海洋Re、Mo和U对氧化还原环境的指示作用     

张晓潼  袁华茂  宋金明  段丽琴 《地球科学进展》2022,37(4):358-369

氧化还原敏感微量元素 Re、Mo 和 U 主要依靠扩散作用通过沉积物—水界面,在不同氧化还原条件下的沉积物中自生富集,Re在轻度还原的次氧化沉积环境中富集,Mo在还原性更强的硫化环境中富集,而 U 具有较宽的富集沉积深度区间。Re、Mo和 U 独特的地球化学行为使其可用于指示海洋环境的氧化还原状态,其在沉积物中的自生富集程度与沉积时所处的氧化还原条件具有良好的相关性：Re、Mo 和 U 在氧化沉积环境(Re/Al<1.3×10^-7,Mo/Al<0.4×10^-4)和季节性缺氧区覆盖的沉积环境中富集程度较小,在常年性缺氧区覆盖的沉积环境(U/Al>5×10^-4,Mo/Al>5×10^-4)和硫化沉积环境(Mo/Al>5×10^-4)中富集程度较大。除依据其地球化学行为特征和相对富集程度进行定性分析之外,还可以结合元素富集系数(TM_EF<1 表示亏损,TM_EF>1 表示富集,TM_EF  相似文献   

长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制与微生物调控分析     

张玉婷  段丽琴  宋金明  张乃星  尹美玲  李学刚  袁华茂 《地学前缘》2022,29(4):144-155

为探析长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制,本文分析了2019年夏季长江口4个站位上覆水和间隙水中总As浓度及形态的剖面变化特征,耦合氧化还原敏感元素(Fe、Mn和S)的剖面变化剖析了沉积物-水界面砷循环的Fe-Mn-S控制机制,同时结合砷相关功能基因探讨了沉积物-水界面砷迁移转化的微生物调控过程,估算了沉积物-水界面总As的扩散通量。结果表明,除A7-4站位外,长江口其他3个站位间隙水总As以As³⁺为主要存在形态,且总As浓度均在上覆水中为最低值(0.748~1.57 μg·L^-1),而在间隙水中随着深度增加而逐渐增加并在6~9 cm深度达到峰值(7.14~26.9 μg·L^-1)。间隙水总As及As³⁺浓度的剖面变化趋势与溶解态Fe²⁺、Mn²⁺相似,其均在中间层出现高值,说明沉积物Fe/Mn还原带砷的释放可能是随固相Fe(Ⅲ)或Mn(Ⅳ)的还原而转移到间隙水中的。氧化层和Fe/Mn还原带过渡区间隙水砷浓度与砷异化还原菌功能基因arrA和arsC丰度存在对应关系(除A1-3站外),说明砷异化还原菌将溶解As⁵⁺或固相As⁵⁺还原为溶解As³⁺可能是该过渡层砷迁移转化的另一重要过程。硫酸盐还原带的间隙水总As和As³⁺浓度降低,但由于间隙水的低S^2-浓度不利于砷硫化物生成,因此深层间隙水砷可能与铁硫矿物结合而被移除。底层环境氧化还原条件是影响沉积物-水界面砷迁移转化的重要因素,随底层水DO浓度的降低,砷迁移转化更倾向于微生物还原控制。长江口沉积物-水界面总As的扩散通量为1.18×10^-7~2.07×10^-7 μmol·cm^-2·s^-1,均表现为沉积物间隙水中总As向上覆水释放,即沉积物是研究区域水体总As的来源之一。  相似文献   

A NEW BIOGENIC SULFIDE CHEMICAL SENSOR FOR MARINE ENVIRONMENTAL MONITORING AND SURVEY     

宋金明  赵卫东 《中国海洋湖沼学报》2001,19(3):282-286

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｉｏｇｅｎｉｃｓｕｌｆｉｄｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｂａｃｔｅｒｉａｌｓｕｌｆａｔｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｉｎａｎｏｘｉｃｍａｒｉｎｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｉｎｃｏｎｆｉｎｉｎｇｂａｙｓ,ｐｏｌｌｕｔｅｄｅｓｔｕａｒｉｅｓａｎｄａｑｕａｃｕｌｔｕｒｅａｒ ｅａｓ.Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｔｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｕｓｕａｌｌｙｉｎｄｉｃａｔｅｓｗｏｒｓｅｎｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ.…  相似文献   

海洋沉积物中的钒、钼、铊、镓及其环境指示意义   总被引：3，自引：0，他引：3  

段丽琴  宋金明  许思思 《地质论评》2009,55(3):420-427

研究探讨沉积物中钒、钼、铊和镓的生物地球化学行为对揭示海洋环境演变机制有重要的科学意义,基于此考虑,本文系统分析总结了近年来海洋沉积物中V、Mo、Tl和Ga的地球化学特征以及与环境关系的研究进展,以期对深入开展环境敏感微量元素的海洋生物地球化学有所裨益。结果表明,由于受人为输入的影响,近海沉积物中V、Mo、Tl和Ga含量高于远海,河口高于近海;在表层沉积物中,细颗粒沉积物中V、Mo、Tl和Ga含量高于粗颗粒中的,且其含量与物源、有机质含量等沉积环境因素密切相关;在垂直分布上,随沉积物深度的增加,V、Mo、Tl和Ga含量趋于降低,表明近几十年来,随人为影响的加剧,海洋作为地球上物质的汇获得了比以前更多的V、Mo、Tl和Ga。由此可见,在水平方向上,海洋沉积物中V、Mo、Tl和Ga的丰度可表明输入物源的特性,而在柱状样中的垂直分布,则能够表征历史年代上V、Mo、Tl和Ga沉积量的差异。由于沉积物中V、Mo、Tl和Ga的性质比较稳定,它们在一定程度上可以揭示和表征海洋环境演变的讯息,追溯海洋环境演变的历史以及预测将来的发展趋向。  相似文献   

海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用   总被引：2，自引：0，他引：2  

解兴伟  袁华茂  宋金明  李宁  李学刚  段丽琴  王越奇  任成喆 《地质论评》2019,65(3):671-688

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ~(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10~(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10~(-3)～30×10~(-3),Mo—U富集系数比1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10~(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。  相似文献   

70年来中国化学海洋学研究的主要进展   总被引：5，自引：3，他引：2  

宋金明  王启栋  张润  陈建芳  陈敏  徐忠胜 《海洋学报》2019,41(10):65-80

我国的海洋化学工作者通过70年来，特别是近30年来的化学海洋学研究，实现了我国与世界先进水平进入同步发展的快车道，其显著的特点是:(1)化学海洋学研究从元素地球化学分布系统转向了以揭示深层次海洋生物地球化学过程为核心的研究；(2)化学海洋学研究实现了多领域、多视点的综合交叉研究；(3)更加关注了人为影响与自然变化共同作用下的海洋生态环境变化研究，对近海和海岸带而言，更加注重从海陆统筹一体化角度探析化学物质的分布迁移特征。本文从生源要素的海洋生物地球化学过程、微/痕量元素与同位素的海洋化学研究、生物过程作用下的化学海洋学过程等角度，重点总结归纳和分析了30年来我国海洋化学研究的重要进展和发展状况，以期对化学海洋学的进一步研究提供借鉴和启迪。  相似文献   

离线固相萃取螯合富集分离-ICP-MS测定海水中的稀土元素   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘瑶  宋金明  林强  于颖  孙玲玲  温廷宇 《海洋科学》2017,41(9):34-40

通过测定条件优化、方法比对等实验建立了一种固相萃取小柱离线螯合富集分离电感耦合等离子体质谱仪测定海水中稀土元素的方法。海水样品通过调节p H后,进入VAC ELUT SPS24 Agilent圆形固相萃取装置,其主要基体物质的去除率高于97%;萃取富集的优化条件是海水样品p H 4.0~7.0,海水进入萃取柱速率2 m L/min,硝酸洗脱液浓度为1 mol/L;方法对稀土元素的加标回收率为83%~108%,14种稀土元素的检出限为0.057~0.613 ng/L,RSD10%;该方法与氢氧化铁共沉淀法富集稀土元素比对测定结果一致,方法具有准确度与精密度高、操作简便快速等优点,可用于海水样品中稀土元素的定量精确测量。  相似文献   

水环境中的信息有机物与“水域生态讯息学”的提出     

张倩  宋金明  李学刚  袁华茂  李宁  段丽琴  曲宝晓  康绪明 《海洋科学》2017,41(3):138-150

信息有机物(或化感物质)系指存在于自然环境,对生物物种或生物类群生存和生长有促进或抑制作用,并能通过调控生物丰度与群落结构来影响生态系统和生态环境的微痕量有机物。目前已知的信息有机物大多是分子质量小于10~4Da的醇、酚、萜、酯、多肽等小分子物质,它们随水体迁移扩散,通过控制酶活性或光合系统等途径影响目标生物生存生长,作用强度受微生物分解和营养水平等多种因素影响。水体中信息有机物一般是通过有机溶剂萃取或固相萃取富集后用色质联用鉴定结构并测定含量。本文系统总结了近年来水环境中信息有机物及其检测方法的主要研究进展,归纳总结了高效灵敏的水体信息有机物检测方法,阐述了水环境中信息有机物种类、结构、作用机制及其对水域生态学的意义,在此基础上,提出了"水域生态讯息学"的新概念,诠释了"水域生态讯息学"的内涵,这对于拓展生态学研究内容,揭示水生生物学发生机制,持续利用水生生物资源具有重要的科学意义和实际价值。  相似文献   

海上溢油油膜厚度实验室模拟和理论模型对比研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴晓丹  宋金明  李学刚  袁华茂  李宁 《海洋工程》2011,29(4):92-96

溢油量是衡量溢油规模的关键指标,是处理溢油事故的重要依据。油膜厚度是确定溢油量的基本前提,是一个尚未解决的国际难题。实验室中模拟了不同阶段和不同环境条件下扩展油膜的厚度变化特征。结果表明,实验室模拟与理论模型分析具有基本一致的变化趋势,扩展速度与扩展时间成反比;温度是影响油膜厚度的重要因素,相同条件下,温度越高,油膜厚度越小;海水盐度会影响溢油扩展,但这种影响并未延伸到对油膜厚度的控制上。由于实验室模拟限定在平静海面条件下,并未考虑风和海流等扩展中不容忽视的因素,故与理论构建模型相比系数相差较大。通过对比分析,前期构建的理论模型更能准确地反映海洋溢油的实际情况,加之在实例验证中的较高准确性,该模型具有业务化实施和广泛推广的潜力。  相似文献   

胶州湾沉积物中氮与磷的来源及其生物地球化学特征   总被引：34，自引：9，他引：25  

李学刚  宋金明  李宁  袁华茂  高学鲁 《海洋与湖沼》2005,36(6):562-571

通过对比分析和相关分析对沉积物中氮、磷含量、OC∶TN、TN∶TP进行了研究,探讨了胶州湾沉积物中氮、磷的来源及其生物地球化学特征.研究表明,胶州湾表层沉积物中总氮、总磷的变化趋势一致,即从湾内到湾外含量依次降低,其中总氮依次为0.41、0.25、0.20mg/g,总磷的含量依次为0.29、0.24、0.22mg/g.在整个柱状样中总氮、总磷平均含量的变化也和表层基本一致,有机氮在大部分层次占总氮的50%-70%,无机磷所占总磷的比例一般大于60%.根据沉积物OC∶TN比、氮、磷的垂直分布可以判断湾内和湾口沉积物中的氮主要是陆源的,海洋自生的氮分别占28.9%和13.1%,湾外的氮主要是自生的,海洋自生的氮占62.1%.与氮相比,磷主要是陆源的,但在湾外海洋自生磷的比例明显高于湾内.悬浮颗粒物的组成也证明了湾内沉积物中氮、磷主要是陆源的.沉积物中OC∶TN值的垂直变化也反映了近年来胶州湾物质来源的变化特征,即河流来沙急剧减少,沿岸倾倒垃圾不断增多,后者已经取代前者成为胶州湾主要的沉积物来源.另外,沉积物中TN和TN∶TP的垂直变化也和近年来胶州湾水体中营养盐含量的变化相一致.胶州湾不同地区氮、磷的沉积通量相差很大,湾口的沉积通量最大,而湾外的沉积通量最小;在表层沉积物中,氮的矿化速率高于磷,有机磷的矿化速率大于无机磷,但有机氮的矿化速率并不一定大于无机氮.OC、pH、Eh、Es等环境因素影响氮、磷的矿化,但在不同海区影响程度并不相同.  相似文献