生物地球化学

摘要： 勐野井钾盐矿是我国目前已发现的唯一一个古代固体钾盐矿。在生物地球化学和"深穿透"理论的指导下,在兰坪-思茅盆地勐野井钾盐矿区及周边开展了生物地球化学找钾技术方法的探索性研究。沿江城县勐野井钾盐矿区及周边一线,对71件乔木类植物叶子进行了样品采集,复杂的样品处理(洗涤、晾干、粉碎、消解),样品分析,数据处理和特征指标筛选,获得了研究区植物样品主量和微量组分含量背景值,初步圈定了异常区,与以往圈定的找钾远景区较吻合。该区生物地球化学找钾技术取得较好的效果,今后还需扩大采样区域,获得更多样本数据,将找钾特征指标及其异常值的阈值进一步补充完善。

摘要： 湿地是地球表面生物多样性最为丰富的生态景观之一,被誉为“地球之肾”“城市绿肺”。湿地领域研究和实践已成为近年来国际关注热点,为全面宏观了解湿地领域最新国际研究进展和发展态势,本文基于Web of Science核心合集中的SCIE和SSCI数据库,利用数据库自带分析工具、文本挖掘软件(Derwent Data Analyzer,DDA)和主题聚类模型K-means等,对近十五年(2006—2020年)发表的湿地领域相关文献进行计量分析和主题挖掘,分析维度包括发文量变化趋势、国家/地区分布、研究机构分布、论文被引频次、研究热点等。结果表明,2006—2020年,全球范围内湿地领域年度发文量呈稳定上升态势,且论文被引次数较高;发文量排前三的国家分别是美国、中国和英国,其中美国的发文量远超过其他国家,占比约20%,美国、英国不仅发文量全球领先,论文的影响力也较高;主要发文机构包括中国科学院、美国地质调查局、美国佛罗里达大学、美国路易斯安那州立大学和中国中山大学等;通过对近十五年湿地领域文献的标题和摘要进行主题词聚类分析,发现研究热点和研究方向主要集中在14个方面,包括人工湿地、生物多样性、碳循环与碳储量变化、湿地的生态响应、生物地球化学过程、生态水文过程、湿地管理、湿地物种丰富度、湿地物种入侵、微生物研究、湿地污染与修复、湿地地质演化、红树林物种组成与群落特征、湿地地质调查分类及评价等。

摘要： 为了评估海洋酸化和富营养化耦合作用对近海浮游生态环境的影响,本研究以天津市近岸海域浮游植物群落的生物地球化学指标为研究对象,分别采用一次性及连续培养的方式模拟自然水华及稳态条件,探究其对二氧化碳(CO_(2))和硝酸盐浓度变化及二者耦合作用的响应。实验条件设置如下:1)对照:二氧化碳分压p(CO_(2))40.53 Pa、无硝酸盐添加;2)酸化:p(CO_(2))101.3 Pa、无硝酸盐添加;3)加N:p(CO_(2))40.53 Pa、添加硝酸盐50μmol·L^(-1);4)酸化加N:p(CO_(2))101.3 Pa、添加硝酸盐50μmol·L^(-1)。实验结果表明,硝酸盐加富比酸化更加显著地促进浮游植物群落总叶绿素(Chl a)生物量及颗粒有机碳(POC)和颗粒有机氮(PON)积累,酸化和加N使浮游植物群落粒径大小升高。连续培养实验表明,酸化和N加富对Chl a、生物硅(BSi)、PON浓度、PON与颗粒有机磷(POP)比值(N/P)、POC与BSi比值(C/BSi)及沉降速率有协同交互作用,对POP和POC浓度及POC与PON比值(C/N)有拮抗性交互作用。在一次性培养后,酸化显著降低了浮游植物群落的沉降速率;而在连续培养后,酸化和N加富使浮游植物群落沉降速率显著升高。这些结果表明酸化和N加富对与近岸浮游植物相关的生物地球化学循环及在不同生长阶段的种群碳沉降存在不同的潜在影响及交互效应。

摘要： “四深”微生物是指深海、深地、深空和深时环境的微生物,特别是细菌、古菌、真菌、病毒等。人们对“四深”微生物的了解非常有限,是亟待突破的地球生物学前沿领域。“四深”微生物的研究对理解地球生命起源、界定生物圈的边界条件、促进地球科学与生命科学以及行星科学之间的交叉融合具有不可替代性的贡献。随着我国深海、深空、深地等重大工程计划的推进,一系列与“四深”微生物有关的前沿科学问题不断提出,包括地质微生物与气候环境的相互作用、地质微生物的生物安全与生态安全、地质微生物参与的隐匿地质过程等。特别是,“四深”环境活性氧自由基对微生物的影响、地质病毒对生物演化和地质过程的影响等前沿领域都亟待突破。活性氧自由基能对生物分子、细胞、组织和器官,乃至整个生物圈的演化以及微生物地质作用都产生重要影响。病毒引发了现代和近代诸多全球性疫情爆发,地质病毒则可能对生物的背景灭绝和大灭绝以及一些地质过程产生影响。

摘要： 环境污染微生物修复相比于物理化学修复方法,具有对环境扰动小、成本低等优点。多数情况下,由于污染环境中土著功能微生物的活性或数量较低,所以需要额外添加电子供体或电子受体来强化功能微生物的呼吸活性,但过量的添加势必会导致环境的二次污染。因此,寻找新的可以作为生物电子供体或电子受体而又对环境影响小的材料至关重要。腐殖质和矿物是自然界中生物地球化学循环的重要组成部分,影响着多种污染物在自然界中的迁移转化,同时也能够作为电子供体或电子受体参与微生物的呼吸作用进而强化污染物的去除。基于对国内外相关研究成果的归纳整理,本文综述和探讨了腐殖质、硫铁矿、锰矿石和磁铁矿等在微生物呼吸去除污染物中的研究情况,同时对未来的研究方向进行了总结和展望,为环境污染绿色修复提供新的思路。

摘要： 流域非点源磷污染的遗留效应是许多流域经过多年污染控制努力后水质仍未见成效的重要原因。本文综述了流域非点源磷污染遗留效应的形成过程机理、模型方法及对水质的影响。由于化肥施用等人为磷过量输入以及水文和生物地球化学滞后性,磷在土壤、沉积物、地下水等介质中大量累积,在人为扰动、气候变化等作用下,累积的遗留磷会重新释放/流失,因而成为受纳水体长期的污染源。数学模型是解析流域非点源磷污染遗留效应的主要方法,现行的模型仍以统计模型为主,其中ELEMeNT-P模型是唯一针对遗留效应问题研发的过程性模型。模型估算结果表明,很多流域的遗留磷是受纳水体磷污染的重要甚至主要原因,且其污染影响可长达数十年到数百年。总体而言,目前对流域非点源磷污染遗留效应的过程机制尚未完全明确,相关模型尚难以模拟遗留效应的时空分布特征。未来研究应深入探究流域遗留磷累积-释放-输移的动态过程机制,改进模型的水文和生物地球化学过程模块,强化模型的多时空尺度模拟功能及多重验证,以精确刻画流域遗留磷的污染贡献及其时空分布特征,为突破非点源磷污染治理困境提供关键科学依据。

摘要： 在研究北美休伦湖底的落水洞(地表水排泄的洞穴)里丰富多彩的原始微生物群落时,尤迪特·克拉特(Judith Klatt)认为她或许能了解到一些关于地球早期生态系统的知识。克拉特是德国马克斯·普朗克海洋微生物研究所(Max Planck Institutefor Marine Microbiology)的生物地球化学家。她想解决的,是地球的终极谜题之一∶地球独特的富氧大气层究竟是如何形成的?

摘要： 美国马里兰大学教授SujayKaushal领导的一项新研究警告说,将盐撒到环境中一无论是用于道路除冰、农田施肥还是其他目的,者卩会释放出有毒混合物,对全球淡水供应造成日益严重的威胁。相关论文近日刊登于《生物地球化学》。该团队之前的研究表明,往环境中释放的盐可以与土壤和基础设施相互作用,释放出金属、溶解性固体和放射性粒子的混合物。它会污染饮用水,并对人类健康、农业、基础设施、野生动物和生态系统造成负面影响。研究人员将其命名为淡水盐碱化综合征。

摘要： 随着人口的增长和人类社会的发展,土地利用与土地覆盖变化已经是不可避免.土地利用与土地覆盖变化不仅对生态系统的要素、结构和功能产生深远的影响,也会对全球变化产生反馈作用.针对土地利用与土地覆盖变化的过程、驱动机制以及在各个方面可能产生的生态环境效应的科学研究已经全面开展.该文综述了土地利用与土地覆盖变化对气候、土壤、生物地球化学循环、生物多样性以及区域生态环境等影响方面的研究进展,并提出了相关研究的前沿方向展望.随着新技术的不断发展,学者们将更多地侧重预测未来全球变化背景下的土地利用与土地覆盖变化趋势、合理性以及适应性,为可持续发展提供基础资料和理论依据.

摘要： 现代气象观测资料时间跨度较短,限制了我们对地球气候和天气系统的理解.古气候资料是对现代观测资料的重要补充,但现有古气候资料的时间分辨率通常较低,最高到年或月,无法用于研究发生在过去的天—小时尺度极端天气变化.砗磲是全球海洋中最大的双壳类,其碳酸盐壳体通常具有肉眼可见的年纹层,在过去几十年里被广泛用于海洋高分辨率古气候研究.除了年纹层外,砗磲壳体还被发现具有独特的日生长纹层,利用微区成像及超高分辨率原位分析技术,可从砗磲壳体日纹层中获取天甚至小时分辨率的生物地球化学指标记录.这些超高分辨率的生物地球化学指标记录,被发现可用于重建过去发生的极端天气事件如台风、寒潮等,表明砗磲有希望被开发成前所未有的古天气研究载体.本文将对砗磲壳体的日生长纹层及古天气研究潜力进行介绍,并就未来的研究预期进行展望.

摘要： 海相优质烃源岩发育的生物地球化学机制已通过现代海洋沉积环境得到共识.然而,陆相湖盆优质烃源岩的发育机制至今仍有争议.已知湖泊中有机质的初级生产力是许多不同因素的一个函数,包括光照量、风、降雨、水化学和温度等.Katz和Liu(1998)总结了古气候、湖泊类型、发育演化等特征对有机质丰度、类型和成烃的控制,提出沉积条件(水深、气候等）控制烃源层在剖面上的发育与分布,同时控制有机质组成特征及其在成熟阶段的生烃性质.

摘要： 20世纪80年代,同步辐射X射线荧光技术(SR-XRF)开始发展起来,其具有许多优异的性能,解决了传统X射线荧光灵敏度低、角发散度大等问题,这主要是由同步辐射的以下优点所决定的:1)高光强;2)宽频可调;3)高度准直性;4)微米级光束;5)高偏振度;6)无损分析;7)可得到精确的入射光强度和能谱结构.近年来，同步辐射X射线荧光技术发展迅速，已在地质、环境、生物、考古等领域得到了广泛应用，特别是生物地球化学领域进行了大量研究工作。

摘要： 对勐野井矿区附近植物样品及全部植物样品中化学组分含量进行统计分析后，发现矿区附近植物样品As,B,Li,Mn,Na,Ni,Pb,S,Cd,Co含量相对较高，可初步作为异常判别考虑的特征指标。从化学元素分布图中也可以看到，矿区附近这几种元素含量相对较高。在初步找出异常判别考虑的特征指标后，利用SPSS软件中的箱式图剔除异常值，确定出研究区植物样品化学组分含量背景值。初步将以上化学组分含量高于表中极大值的作为一级异常，介于背景值(均值)和极大值之间的作为二级异常。该区生物地球化学找钾技术取得一定的效果，还需进一步完善。

摘要： 河流作为海陆物质传输的通道,对陆地水体生源要素的迁移、转化起着重要的作用.近年来,由于人类经济社会发展的需求,河流筑坝拦截极大地改变了河流-海洋的物质输送通量,同时显著影响着河流生源要素(碳、氮、硫、硅等)的生物地球化学循环过程和源/汇格局.硫作为一种重要的生源要素,与其它生源要素间存在一定的耦合作用关系,筑坝拦截对水体硫循环造成的影响会在一定程度上影响其它元素(如碳和氮)的生物地球化学过程.

摘要： 全球变暖促使冰川、冻土加速融化,使得原本冻结在冰川与冻土中的汞重新释放到大气及下游的水生生态系统中,产生系列的环境汞污染.而本研究却揭示了一个相反的现象,在冰川融化向植被的演替过程中,大量的气态零价汞被固定在土壤中,即冰川退缩区存在显著的汞汇.结合汞同位素技术,研究发现青藏高原海螺沟冰川退缩区、明永冰川退缩区及米堆冰川退缩区演替过程中,植被扮演着"汞泵"的角色,使得大气零价汞不断向土壤沉降累积.

摘要： 海洋钡稳定同位素组成存在显著的空间变异性，是示踪河流输入和水团混合的新指标;但其能否有效示踪古盐度需要关注可能影响其河口保守混合的其他过程。上层海洋中溶解态与颗粒态钡与氮、磷、硅分布皆不藕合，表明钡同位素可能难以指示营养盐利用和矿化过程。另外，钡稳定同位素能否成为海洋输出生产力的新指标，还有待于对全水柱和沉积物中载带钡的特定颗粒相(如重晶石)的同位素组成进行分析和验证。

摘要： 天然有机质在地表环境介质的碳循环过程中扮演重要角色,对环境介质中污染物的生物可利用性、迁移转化性及多种环境行为产生重要影响.而地表水环境中有机质的来源、形态及粒径多样,较土壤、沉积物等环境系统而言具有更新速度快、光通透性好、赋氧能力强及生物量丰富等独特性,因此在水环境中有机质的地球化学行为更为复杂多样.通过掌握多种水生生态系统中有机质特征和环境行为,对全球有机质的循环转化模型的构建和认识具有较大贡献.本文主要以地表淡水环境为对象,综述了天然有机质的来源、组成及性质,叙述了天然有机质对污染物的性质产生的环境效应及循环转化特征,并简单总结了常用的检测方法和分析技术.最后对目前地表水环境中有机质的生物地球化学研究中有待进一步探索的地方进行了总结与展望.

摘要： 本文提出在流域尺度上对以水循环为纽带联系的陆面水文物理、生物地球化学和人类活动三大过程所构成的流域水系统进行研究,并对流域水系统三大过程的耦合及反馈进行阐述,从描述三大过程的典型模型包括分布式水文模型、陆面模型、生物地球化学模型、水资源配置模型等角度说明水系统模型的研究进展,并提出基于分布式水文模型的流域水系统模型框架,在此框架下构建了一个基于分布式时变增益模型的流域水系统模型。

摘要： 生物过程与无机过程的铁同位素分馏规律类似，都受氧化还原作用以及铁的化学键所控制，氧化还原作用是铁同位素发生分馏的主要因素。因此，铁同位素并非“独特的生物活动示踪剂”。由于铁是生物的重要组成元素，并且铁同位素在生物过程中可以发生明显的分馏，因而具有许多潜在的应用。例如，研究表明，血液的铁同位素组成与肠道的吸收有关，利用血液铁同位素的测定有可能用于肠道铁吸收功能病变的检测。此外，生物倾向于吸收铁的轻同位素，生物体的铁同位素组成会受食物铁同位素组成所影响。研究表明，食草动物和食肉动物的骨骼具有不同的铁同位素组成，因此，铁同位素可以用于判断死亡生物的食谱，在古食谱、古生态学的研究中可能具有一定的应用潜力。目前，铁同位素的生物地球化学方面的研究仍然较少。可以预见，铁同位素在生物学、医学等方面将会有很大的应用前景。

摘要： 骨骼富含Ca、Mg、Sr、Pb等金属离子,这些金属离子的存在使得动物骨骼成为探索人类和其他动物生存环境及饮食活动的潜在有效介质.在骨骼组织中,Sr可以取代骨质中的部分Ca,其中的Sr含量约在100-1400ug/g,并且随着时间的累积Sr的浓度也在发生变化,因此骨骼中的Sr可以反映10-20年的时间内生活地区的同位素特征.然而,动物骨骼表面除了富含油脂及其他金属离子外,还可能附着了大量上壤颗粒.这些金属离子的存在影响样品本身Sr同位素的测定值,同时样品本身固有的有机物也会严重影响树脂柱的分离纯化及同位素的质谱测定,所以在化学分离纯化之前必须要去除这些金属离子和有机物等杂质,做到保留样品本身固有Sr,又去除了外源性Sr,同时避免样品的二次污染.利用动物骨骼中Sr同位素分析方法对于生态环境的及时监控、人类的迁徙研究、刑侦学、考古学等均可提供强有力的技术支持和数据支持.

摘要： 本发明涉及微量元素检测技术领域，特别涉及一种地球化学样品的消解方法、一种地球化学样品中锑含量的检测方法。本发明提供了一种地球化学样品的消解方法，包括以下步骤：将地球化学样品、王水和水混合进行王水消解，得到王水消解液；将所述王水消解液和草酸混合。本发明提供的地球化学样品的消解方法能够有效抑制地球化学样品待测液中共存元素和有机质对锑挥发的促进，且不会影响对锑元素测定的灵敏度，提高了对锑元素测定的精密度和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种电化学耦合厌氧生物地球化学微宇宙试验装置，包括厌氧生物地球化学微宇宙系统、生物电极系统、恒温水浴系统；所述生物电极系统为厌氧生物地球化学微宇宙系统内的微生物提供电子供体，恒温水浴系统为厌氧生物地球化学微宇宙系统提供恒温水浴。厌氧生物地球化学微宇宙系统中的探头通过导线与反应装置主体外部的对应的检测仪相连接，多个化学指标通过装置主体外部连接的在线监测仪和计算机进行实时监测；阴极电势通过装置主体外部连接的在线监测仪和计算机进行实时监测。本发明实现微宇宙的快速启动以及混菌和土壤悬浮液体系下对林丹的稳定降解，并且结构可靠、易加工、能耗小、运行稳定。

摘要： 本发明涉及一种甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验系统，是由甲烷气源经静音空气压缩机、气体增压泵、储气容器、阀控流量计和单流阀与设在恒温箱内的反应釜底部设有的进气口连接，储气容器经回压阀和缓冲罐与手摇连接，平流泵分别经微生物容器和海水容器与进气口连接，真空泵与反应釜上部出气连接。解决了甲烷气体泄漏这一流动过程的刻画及沉积层中相关微生物作用的刻画，客观的再现了海底沉积层中因甲烷泄漏引起的生物地球化学行为，便于学生理解水‑岩‑气‑微生物相互作用及沉积层中相关微生物的作用。为研究水合物分解形成机理及其伴生环境效应提供了有利的设备和研究方法。

摘要： 本发明公开了一种电化学耦合厌氧生物地球化学微宇宙试验装置，包括厌氧生物地球化学微宇宙系统、生物电极系统、恒温水浴系统；所述生物电极系统为厌氧生物地球化学微宇宙系统内的微生物提供电子供体，恒温水浴系统为厌氧生物地球化学微宇宙系统提供恒温水浴。厌氧生物地球化学微宇宙系统中的探头通过导线与反应装置主体外部的对应的检测仪相连接，多个化学指标通过装置主体外部连接的在线监测仪和计算机进行实时监测；阴极电势通过装置主体外部连接的在线监测仪和计算机进行实时监测。本发明实现微宇宙的快速启动以及混菌和土壤悬浮液体系下对林丹的稳定降解，并且结构可靠、易加工、能耗小、运行稳定。

摘要： 本发明公开一种同步固化有色金属矿山多种重金属的微生物地球化学原位矿化方法，属于应用微生物地球化学学科技术领域。该方法为将微生物菌液接种到含有重金属混合溶液的扩大培养基中，在有氧或无氧气氛下，在30°C培养箱中进行培养；所述微生物菌液由硫酸盐还原菌、铁还原菌、解磷菌、解硅菌、固氮菌按照体积比3：2：1：1：1混合而成；所述重金属混合溶液中含有Pb、Zn、Cu、Cr、Sb、Cd和As溶液。该微生物菌群将游离的重金属转化为不溶性的硫化物沉淀等，形成多复盐效应，从而减轻重金属环境污染程度，提高固化重金属的功能。

摘要： 本发明提供的深海生物地球化学原位实验方法，当海水泵正转，培养腔体的进口吸入原位环境海水，出口排出去离子水，当海水泵反转时，培养腔体的进口排出原位环境海水，出口吸入原位海水；培养腔体的进口还连接有六通阀，六通阀中任意一进口对应连接有一示踪剂袋，六通阀中任意一出口对应连接有一培养袋，所有培养袋还连接三通道蠕动泵，三通道蠕动泵还连接有固定液袋，三通道蠕动泵连接有至少一平行试验组，任意一平行试验组包括至少一过滤器及与过滤袋对应设置的样品袋，该深海生物地球化学原位实验方法采用一次进样再分组进行平行实验，避免了以往为进行平行试验而多次重复进样而存在误差的缺点，保证了所有平行试验都在同一样品下进行。

摘要： 本发明提供的深海生物地球化学原位实验装置，当海水泵正转，培养腔体的进口吸入原位环境海水，出口排出去离子水，当海水泵反转时，培养腔体的进口排出原位环境海水，出口吸入原位海水；培养腔体的进口还连接有六通阀，六通阀中任意一进口对应连接有一示踪剂袋，六通阀中任意一出口对应连接有一培养袋，所有培养袋还连接三通道蠕动泵，三通道蠕动泵还连接有固定液袋，三通道蠕动泵连接有至少一平行试验组，任意一平行试验组包括至少一过滤器及与过滤袋对应设置的样品袋，该深海生物地球化学原位实验装置采用一次进样再分组进行平行实验，避免了以往为进行平行试验而多次重复进样而存在误差的缺点，保证了所有平行试验都在同一样品下进行。

摘要： 本发明公开了一种用于深海的生物地球化学原位实验装置，包括海水进样装置、试剂与培养袋体系、试剂选择‑定量装置和控制装置，通过蠕动泵、电磁阀和旋转阀的作用可以实现以下5种功能：海水进培养袋、试剂定量、试剂进培养袋、试剂流路清洗、实验终止和终止剂清洗。本方案将现有实验室内的实验过程与方法放置海底原位进行实施，达到深海生物地球化学实验装置在深海原位定时、定量自动进行样品培养和标记实验的目的。待回收生物地球化学原位实验装置，取出其中的培养袋，并在实验室内分析反应物、反应产物和同位素示踪剂的含量变化，可获得深海原位环境的生物地球化学动力学等实验数据，为揭示海洋生物地球化学循环机理提供数据支撑和依据。

摘要： 本实用新型公开了一种用于深海的生物地球化学原位实验装置，包括海水进样装置、试剂与培养袋体系、试剂选择‑定量装置和控制装置，通过蠕动泵、电磁阀和旋转阀的作用可以实现以下5种功能：海水进培养袋、试剂定量、试剂进培养袋、试剂流路清洗、实验终止和终止剂清洗。本方案将现有实验室内的实验过程与方法放置海底原位进行实施，达到深海生物地球化学实验装置在深海原位定时、定量自动进行样品培养和标记实验的目的。待回收生物地球化学原位实验装置，取出其中的培养袋，并在实验室内分析反应物、反应产物和同位素示踪剂的含量变化，可获得深海原位环境的生物地球化学动力学等实验数据，为揭示海洋生物地球化学循环机理提供数据支撑和依据。

摘要： 本实用新型涉及一种甲烷渗漏条件下生物地球化学作用模拟实验系统，是由甲烷气源经静音空气压缩机、气体增压泵、储气容器、阀控流量计和单流阀与设在恒温箱内的反应釜底部设有的进气口连接，储气容器经回压阀和缓冲罐与手摇连接，平流泵分别经微生物容器和海水容器与进气口连接，真空泵与反应釜上部出气连接。解决了甲烷气体泄漏这一流动过程的刻画及沉积层中相关微生物作用的刻画，客观的再现了海底沉积层中因甲烷泄漏引起的生物地球化学行为，便于学生理解水‑岩‑气‑微生物相互作用及沉积层中相关微生物的作用。为研究水合物分解形成机理及其伴生环境效应提供了有利的设备和研究方法。