长江口及邻近海域颗粒态及溶解态硅稳定同位素的ICP-MS测定及分布研究

摘要

本文通过Mg(OH)2-阳离子交换树脂法对样品中的硅元素进行富集分离，并采用单接收器电感耦合等离子质谱仪测定了长江口及邻近东海区域中溶解态和颗粒态样品中硅稳定同位素的组成。通过以上研究，初步认识研究区域内硅稳定同位素的分布特征及其与相关生物化学因子之间的联系，为今后深入研究长江口及邻近海区的初级生产力变化、水团运动等生物地球化学过程提供一些帮助。 在质谱仪中分辨率工作条件下，硅同位素质量峰可以和相邻多原子干扰峰完全分开，确保了测量信号的准确性。通过对质谱仪进样条件、检测条件和数据处理条件的选择，采取增加测量次数的方法抵偿系统瞬间波动造成的偏差，通过增加质量窗口扫描范围可以避免质量漂移对测量信号的影响。在最佳分析条件下，硅同位素标准物质的比值重复测量精密度RSD小于0.05﹪，硅同位素标准物质GBW04421 和GBW04422的δ<,29>Si和δ<,30>8i值长期重现性分析结果分别为-0.04±0.04‰，-0.06±0.06‰和-142±0.12‰，-2.71±0/1‰(1σ)，与相关文献中报道的结果范围一致(Ding et al，2005)。 完善了溶解态样品的Mg(OH)2-阳离子交换树脂的预处理方法，对共沉淀引发剂加入量、沉淀离心条件和样品体积等条件进行优化选择。结果表明通过该预处理方法可以将样品中存在大量杂质离子与硅元素分离开来，并且对硅进行有效富集，富集倍数可达50倍。不同基体水样加标回收率均在99～105﹪之间，方法检出限为0.16σmol/L。实验结果表明，本方法中的各个步骤不会引起硅同位素分馏的发生。@2 2006.08至2007.03月份间徐六泾定点站溶解态硅53-Si值的月季变化范围在+1.25‰～+3.17‰，平均值为+2.17±0.73‰，高于世界其他淡水河流的溶解态δ<'30>si值。δ<'30>Si与DSi含量之间具有显著正相关性，可能与长江流域岩石化学风化条件以及支流对干流的贡献程度有一定的关系。 在2005年8月长江口航次调查范围内，浮游植物生长吸收所需要的溶解态硅酸盐主要来自于长江冲淡水的输送。浮游植物生长吸收对硅同位素的分馏作用，导致表层溶解态硅同位素δ<'30>si值高于底层。由于影响硅同位素组成530si的因素较为复杂，溶解态δ<'30>Si与DSi之间未显示具有相关性。悬浮颗粒物样品δ<'30>Si值与DSi之间显著的正相关性表明浮游植物对硅酸盐的吸收利用水平越高，硅同位素在生源硅体内的分馏程度越大。根据理想条件下的开阔稳态模型计算，长江口区域生源硅的分馏因子ε=1.95±0.73‰。 2006年8月长江口及邻近东海区域调查结果发现，表层溶解态δ<'30>Si与硅藻类浮游植物的生长水平有关，同时表明，在整个区域的表层存在不同来源水团对当地溶解态硅的持续输送。在低氧区由于生源颗粒物在底层的降解程度较高，引起的硅同位素δ<'30>Si值升高的程度也越明显。在浮游植物生长水平较低的区域，溶解态硅同位素组成可能能够用于指示水团特征。总体来水，外海水的溶解态硅同位素组成δ<'30>Si值较低，为+0.6‰～+1.5‰；沿岸淡水系的溶解态硅同位素δ<'30>Si较高，约在为+2.89‰～-3.21‰。

目录

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英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1引言

1.2硅元素与海洋生物地球化学循环

1.3硅稳定同位素

1.4本论文的研究意义和目的

第二章实验部分

2.1引言

2.2仪器分析方法

2.3标准样品测量精密度及准确度

2.4 Mg(OH)2共沉淀——阳离子交换树脂法

2.5前处理方法对同位素比值影响分析

2.6测量方法

2.7实验方法小结

第三章研究区域和研究方法

3.1研究区域

3.2研究方法

第四章徐六泾定点站硅同位素变化

4.1月季变化特征

4.2长江溶解态δ30Si的来源及控制因素

4.3小结

第五章2005年8月长江口区域硅同位素分布

5.1调查区域平面分布特征

5.2硅同位素及相关因素之间的相关性分析

5.3长江口硅同位素生物地球化学行为

5.4小结

第六章2006年8月长江口及邻近东海区域硅同位素分布

6.1硅同位素测量结果

6.2调查区平面分布特征

6.3硅同位素及相关因素之间的相关性分析

6.4溶解态硅同位素分布讨论

6.5与世界其他海区的对比

6.6小结

第七章结论

7.1主要结论

7.2进步、不足与展望

参考文献

致谢

附录1主要缩略语

附录2　硕士期间发表论文