溶解无机碳稳定同位素分析样品的前处理方法及其在黄渤海的应用
发布时间：2020-12-09 12:16
在海洋生态系统中,溶解无机碳稳定同位素（δ13CDIC）可以提供有效的碳的源、汇信息,进而可以提供人为和自然输入对生态系统的作用。黄渤海作为我国重要的陆架边缘海系统,其生物地球化学特征的变化一方面深刻反映了外部海洋和大气变动对海洋环境的影响,同时也体现了人类活动对黄渤海环境要素分布特征变化的影响。本论文通过对海水δ13CDIC前处理方法的探索,并通过对基于光腔衰荡光谱技术（CRDS）的Picarro G2121-i型CO2同位素分析仪进行的二次开发与利用,最终确立了一种基于“气体法”的δ13CDIC前处理方法,自主设计并优化了一套海水中溶解无机碳（DIC）稳定同位素的前处理装置,实现了海水δ13CDIC的精准测定。在整个前处理及测定过程中,通过向海水样品中添加磷酸并在高纯氮气的吹扫下使用气体采样袋收集其酸化产生的C02气体,随后将气体采样袋连接Picarro G2121-i型仪器进行海水δ13CDIC的测定。海水样品中DIC转化的C02气体能否被有效收集,是影响δ13CDIC测定准确度的关键,因此本论文将回收率作为衡量测定方法准确度的重要指标。我们首先确定了室温条件下前处理过程中海水样...
【文章来源】： 刘朔江 山东大学
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?１９８８至２００２年间ＡＬＯＨＡ站海表ＤＩＣ和大气Ｃ〇２的５１３Ｃ值的时间序列???
山东大学硕士学位论文???陆地Ｃ３植物的Ｓｌ３Ｃ值最低，平均值约－２７％。（ＦｒｙａｎｄＳｈｅｌＴ，１９８９ｈ其次为ＣＡＭ植物，??５１３Ｃ平均值约为－１７％〇（Ｓｍｉｔｈ?ａｎｄ?Ｅｐｓｔｅｉｎ，?１９７１）；最高的为Ｃ４植物，平均值约为??－１４％〇（ＳｍｉｔｈａｎｄＥｐｓｔｅｉｎ，１９７１）。在近岸海域，陆地输送的有机物以Ｃ３植物为主，但由??于海洋藻类与陆地植物所利用的碳源不同，海洋藻类有机碳的５１３Ｃ值均值约为??々（ｍｄＧｏｅｒｉｃｋｅ?ａｎｄ?Ｆｒｙ，?１９９４）。图１－２给出了海洋和陆地植物不同碳源以及动力学分馏??过程对稳定碳同位素的影响。??ＣＡＭ植物??????ｊ？＾?淡水?ＤＩＣ??Ｃ４植物??－３０％〇?－２０％。?－１０％〇?０％〇?＋４％〇??ｒｐ￣￣Ｉ—Ｉ￣￣￣ｒｉ￣￣Ｉ￣￣￣￣￣￣ｒｉ￣￣ｉ￣￣ｉ￣￣ｉ￣ｉ??ｊ?？??陆地Ｃ３植物?海洋浮游植物?气Ａ＝?￣８°＾－海洋ＤＩＣ??Ｃ０２???Ａ＝?－２０％〇???Ｚ＼＝?－２０％〇??图１－２不同物质的ＳｎＣ值及分馏过程（Ｈｏｅｆｓ，２００９）。??Ｆｉｇ．?１－２?６，３Ｃ?ａｎｄ?ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ?（Ｈｏｅｆｓ，?２００９）．??１．１．３溶解无机碳稳定同位素的生物地球化学过程概况??ＳＩ３Ｃｄｉｃ的变化不仅受控于１．１．２节所提到的ＤＩＣ不同形态与大气Ｃ０２之间的同位素??分馏效应，还受控于海洋系统中ＤＩＣ的生物地球化学循环过程。这两者相互结合，共同??影响着
偏正，而浮游植物合成的有机碳的５Ｉ３Ｃ值明显低于海水的??５ｕＣｄｉｃ值。根据Ｇｏｅｒｉｃｋｅ?ａｎｄ?Ｆｒｙ?（１９９４）的调查结果，海洋有机物的５１３Ｃ值变化范围从??低纬度地区？－２０％。降低至中纬度地区的一３０％。。随着水深增加，光合作用减弱，一部分??从表层海水沉降下来的有机碳降解产生富集１２Ｃ的Ｃ０２，因此使得下层海水中５１３Ｃｄｉｃ??值逐渐偏负，一般在溶解氧最小值区域达到最负值，由于呼吸／矿化作用时放出了大量??的ＤＩＣ和营养盐，在该区域ＤＩＣ和磷酸盐浓度也达到最大值（图１－３）。随着深度的再度??增加，大洋的深层环流对底层水进行了补充，使得ＳｕＣＤｌｃ值又会增加，随后达到一定??深度后基本恒定（Ｋｒｏｏｐｎｉｃｋ，１９８５）。另外，有研宄显示，在碳酸钙沉淀的形成过程中，??仅有很少部分的１３（！；发生了分循（２１１３１＾贫３１．，１９９５）。??在近岸海域，其中的物理和生物地球化学过程远比开阔大洋复杂，淡水输入、生物??作用、海－气交换都影响着Ｓ１３ＣＤＩＣ的分布。例如在河口区，由于陆源水的输入，通常情??况下河海水的物理混合会主导５１３Ｃｄｉｃ的分布（Ｓａｍａｎｔａ?ｅｔ?ａｌ．，２０１５；?Ｓｕ?ｅｔ?ａｌ．，２０１９）。由于??陆源水对ｌ３Ｃ是贫化的，因此在受陆源水输入影响的近岸海域ＳＩ３ＣＤＩＣ值通常比开阔大洋??要低一些（Ｂｕｒｔ?ｅｔ?ａｌ．，２０１６）。??ＩＣ〇２?（ＭＭＯＬＥ／ＫＧ）?〇２（／ｉＭＯＬＥ／ＫＧ）??２０００?２２００?２４００?０?１Ｑ０?２００?３００??［ｍｉ?＼?－??－Ｌ?■??〇?１０?３０?Ｃｉ?Ｉ??Ｔｔ陳（＊ＣＩ?°?＜??ｃｌ?１
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为[J]. 叶君,姚鹏,徐亚宏,王金鹏,赵彬. 海洋学报. 2019(04)
[2]北京市和厦门市大气CO2浓度及δ13C值变化特征[J]. 冯雪,王森,牛振川. 地球环境学报. 2018(04)
[3]Exploring seasonal acidification in the Yellow Sea[J]. Weidong ZHAI. Science China(Earth Sciences). 2018(06)
[4]Gas Bench Ⅱ-IRMS磷酸法在线测定水中溶解无机碳碳同位素分析条件及影响因素[J]. 唐伟,王华,蓝高勇,杨会,吴夏,涂林玲,应启和. 中国岩溶. 2017(03)
[5]我国近海藻华灾害现状、演变趋势与应对策略[J]. 于仁成,刘东艳. 中国科学院院刊. 2016(10)
[6]渤海夏季溶解氧与表观耗氧量年际变化时空模态[J]. 石强. 应用海洋学学报. 2016(02)
[7]不同预处理方法对水中溶解无机碳碳同位素的影响[J]. 杨会,王华,吴夏,唐伟,涂林玲,应启和. 地质学报. 2015(S1)
[8]水样中溶解性无机碳同位素测试前处理方法对比研究[J]. 吴夏,涂林玲,杨会,王华,朱晓燕,张美良. 岩矿测试. 2013(04)
[9]不同方法萃取的溶解无机碳的δ13C值比较分析[J]. 孙海龙,刘再华,晏浩,杨睿,曾成,王海静. 中国岩溶. 2013(01)
[10]河口水体中溶解CO2及其稳定同位素在线同时测定的技术研究——吹扫-EA-IRMS联用法[J]. 陈锦芳,曹建平,纪丽红. 地球与环境. 2012(04)
本文编号：2906849
【文章来源】： 刘朔江 山东大学
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?１９８８至２００２年间ＡＬＯＨＡ站海表ＤＩＣ和大气Ｃ〇２的５１３Ｃ值的时间序列???
山东大学硕士学位论文???陆地Ｃ３植物的Ｓｌ３Ｃ值最低，平均值约－２７％。（ＦｒｙａｎｄＳｈｅｌＴ，１９８９ｈ其次为ＣＡＭ植物，??５１３Ｃ平均值约为－１７％〇（Ｓｍｉｔｈ?ａｎｄ?Ｅｐｓｔｅｉｎ，?１９７１）；最高的为Ｃ４植物，平均值约为??－１４％〇（ＳｍｉｔｈａｎｄＥｐｓｔｅｉｎ，１９７１）。在近岸海域，陆地输送的有机物以Ｃ３植物为主，但由??于海洋藻类与陆地植物所利用的碳源不同，海洋藻类有机碳的５１３Ｃ值均值约为??々（ｍｄＧｏｅｒｉｃｋｅ?ａｎｄ?Ｆｒｙ，?１９９４）。图１－２给出了海洋和陆地植物不同碳源以及动力学分馏??过程对稳定碳同位素的影响。??ＣＡＭ植物??????ｊ？＾?淡水?ＤＩＣ??Ｃ４植物??－３０％〇?－２０％。?－１０％〇?０％〇?＋４％〇??ｒｐ￣￣Ｉ—Ｉ￣￣￣ｒｉ￣￣Ｉ￣￣￣￣￣￣ｒｉ￣￣ｉ￣￣ｉ￣￣ｉ￣ｉ??ｊ?？??陆地Ｃ３植物?海洋浮游植物?气Ａ＝?￣８°＾－海洋ＤＩＣ??Ｃ０２???Ａ＝?－２０％〇???Ｚ＼＝?－２０％〇??图１－２不同物质的ＳｎＣ值及分馏过程（Ｈｏｅｆｓ，２００９）。??Ｆｉｇ．?１－２?６，３Ｃ?ａｎｄ?ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ?（Ｈｏｅｆｓ，?２００９）．??１．１．３溶解无机碳稳定同位素的生物地球化学过程概况??ＳＩ３Ｃｄｉｃ的变化不仅受控于１．１．２节所提到的ＤＩＣ不同形态与大气Ｃ０２之间的同位素??分馏效应，还受控于海洋系统中ＤＩＣ的生物地球化学循环过程。这两者相互结合，共同??影响着
偏正，而浮游植物合成的有机碳的５Ｉ３Ｃ值明显低于海水的??５ｕＣｄｉｃ值。根据Ｇｏｅｒｉｃｋｅ?ａｎｄ?Ｆｒｙ?（１９９４）的调查结果，海洋有机物的５１３Ｃ值变化范围从??低纬度地区？－２０％。降低至中纬度地区的一３０％。。随着水深增加，光合作用减弱，一部分??从表层海水沉降下来的有机碳降解产生富集１２Ｃ的Ｃ０２，因此使得下层海水中５１３Ｃｄｉｃ??值逐渐偏负，一般在溶解氧最小值区域达到最负值，由于呼吸／矿化作用时放出了大量??的ＤＩＣ和营养盐，在该区域ＤＩＣ和磷酸盐浓度也达到最大值（图１－３）。随着深度的再度??增加，大洋的深层环流对底层水进行了补充，使得ＳｕＣＤｌｃ值又会增加，随后达到一定??深度后基本恒定（Ｋｒｏｏｐｎｉｃｋ，１９８５）。另外，有研宄显示，在碳酸钙沉淀的形成过程中，??仅有很少部分的１３（！；发生了分循（２１１３１＾贫３１．，１９９５）。??在近岸海域，其中的物理和生物地球化学过程远比开阔大洋复杂，淡水输入、生物??作用、海－气交换都影响着Ｓ１３ＣＤＩＣ的分布。例如在河口区，由于陆源水的输入，通常情??况下河海水的物理混合会主导５１３Ｃｄｉｃ的分布（Ｓａｍａｎｔａ?ｅｔ?ａｌ．，２０１５；?Ｓｕ?ｅｔ?ａｌ．，２０１９）。由于??陆源水对ｌ３Ｃ是贫化的，因此在受陆源水输入影响的近岸海域ＳＩ３ＣＤＩＣ值通常比开阔大洋??要低一些（Ｂｕｒｔ?ｅｔ?ａｌ．，２０１６）。??ＩＣ〇２?（ＭＭＯＬＥ／ＫＧ）?〇２（／ｉＭＯＬＥ／ＫＧ）??２０００?２２００?２４００?０?１Ｑ０?２００?３００??［ｍｉ?＼?－??－Ｌ?■??〇?１０?３０?Ｃｉ?Ｉ??Ｔｔ陳（＊ＣＩ?°?＜??ｃｌ?１
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为[J]. 叶君,姚鹏,徐亚宏,王金鹏,赵彬. 海洋学报. 2019(04)
[2]北京市和厦门市大气CO2浓度及δ13C值变化特征[J]. 冯雪,王森,牛振川. 地球环境学报. 2018(04)
[3]Exploring seasonal acidification in the Yellow Sea[J]. Weidong ZHAI. Science China(Earth Sciences). 2018(06)
[4]Gas Bench Ⅱ-IRMS磷酸法在线测定水中溶解无机碳碳同位素分析条件及影响因素[J]. 唐伟,王华,蓝高勇,杨会,吴夏,涂林玲,应启和. 中国岩溶. 2017(03)
[5]我国近海藻华灾害现状、演变趋势与应对策略[J]. 于仁成,刘东艳. 中国科学院院刊. 2016(10)
[6]渤海夏季溶解氧与表观耗氧量年际变化时空模态[J]. 石强. 应用海洋学学报. 2016(02)
[7]不同预处理方法对水中溶解无机碳碳同位素的影响[J]. 杨会,王华,吴夏,唐伟,涂林玲,应启和. 地质学报. 2015(S1)
[8]水样中溶解性无机碳同位素测试前处理方法对比研究[J]. 吴夏,涂林玲,杨会,王华,朱晓燕,张美良. 岩矿测试. 2013(04)
[9]不同方法萃取的溶解无机碳的δ13C值比较分析[J]. 孙海龙,刘再华,晏浩,杨睿,曾成,王海静. 中国岩溶. 2013(01)
[10]河口水体中溶解CO2及其稳定同位素在线同时测定的技术研究——吹扫-EA-IRMS联用法[J]. 陈锦芳,曹建平,纪丽红. 地球与环境. 2012(04)
本文编号：2906849
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