大气颗粒物中碳官能团组分的NEXAFS分析

2010年1月14日及10月16-17日,在位于上海西北郊的上海应用物理研究所分粒径采集了大气颗粒物,并于2010年10月19-21日进行了采集样品和三种标准物质(草酸、蔗糖、石墨)的X射线近边吸收精细结构(NEXAFS)谱分析.发现在不同粒径及不同时间段(如昼、夜)的新采集的大气颗粒物中的C(1s)NEXAFS谱存在...     

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。     

碳、氮、氧稳定同位素生产技术现状及发展趋势

碳、氮、氧稳定同位素从分离成功至今已经走过了半个多世纪的历程;生产能力实现了从百克级实验室规模到数公斤级批量生产,以及百公斤级大规模生产三个阶段的跨越;而分离技术方面也实现了从热扩散法、色谱法、离子交换法为代表的第一代分离技术,以化学交换法、精馏法为代表的第二代分离技术,以及以物料循环利用、能源耦合、节能减排等技术创新为特点的第三代大规模生产技术的提升。当前,¹³C的生产全部是低温精馏法,¹⁵N的生产方法是NO/HNO₃化学交换法及NO低温精馏法,¹⁸O的生产方法是水精馏法、NO低温精馏法及O₂低温精馏法。这些分离方法共同的特点是在工艺上实现能源高度耦合、物料循环利用、达到了规模化生产,并实现了节能减排。今后,继续通过科技创新,开发环境友好、原料价廉易得、低能耗、低成本、大规模生产的分离技术将是稳定同位素分离产业不断发展的主旋律。     

稳定碳同位素技术在土壤根际激发效应研究中的应用

根际激发效应促进了碳氮元素在生态系统植物-土壤-微生物间的流转,维持着生态系统各组分间的养分平衡,并在土壤有机碳动态和稳定性方面起着重要的作用。稳定碳同位素作为一种天然的示踪剂,随着同位素分析技术的发展和完善,在土壤碳循环研究中得到广泛应用。采用稳定同位素示踪技术,能够有效量化植物对土壤有机质分解激发效应的方向和强度,揭示土壤根际激发效应的发生机制。本文对稳定同位素技术在根际激发效应的强度、影响因素和发生机制方面的应用进行阐述,并对稳定同位素技术在根际激发效应中的研究应用进行了展望。     

奥林匹克坝热液流体的来源:流体包裹体和稳定同位素的初步研究

根据包裹体和稳定同位素对奥林匹克坝热液流体的温度、成分和来源进行了研究。早期的磁铁矿、黄铁矿和菱铁矿组合是在近400℃条件下,从高δ~(18)O含量(10‰±)的流体中沉淀出来。相反,赤铁矿及含矿角砾岩则是在较低的温度条件(200—400℃),以低δ~(18)O含量(<9‰)的流体中形成。 冷冻法测定表明,溶液的盐度变化大。在两相包裹体中盐度最小值相当于7.3％NaCl,最大值为相当于23.7%NaCl。在石盐饱和的三相包裹体中盐度高达相当于42%NaCl。包裹体的成分复杂,除NaGl外,还有CO_2、KCl、CaCl_2、FeCl_2、CaF_2等成分。 初步的研究表明至少有两种不同的流体参与了奥林匹克坝矿床的形成:早期岩浆水,形成磁铁矿,晚期表生水(海水,封闭的盆地水或地下水)沉淀出赤铁矿,与含矿角砾岩相伴生。     

利用石生苔藓中硫同位素示踪大气硫源的变化规律

为探讨石生苔藓硫同位素组成特征对区域性大气硫源的指示作用,连续两年采集鄱阳湖生态经济区内的石生苔藓样品,测定δ³⁴S值;并结合已有的雨水、煤的硫同位素值等相关研究数据进行对比分析。样品δ³⁴S值均偏正,平均为+4.9‰,取值范围为+1.9‰~+9.6‰;石生苔藓δ³⁴S值与空气中SO₂浓度呈负相关关系;南昌、抚州两市苔藓δ³⁴S值的取值范围与其对应城市大气降水δ³⁴S值的变化区间相接近;研究区内土壤相对富集重硫,且土壤中可溶性硫主要受大气硫沉降影响。结果表明,石生苔藓的硫同位素组成对区域性大气硫源具有指示意义,鄱阳湖生态经济区大气硫沉降的硫源主要来自人为成因硫和生物成因硫,可能还有远距离传输硫等其他硫源的影响。     

伊比利亚半岛碳质变沉积物中以角砾岩为主岩的铀矿床的成因:西班牙萨拉曼卡省Fé矿床的U-Pb地质年代和稳定同位素研究

伊比利亚半岛上铀矿化的主要矿床产在上元古界一下寒武统片岩-杂砂岩杂岩系的变沉积物中的断裂带和角砾岩带内。此杂岩系与花岗岩侵入体一道组成了伊比利亚高原华力西基底。这些矿床中最重要的矿床是Saelices矿床群中的Fe矿山(位于西班牙萨拉曼卡省Ciudad Rodrigo西北约10km处)。该矿床于1957年发现,1974年投产,其年产200tU_3O_8。现在的Fe矿山储量超过16 000t。 本文以U-Pb同进素地质年代,碳酸盐和硫化物的稳定同位素分析及以绿泥石分析为基础的地热数据等资料,探讨了Fe矿床的成因。     

用X射线吸收近边结构谱研究大气颗粒物中元素的种态

大气颗粒物中元素的种态研究,对评价其毒性和污染来源等有很重要的意义。本工作采集了不同地点和不同粒径的大气颗粒物样品,测定了样品中铬、锰、铜和锌的X射线吸收近边结构(XANES)谱,利用该谱分析了这些元素在颗粒物中的种态。结果显示,所采集的样品中铬主要以三价形式存在,锰主要以二价形式存在,铜也以二价形式存在,而锌主要以硫酸盐存在。用质子激发X射线荧光(PIXE)法测定了这些元素在样品中的浓度,观察到不同采样点和不同粒径的颗粒物中金属含量的差别,但未看到种态的这种变化。     

植物碳同位素组成的环境影响因素及在水分利用效率中的应用

碳同位素值（δ13C）综合反映了植物光合作用过程中气孔的传导和CO2的固定,可以作为植物在环境中生理机能变化的指标,应用于研究植物生理与生态环境之间的关系。本文主要讨论植物碳同位素组成在不同环境中的变化,并对影响程度和机理进行了探讨。降水、温度、光照、土壤盐度、大气CO2浓度等不同程度影响植物的气孔传导和CO2的固定,植物的δ13C值相应产生不同的变化。降水因素对δ13C值影响最明显,温度对δ13C值产生的影响较复杂。一般情况下,大气中CO2都是通过影响植物叶片的内外压力,造成植物碳同位素值的差异。由于δ13C值不仅可以反映植物在光合作用过程中水分的利用,而且,δ13C值与水分利用效率具有正相关性,因此,碳同位素技术应用于植物生态研究中。