-27.1‰和-28.1‰,其中茶园有机碳同位素值最高。河口表层沉积物有机碳同位素变化范围为-27.5‰～-25.1‰,平均值为-25.7‰。河口近岸区域表层沉积物δ13Corg偏低,且以河口为轴心向湖心逐渐增大,呈扇形条状分布,其分布主要受低δ13C值的陆源有机质输入影响。利用端元混合法求得近河口表层沉积物中陆源有机质贡献高达70%～80%,随着离岸距离的增加,陆源有机质贡献量逐渐减少。 相似文献
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西北干旱区全新世气候变化的湖泊有机质碳同位素记录--以石羊河流域三角城为例 总被引：18，自引：4，他引：14
对我国河西走廊东端西北内陆干旱区与东部季风区交汇带的石羊河流域三角城古湖泊剖面进行了有机质碳同位素组成、有机碳和碳酸盐含量, 重建了西北干旱区全新世古气候高分辨变化模式。分析结果表明有机质碳同位素组成能灵敏地反映该区湖相地层记录的古气候特征,是一个较好的古气候替代指标。在湿湿期,湖泊水体扩大,生产力高,沉积物中有机物主要是沉水植物供给,δ^13Corg偏重;在干冷期,湖泊水体减小,沉积物中有机质以挺水植物为主,植被不发育,沉积物中有机质含量低,δ^13Corg偏轻。全新世气候演化主要分为4个主要阶段;暖湿期（约10000－5000aB.P.)、温湿期（约5000－3800aB.P.)、凉湿期（约3800－2600aB.P.)、干旱期（约2600aB.P.至今）,各阶段中气候快速变化明显。该区的古气候演化与同处于我国东部季风西北边缘的相邻地区有一定的可比,也具有自身的区域特色。 相似文献
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渤海及北黄海河流悬浮颗粒碳氮同位素时空分布及源解析 总被引：2，自引：0，他引：2
选择流入渤海和北黄海的36条主要河流为研究对象,对比了平水期、丰水期和枯水期水体中悬浮颗粒物和河流表层沉积物的碳和氮稳定同位素的地球化学特征,并对颗粒物有机质碳和氮来源进行分析。结果表明,水体悬浮有机质碳同位素总体上表现为δ13C平水期δ13C丰水期δ13C枯水期的特点,δ15N值呈δ15N丰水期δ15N平水期δ15N枯水期的特点。渤海和北黄海的主要入海河流悬浮颗粒物有机质的来源具有明显的季节性差异,悬浮颗粒有机质碳平水期(春秋季)来源以C3植物、土壤有机质和水生藻类为主,丰水期(夏季)碳的各来源中浮游植物的贡献率明显增大,枯水期(冬季)则表现为陆源C3植物分解和水源性有机质的混合来源;悬浮颗粒态氮的来源与季节性降水量、生活污水、合成化肥及河流内源性水生植物密切相关。 相似文献
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河口沉积物作为承接陆海过程的重要载体, 是有机质赋存的主要形式之一。本文研究了珠江口沉积物总有机碳、总氮含量和沉积物可溶性有机物三维荧光特征, 以及其在口内区、混合区和口外区空间差异和影响因素, 并结合碳稳定同位素(δ13C)估算了珠江口各区域沉积物中不同来源有机质的贡献。结果显示: (1)沉积物总有机碳和总氮含量空间变化相似, 口内区和混合区域沉积有机质含量显著高于口外区; 主成分分析发现, 口内区沉积有机质含量主要受径流输入的影响, 口外区主要受Fe3+的影响; (2)MixSIAR稳定同位素混合模型结果显示, 口内区和混合区沉积有机质以陆源为主, 口外区则以海源为主; (3)珠江口沉积物新生有机质较多, 可快速被利用, 总体上不利于有机碳存储; 而陆源输入导致口内区和混合区沉积有机质腐殖化程度较高, 有机碳可存储性相对较高, 口外受海源有机质和铁氧化物—有机质复合体的影响, 有机碳可存储性相对较低。本研究可为深入认知河口区沉积有机质的生物地球化学过程及有机碳存储提供参考。 相似文献
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测定了珠江口及近海表层沉积物中总有机碳(TOC), 总氮(TN)及稳定碳同位素组成和几类主要有机化合物(水解氨基酸THAA、糖类TCHO、脂类lipid、酸不溶有机物AIOC), 并分析了沉积有机质及化合物的特征和来源。结果表明珠江口表层沉积有机质主要为陆源和水生混合来源, 而近海有机质主要为当地水生来源。大量的陆源高等植物(含有较多的木质素、纤维素等)输入珠江口, 使得珠江口个别站位沉积物中糖类物质含量大幅高于近海样品; 而珠江口与近海沉积物中水生来源有机质的含量相当。氨基酸和糖类占TOC的份额在浮游生物和悬浮颗粒物中分别为56%和48%, 在表层沉积物中为19%, 说明珠江口和近海的有机质从水柱到达沉积物-水界面的过程中经历了较充分的降解。珠江口样品中活性组分氨基酸和糖类占TOC的份额低于近海, 可能说明珠江口沉积有机质的降解程度高于近海。 相似文献
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本文测定了海南儋州湾南岸柱状沉积物的粒度、总有机质参数(TOC、C/N和δ13C)和类脂生物标志物含量,并通过端元混合模型使用红树植物特征标志物蒲公英萜醇含量、长链正构烷烃含量和δ13C值半定量区分了海南儋州湾南岸沉积有机质来源,尤其是红树林的贡献。另外,通过估算沉积物的有机碳储量来评估儋州湾红树林区域的储碳能力。在沉积有机质中,陆源、水源和红树植物有机质所占平均比例分别为47%,36%和17%。沉积物柱状样中单位厘米深度沉积物的碳储量范围在0.12~2.90 t/ha。本研究表明,儋州湾地区沉积物中来自于红树林的有机质比例较低,且其碳埋藏量可能低于全球平均水平。修复和保护儋州湾红树林,能够有效提升湿地的碳埋藏效率,从而减缓大气CO2上升对环境的负面影响。本文应用生物标志物和碳同位素方法,半定量区分了红树林生态系统各种来源有机碳的贡献,将蒲公英萜醇作为红树林特征生物标志物应用在计算模型中,能够量化红树植物来源有机碳的贡献,加深对红树林系统有机碳埋藏情况的了解。 相似文献
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通过对采集自南海北部的D06和S0612两个短柱状沉积物样品中的不同赋存形态钡、有机碳和生物硅的含量以及有机质碳氮同位素组成的分析，结果表明沉积物中的钡主要以碎屑钡和自生的生物钡形式存在。沉积物中生物钡的含量在10.3~385.2 μg/g之间，平均值为177.0 μg/g，据此计算的新生产力在12.3~146.7 mg/（d·m2）（以碳计）之间，平均为78.9 mg/（d·m2）；D06站计算的结果和附近站位的实测值相当。沉积物中有机碳的含量在0.64%~1.34%之间，平均值为0.89%，C/N比值为4.96~5.93，平均值为5.54。有机碳的δ13C值在-22.98‰~-20.73‰之间，平均值为-21.46‰，依据端元组份同位素组成计算的陆源有机质比率显示，D06站位的有机质主要来自海洋生物，而S0612站位则受陆源有机质的影响较大。沉积物中有机质的δ15N值在3.96‰~6.29‰之间，平均值为5.26‰，反映的是该海区氮源的同位素组成，而不受硝酸盐利用率的影响。 相似文献
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人们对生物碳作过较系统的碳同位素组成测定,总结中有这样一个结论:陆地植物~12C比海洋植物富集。两者相差约8‰。陆地植物和海洋植物在碳同位素组成上的明显差异,必然会在来自这两种来源的沉积物有机碳里反映出来,因此利用~13C/~12C的比值法来研究不同沉积环境中的有机质是可行的。 相似文献
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胶州湾沉积物中氨基酸对有机质降解及细菌源贡献的指示作用解析 总被引：2，自引：2，他引：0
基于对胶州湾表层沉积物中总可水解氨基酸（THAA）的含量、组成、构型及分布特征的系统研究，通过氨基酸碳氮归一化产率（THAA-C%，THAA-N%）、降解因子DI、反应活性指数RI以及D型氨基酸占比（D-AA%，摩尔百分比）等指标结合碳氮比（TOC/TN）、碳稳定同位素（δ13C）探析了胶州湾沉积物中有机质的来源与降解状态，利用细菌源有机质及胞外肽酶活性（EEA）探讨了微生物在有机质迁移转化过程中的作用与贡献。结果表明，胶州湾表层沉积物中氨基酸平均含量为（7.60±3.64）μmol/g，在陆源与海源混合影响下，其水平分布呈现湾内高于湾外、湾内东部高于西部的特点，表明湾内东部陆源输入对沉积物THAA具有较高贡献。THAA-C%、THAA-N%、DI、RI以及D-AA%等指示因子均显示胶州湾表层沉积物中有机质的降解程度呈现湾外高于湾内、湾内东部高于西部的变化趋势，有机质来源、微生物活性与上覆水水深共同影响了有机质的降解程度。胶州湾表层沉积物中细菌源有机碳的贡献率为（29.35±18.73）%，其水平分布显示出湾内西部与湾外相近且高于湾内东部的特点。细菌胞外肽酶活性（EEA）平均为（0.81±1.31）nmol/（g·h）（以MCA计），整体分布趋势与细菌贡献率相反，呈现湾内东部高于湾内西部和湾外的特性。沉积物中有机质的不同海源、陆源占比决定了有机质的可降解性，而有机质的降解程度进一步影响了细菌源有机质的贡献与胞外肽酶活性。 相似文献
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随着工业化进程的加快,湛江湾的生态环境承载力受到了极大的考验。为了解湛江湾生态环境的变化过程,文中利用湛江湾表层柱状沉积物样品中总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素、总氮含量(TN)和C/N值的测定,结合端元混合模型,分析了湛江湾沉积物中有机质的来源,探讨了沉积物有机碳同位素的主要影响因素。结果表明,湛江湾沉积物中有机质主要来源为自生藻类,同时也受一定程度陆源输入的影响。沉积序列的元素地球化学参数表明,沉积物δ13C值呈现短暂的负偏随后长期正偏的趋势。底部的负偏可能与大气CO2浓度增加有关,随后δ13C主体正偏的趋势主要受控于气候转暖、生产力增加以及富营养化程度增加的共同影响,暗示了人类活动对湛江湾的生态环境的影响逐渐加剧。其中,人类活动相关的工业、农业有机污染物排放可能是不断加剧海水富营养化的主要原因。 相似文献
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河流输入的陆源有机碳在河口和陆架区的生物地球化学过程是全球碳循环的重要环节,对陆源有机质的输入量的估算是研究陆架区的生物地球化学过程的基础。黄河输沙量极大,为探究其携带的陆源有机质对陆架边缘海有机碳库的影响,以黄河河口及邻近渤海海域为研究对象,分析了表层沉积物中的木质素,结合总有机碳含量、总氮含量和有机碳稳定同位素评估了表层沉积物中有机碳的组成、来源和分布。8种木质素酚单体中,紫丁香基酚类(S)与香草基酚类(V)的含量比值S/V(0.63±0.31)和肉桂基酚类(C)与香草基酚类含量比值C/V(0.25±0.15),反映出研究区陆源有机碳主要来自草本被子植物。V系列中木质素酸(Ad)与木质素醛(Al)的比值(Ad/Al)V较高(0.53±0.14),表明陆源有机质的降解程度较高。利用稳定碳同位素比值δ13C和木质素含量Λ8相结合的土壤有机质-陆生维管植物-水生有机质三端元模型对陆源有机物的贡献的分析结果显示,土壤有机质、陆源维管植物和水生有机质的平均贡献分别为59.9%±15.0%、7.3%±7.0%、32.8%±11.8%。土壤在陆源有机质中的贡献占有绝对优势,可能与该区域沉积物的主要源区——黄土高原植被覆盖率低、土壤侵蚀严重有关。 相似文献
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采用气相色谱-质谱技术对南极半岛东北海域海底表层沉积物的总有机碳、有机质碳同位素(δ13 Corg)和生物标志化合物等进行了测试分析。研究区表层沉积物总有机碳TOC平均值高于现代深海沉积物中的平均含量。δ13 Corg的变化说明该海域有机碳来源呈海洋水生生物来源和陆源混合的特征。正构烷烃的峰型分布、主峰碳、饱和烃轻重比C-21/C+22和(C21+C22)/(C28+C29)、甾烷组合和藿烷组合证实研究区西部表层沉积物有机质来源以陆源高等植物为主,其陆源可能来自于附近的南极半岛和南舍得兰群岛;研究区东部表层沉积物有机质来源偏以海源为主,且以低等浮游生物、藻类及细菌生物等海源输入为主。碳优势指数(Carbon preference index,CPI)、奇偶优势指数(Odd-even Predominance,OEP)和甾烷C29ααα20S/(20S+20R)比值显示研究区D1-7站位和D5-9沉积物有机质演化程度较高,D5-2和D2-4站位的有机质演化程度低,其他站位介于中间状态。饱和烃中姥鲛烷、植烷及其比值(Pr/Ph)等组合显示研究区西部以氧化-弱还原的沉积环境为主,其可能是受高温低盐别林斯高晋海水流和附近火山喷发的影响所致;研究区东部以还原—强还原沉积环境为主,可能是受低温高盐的威德尔底层水(WSBW)和威德尔海深层水(WSDW)影响所致。 相似文献
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海藻场是生物多样性最高的生态系统之一, 其内部的沉积物有机质是支撑海藻场生物多样性的重要物质基础之一。本研究以浙江省嵊山岛北部无人村沿岸的天然海藻场为研究对象, 在大型海藻凋落期6~8月采集沉积物和端元生物样本, 分析了沉积物样本的粒径组成、总有机碳 (TOC)、总氮(TN)、碳氮比值(C/N)和碳氮稳定同位素(δ13C和δ15N), 通过贝叶斯稳定同位素混合模型评估了沉积物有机质的来源及变化规律。结果显示, 1)海藻场沿岸沉积物中粉砂占比最大, 砂的占比最低, 沉积物类型为黏土质粉砂; 2)沉积物TOC、TN、C/N、δ13C和δ15N范围分别为0.70%~2.41%、0.11%~0.41%、5.53~6.48、–21.79‰~–19.60‰和1.56‰~4.26‰, 在空间分布上, TOC与TN含量均随离岸距离增加而下降; 3)沉积物粒径组成、C/N比值、δ13C和δ15N之间的关系显示沉积物有机质主要来源于大型海藻和浮游植物的混合贡献; 4)根据贝叶斯同位素混合模型计算结果显示, 大型海藻对沉积物有机质贡献率在2.30%~45.60%, 在空间分布上, 大型海藻对沉积物有机质的贡献率随离岸距离增加而下降; 5)海藻碎屑产生量和沉积物有机碳沉积量评估结果显示, 大型海藻产生的碎屑有机质中有11.98%进入海藻场及沿岸海域的表层沉积物中。本研究为评估海藻场碎屑的产生规模和时空分布, 以及渔业资源养护功能提供了数据支撑。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2017,(9)
中国边缘海(本文特指渤海、黄海和东海,不包括南海)是陆源和海源有机质的重要碳汇。总有机质指标和生物标志物的结果显示,表层沉积物中陆源有机质高值集中在近岸尤其是河口附近;海源有机质在陆架海盆处有高值,受控于海洋生产力和沉积环境。利用多参数指标对表层沉积物中不同来源和不同年龄有机质的贡献比例估算的结果显示,我国边缘海的有机碳埋藏量约13 Mt/a,占全球边缘海沉积物有机碳埋藏量(~138 Mt/a)的~10%,其中陆源有机质的碳埋藏量(3.9 Mt/a)占全球边缘海沉积物陆源有机质埋藏量的~7%。若假定陈化土壤有机质和古老有机质主要是陆源物质,则非现代有机质的碳埋藏量为~6Mt/a,占我国边缘海总有机质碳埋藏量的~46%,与全球边缘海沉积物中陆源有机质的平均比例(44%)相当。这些结果表明我国边缘海在全球海洋碳循环中具有重要地位。本文利用已发表的文献数据,总结和归纳了中国边缘海沉积有机质来源及其碳汇意义。 相似文献
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兴措湖沉积物有机碳及其同位素记录揭示的近代气候与环境 总被引：17，自引：5，他引：12
通过若尔盖盆地兴措湖沉积物中总有机碳及其同位素指标与器测气象资料的耦合、验证并建立函数关系,对兴措湖近代湖泊沉积物中有机碳及其同位素指标所代表的气候环境信息进行了定量研究。研究表明,兴措湖沉积物总有机碳含量与降水量之间有明显的相关性,其相关系数达－0．67,平均变率（dTC/dP)为－0．046％／mm;而有机碳同位素δ^13Corg与温度间的相关系数为－0．75,平均变率（dδ^13C/dT)为－0．84‰/C。在此基础上,建立了兴措湖沉积物总有机碳及其同位素记录与对应的降水及气温间的函数关系。 相似文献