天山北坡土壤有机碳δ~(13)C组成随海拔梯度的变化

本文选择天山北坡三工河流域作为研究区,基于碳稳定同位素技术,分析土壤有机碳(SOC)δ~(13)C值随降雨量的变化,研究不同海拔梯度土壤剖面δ~(13)C值随采样深度的变化。结果显示,三工河流域降雨量在300mm以下的采样点,SOCδ~(13)C值随降雨量的增加呈递减趋势(R2=0.97),而降雨量在300mm~500mm的采样点,δ~(13)C值随降雨量变化不明显(R2=0.04);三工河流域纯C3植物采样点土壤剖面δ~(13)C值随采样深度呈现明显的富集效应,即土壤剖面下层δ~(13)C值大于上层,其平均差值为1.01‰,与其他相关区域研究结果一致;而沙质荒漠和土质荒漠采样点剖面下层与上层SOCδ~(13)C平均差值为4.33‰,其变化趋势与纯C3植物采样点相反,且其表层δ~(13)C值接近C4植物来源,底层接近C3植物来源,推断其地上历史植被可能经历了由C3到C4的演替过程。     

粤北棉花坑铀矿床深部矿体矿化剂CO_2来源探讨

棉花坑铀矿床是我国华南重要的大型花岗岩型铀矿床,该矿床碳酸盐化与铀矿化关系密切,本研究对棉花坑铀矿床深部矿体不同期次的方解石进行碳、氧同位素分析。该矿床矿前期、成矿期、矿后期都发育方解石,从早到晚,方解石的δ~(13)C_(PDB)值有明显降低的趋势,而δ~(18)O_(SMOW)值矿前期最低,成矿期与矿后期方解石的δ~(18)O_(SMOW)值变化范围与平均值相似。棉花坑矿床矿前期方解石δ~(13)C_(PDB)为-4.9‰~-6.0‰,平均值为-5.5‰,与幔源的CO_2的碳同位素变化范围和平均值相似,而成矿期与矿后期由于CO_2发生脱气作用引起同位素分馏而降低,表明该矿床成矿流体中的碳来自地幔去气作用,方解石的δ~(13)C_(PDB)-δ~(18)O_(SMOW)组成呈负相关关系,进一步证实棉花坑铀矿床成矿流体中CO_2矿化剂由地幔去气作用形成。     

环境同位素示踪法的农业应用

对环境同位素示踪法的相关农业应用研究的基本原理、一般模式和常用公式进行了概述。其内容包括：^13C自然丰度变异δ^13C对植物光合作用途径鉴别，植物水分利用效率测定，土壤有机质周转研究和能量饲料利用率评估；δD在植物不同水源的利用率测定中的应用；δ^15N在作物固氮量的测定和自然界氮循环研究中的应用。     

稳定碳同位素技术在生态系统研究中的应用

稳定碳同位素技术因具有示踪、整合和指示功能,检测快速、准确,在生态学、水文学和地球科学研究领域中得到了广泛应用。本文综述了稳定碳同位素技术在土壤碳循环、植物生理生态反应、树木对气候变化的响应、同位素模型等研究领域的新应用,发现在环境因子和基因型之间的交互作用对δ¹³C的影响、水分利用效率对多因素相互作用的响应、多同位素源分析模型不确定性等方面还有一些问题亟待解决,期望本文对稳定碳同位素在生态系统中应用现状、存在问题以及前景展望方面的总结对今后的相关研究有所裨益。     

用碳稳定同位素估算大气细颗粒物中多环芳烃的来源

建立了用碳稳定同位素比估算大气颗粒物中多环芳烃（PAHs）的方法,该方法包括二氯甲烷提取、薄层色谱纯化和气相色谱-燃烧系统-同位素质谱测定碳稳定同位素组成(δ¹³C);并用该方法对上海市大气颗粒物PM_2.5中PAHs的来源进行估算。结果表明:采样点PM_2.5中PAHs的δ¹³C值随着分子量的增加而减小;与潜在污染源中相应值相比,更接近于燃煤和生物质燃烧的相应值,表明采样点处PM_2.5中的PAHs受燃煤和生物质燃烧的影响大于机动车尾气。PAHs来自燃煤、机动车尾气和生物质的贡献分别为3%-21%、29%-33%和46%-67%。这一结果与采样点的特殊环境一致,表明碳稳定同位素比能够定量估算大气细颗粒物中PAHs的来源。     

亚东—谷露断裂带中北段地热流体碳硫硼同位素特征

亚东—谷露断裂带中北段地热系统深循环过程十分复杂,对该区域地热资源的评估具有较大影响。加深对地热水起源、演化和循环过程的研究,对地热资源的勘探和开发具有较大的意义。地热流体中碳硫硼稳定同位素特征分析是研究地热水来源、地热水循环深度和地热水作用过程的方法之一。对亚东—谷露断裂带中北段地热水进行了系统性采样,测量了碳硫硼同位素。进行了碳硫硼同位素分析,结果显示：稳定同位素特征源于地热流体对围岩和地层的淋滤作用和水-岩相互作用。该地热系统中碳的主要来源为碳酸盐的溶解,与区域上分布的碳酸盐地层有关。谷露和续迈地热田δ³⁴S具有较大的分散性,显示出硫来源的非单一性,δ³⁴S均在大气碳酸盐和蒸发碳酸盐范围内,δ³⁴S同位素的来源为大气降水和热储层中的硫酸盐矿物。谷露地热田具有较低的δ¹¹B值和较低的Cl/B比值,较高的硼含量,且硼含量和硼同位素值相对集中,表明硼主要源于地热流体对围岩的淋滤作用。大气降水和冰雪融水中硼含量极少,主要起到对地热水中硼含量的稀释作用,不改变地热水中的δ¹¹B值。...     

脉状方解石及其流体包裹体的同位素组成:对确定古水文系统、构造事件和矿脉形成过程的意义

确定了构造活动区发育的第三纪矿脉系统中方解石的同位素组成及其流体包裹体的氘含量。矿脉系统由3组不同走向的方解石脉(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)组成,根据穿切关系确定了它们的相对年龄。每组脉具有其特征的方解石δ~(18)O和δ~(13)C值:第Ⅰ组为-7.9‰和+1.59‰;第Ⅱ组为-15.3‰和+0.54‰;第Ⅲ组为-15.9‰和+1.73‰,而最老的一组(Ⅰ)的流体包裹体δD(-23.9‰)与以色列海岸平原雨水和地下水的流体包裹体δD相似,最年轻的一组(Ⅲ)的δD值(-49.6‰)与Hermon山的雨水和地下水的相似,可以认为δD的差异是由于同位素“高程效应”造成的。结论是,水文系统的主要变化与Hermon山区的形成及其高程有关,利用大气降水中δ~(18)O和δD之间的关系计算了第Ⅰ组(35℃)第第Ⅱ组(64℃)矿脉的形成温度,形成温度表明本区矿脉发生在浅部(1.7km)。方解石δ~(18)C表明,围岩是脉状方解石的来源,并且由于压力释放δ~(13)C有约1‰的变化。根据方解石的溶解度取决于压力和造成水力压裂及压力下降后不断增加的孔隙压力循环,讨论了矿脉形成的比较普遍的模式。     

相山云际矿床铀成矿流体同位素特征及成因

通过对相山矿田云际矿床成矿期脉石矿物方解石C、O同位素及其流体包裹体He、Ar同位素组成测试研究,探讨了矿床铀成矿流体来源。分析测试结果表明,方解石的δ~(13)C_(V-PDB)和δ~(18)O_(V-SMOW)值分别为-9.4‰~-3.1‰和4.7‰~15.4‰,成矿流体中的碳主要来源于地幔;方解石流体包裹体的★~3He/~4He值为0.061 5~0.376 0 Ra,明显高于地壳特征值(0.01~0.05 Ra),显示出地幔流体与地壳流体混合特征;~(40)Ar/~(36)Ar值为314.4~334.1,略高于大气Ar的同位素组成(~(40)Ar/~(36)Ar=295.5),说明成矿流体中存在大气降水成分,并有地幔Ar的加入。综合分析认为云际矿床铀成矿流体为深源成因,其来源具有壳幔混合的特点。     

稳定同位素分析技术在农田生态系统土壤碳循环中的应用

加强农田土壤碳动态变化过程和调控机制的认识,对于深入认识陆地生态系统碳循环过程和准确估算全球碳平衡有着重要意义。稳定碳同位素作为一种天然的示踪物,较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在农田生态系统土壤碳循环研究中得到广泛应用。采用稳定碳同位素自然丰度法或示踪技术,研究农田生态系统大气一作物一土壤连续体中碳同位素变化规律,能够较真实地反映土壤有机碳的累积及其分解转化过程。本文概述了农田生态系统碳素循环诸过程中的^13同位素分馏机制,稳定碳同位素质谱分析技术的基本原理与方法,以及近年稳定碳同位素自然丰度或示踪法在农田生态系统土壤碳循环研究中的一些应用实例,并针对当前研究存在的问题进行总结。     

稳定碳同位素技术在生态系统研究中的应用

稳定碳同位素技术因具有示踪、整合和指示功能,检测快速、准确,在生态学、水文学和地球科学研究领域中得到了广泛应用。本文综述了稳定碳同位素技术在土壤碳循环、植物生理生态反应、树木对气候变化的响应、同位素模型等研究领域的新应用,发现在环境因子和基因型之间的交互作用对δ~(13)C的影响、水分利用效率对多因素相互作用的响应、多同位素源分析模型不确定性等方面还有一些问题亟待解决,期望本文对稳定碳同位素在生态系统中应用现状、存在问题以及前景展望方面的总结对今后的相关研究有所裨益。     

湖泊沉积物中污染有机质及碳酸盐的δ13C影响因素分析

摘要：本文以松嫩平原湖泊表层沉积为研究对象。通过对沉积物有机质正构烷烃组分的分析,了解湖泊中有机质的来源和沉积环境。结合湖泊水介质和沉积物特征,综合分析了沉积物有机质和碳酸盐碳同位素组成的影响因素。结果显示出湖泊沉积物中不同有机质类型对碳同位素组成有较大的作用,生物有机质的大量输入使碳酸盐的碳同位素组成明显偏轻,而石油类污染的输入对应于碳酸盐中的碳同位素组成稍偏重。     

Stable isotopes applied as water tracers for infiltration experiment

The δD and δ18O vertical profiles of soil water were measured prior to and after a rainfall event.Mechanisms of soil water movement were deciphered by comparing the soil water isotope profiles with the isotopic composition of precipitation.The results show that evaporation at the upper depth led to enrichment of the heavy isotopes.Compared to the loess profile,the shallow soil water of sand profile is relatively enriched in D and 18O due to macro-pore and low water-holding capacity.The precipitation is infiltrated into soil in piston mode,accompanied with significant mixing of older soil water.The preferential fluid flow in loess was observed at depths of 0-20 cm,caused by cracks in the depths.The hydrogen and oxygen isotopic compositions in outflow are close to the precipitation,which shows a mixing of the precipitation and old soil water,and indicates that the isotopic composition of outflow water is mainly controlled by that of the precipitation.The δD and δ18O in outflow decreased with time until stable δ values of outflow are close to those of the precipitation.     

松嫩平原湖泊沉积物中有机质及碳酸盐中δ（^13C）影响因素分析

以松嫩平原西部湖泊表层沉积为研究对象,通过对沉积物有机质正构烷烃组分的分析,了解了湖泊中有机质的来源和沉积环境。结合湖泊水介质和沉积物特征,综合分析了沉积物有机质对碳酸盐中碳同位素组成的影响。结果显示,湖泊沉积物中不同有机质类型对碳同位素组成有较大影响,生物有机质的大量输入使碳酸盐中碳同位素组成明显偏轻,而石油类污染物的输入对应于碳酸盐中的碳同位素组成稍偏重。     

Carbon and Oxygen Isotope Separation by Plasma Chemical Reactions in Carbon Monoxide Glow Discharge

The separation of carbon and oxygen isotopes in CO glow discharge has been studied. The isotope enrichment in the products was measured by quadru-pole mass spectrometer. The reaction yield and empirical formula of solid phase products were determined by the gas-volumetric analysis. The stable products obtained in our experiment are CO₂ and solid polymers formed on the discharge wall. The polymer consists of both carbon and oxygen and the oxygen/carbon mole ratio in the polymer is 0.35±0.05. The isotope enrichment coefficients show a strong negative dependence on discharge current though the relative reaction yields have an opposite tendency. Consequently, the maximum isotope enrichment coefficients for ¹³C in wall deposit of 2.31 and for ¹⁸O in CO₂ of 1.37 are obtained when the discharge current and the reaction yields are minimum in our experimental range. The experimental results of isotope enrichment have been compared with theoretical values estimated by an analytical model of literature. The dilution mechanism of the isotope enrichment of stable products is inferred from the isotopic distributions of ¹³C and ¹⁸O in products and theoretical predictions for isotope enrichment.     

DETERMINATION OF ~(13)C IN BREATH SAMPLE BY PIGE

This paper discusses a novel application of PIGE for the determination of 13C in breath sample. Samples of human breath, urea, glucose, benzamide, barium carbonate were analyzed against tank CO2 and graphite standard. An accuracy check of the 13C determination (with reference to mass spectrometric "True" results) gave a relative error of only- 0.4% for PIGE. The performance of different standard in this determination was assessed. Relative standard deviation for the determination of 13C isotopic abundance in breath samples were <20%. Then, if a 25% change is conservatively assumed observable in 13C abundance, an increase in 13C percent isotopic abundance from the natural 1.11% (average) to only 1.39% may be detected.     

植物菘蓝稳定碳同位素组成与生态因子的关系

采用气体同位素质谱法,对植物菘蓝的根和叶以及种植地土壤中稳定碳同位素组成进行了测定。在此基础上,通过相关回归分析考察了植物菘蓝的根和叶以及种植地土壤中稳定碳同位素与种植地的地理位置因子和气象因子的相关性。结果表明,菘蓝根中稳定碳同位素组成与纬度、经度、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日平均地温、日最高地温、日最低地温和日照时数不具有相关性,与海拔、平均气温、最高气温、最低气温有低度相关性;菘蓝叶中稳定碳同位素组成与经度、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日最高地温不具有相关性,与海拔和日照时数具有低度相关性,与纬度、平均气温、最高气温、最低气温、日平均地温、日最低地温具有中度相关性;种植地土壤与海拔、平均气温、最高气温、平均气压、最高气压、最低气压、相对湿度、降水量、日平均地温、日最高地温不具有相关性,与纬度、经度、最低气温、日最低地温和日照时数具有低度相关性。本研究成果为植物中碳同位素分馏作用的研究和稳定碳同位素作为植物菘蓝产地溯源的指标提供了理论依据。     

稳定同位素~(13)C标记乙醇

以Ba13CO3为原料,采用碳化锂方法制备乙炔,再经催化水合法和NaBH4还原,制备了13C-乙醇。考察了反应温度、助催化剂等合成工艺对产物收率的影响。设计的合成路线反应条件温和,总收率高于50%。产品经红外、色谱和核磁检测,化学纯度99%,13C同位素丰度95%,产物的同位素丰度相对原料而言降低3%。