硫酸参与喀斯特流域（北盘江）风化过程的碳同位素证据

在碳酸盐岩地区，流域侵蚀过程中硫酸是否参与，对于我们正确理解流域化学风化速率，以及流域侵蚀对大气CO2的消耗和全球碳循环等都有重要的意义。本工作在前期工作（乌江）的基础上，对贵州喀斯特地区的河流(北盘江)和支流的水化学特征以及水体溶解无机碳同位素组成进行了初步研究，研究结果证实硫酸参与了该喀斯特流域岩石/土壤化学风化过程。

针式微萃取结合GC-IRMS测定水溶液中甲酸、乙酸的稳定碳同位素组成

甲酸和乙酸稳定碳同位素组成（δ^13C）的分析对环境、食品、制药和自然产品等的研究具有重要的应用价值。但目前尚缺乏有效的测定方法。本研究利用最近出现的针式固相微萃取技术（NeedlEX），以吹扫．捕集方式对水溶液中的有机酸进行了萃取，然后利用气相色谱．同位素比值质谱联用仪（GC—IRMS）对所萃取的有机酸分子进行了占δ^13C的测定。结果显示，质谱计的信号强度与水溶液中有机酸的浓度存在显著的线性相关关系（R^2〉0．99，P〈0．05），表明Needl EX对水溶液中有机酸具有稳定的萃取能力。在甲酸与乙酸含量分别不低于300μg／mL与200μg／mL的水溶液中，1000mL的吹扫体积可以使两者δ^13C多次分析结果的相对误差分别保持在3％和1％左右，且整个实验流程没有造成可检测的碳同位素分馏作用。低于这两个浓度界线，则分析误差随浓度的降低迅速增加。本研究虽然是针对水溶液中有机酸δ^13C的测定，其萃取方法对其他水溶性挥发和半挥发有机物δ^13C的分析也同样具有应用价值.

菲在土壤／沉积物上的吸附-解吸过程及滞后现象的研究

实验研究了菲在土壤／沉积物上的吸附一解吸过程。CHL土壤和HFH沉积物中有机质的固相^13C CP MAS NMR谱图很相似，表明样品中有机质的组成差异不大；菲在土壤／沉积物上的吸附过程表现出明显的非线性；线性模型不适合拟合菲的吸附等温线，Freundlich模型和双区位反应模型(DRDM)较好地拟合了菲的吸附等温线，其中DRDM模型还清楚地反映菲在低浓度和高浓度下不同的吸附方式；另外，研究表明菲在土壤／沉积物上的解吸过程中存在明显的滞后现象，这可能和土壤／沉积物有机质的异质性和土壤胶团微小孔隙的存在有关。实验研究了菲在土壤／沉积物上的吸附一解吸过程。CHL土壤和HFH沉积物中有机质的固相^13C CP MAS NMR谱图很相似，表明样品中有机质的组成差异不大；菲在土壤／沉积物上的吸附过程表现出明显的非线性；线性模型不适合拟合菲的吸附等温线，Freundlich模型和双区位反应模型(DRDM)较好地拟合了菲的吸附等温线，其中DRDM模型还清楚地反映菲在低浓度和高浓度下不同的吸附方式；另外，研究表明菲在土壤／沉积物上的解吸过程中存在明显的滞后现象，这可能和土壤／沉积物有机质的异质性和土壤胶团微小孔隙的存在有关。

胡敏酸的结构特征及其吸附行为

使用0. 5 mol/L NaOH和0. 1 mol/L Na4 P2O7 溶液分别从土壤中提取胡敏酸,并且对其进行了元素分析、红外光谱、固态13C核磁共振的定性、定量研究。结果表明,两种胡敏酸的性质很相似,但也存在一些微小差异,Na4 P2O7 提取的胡敏酸比NaOH提取的具有芳香度较大、聚合度较高、极性官能团含量较多的特点。测定了菲在6个胡敏酸上的吸附等温线, Freundlich模型很好的拟合了所有吸附等温线,相关系数r均在0. 992以上。有机碳分配系数Koc与胡敏酸中极性碳(POC)之间存在明显的线性相关关系,并受到提取剂类型的影响。

核磁共振波谱法在腐殖质研究中的应用

总结介绍了核磁共振波谱法在腐殖质研究中的应用情况及进展，包括^13C核磁共振波谱的应用、腐殖质的组成、腐殖质的网状结构模型及腐殖质研究的环境意义等。

中国典型泥炭区现代植物的碳、氧同位素组成及在古环境研究中的意义

本文测定了中国3个典型泥炭沼泽四川红原、吉林金川和哈尼的现代沼泽植物中的碳、氧同位素组成。吉林金川和哈尼的沼泽在相似的气候和环境条件下发育演化，而四川红原的泥炭发育在截然不同的气候条件下。结果表明，每个泥炭沼泽现代植物中的碳、氧同位素均有较大的离散度，表现为不同营养状况下的成沼植物之间的同位素差异；从δ13C值来看，三个沼泽中的植物均属C3植物；红原与金川、哈尼有着明显不同的现代植物稳定氧同位素组成，前者更富集18O。同一泥炭植物碳、氧同位素的不均一性要求在利用泥炭沉积物恢复过去气候变化方面一定要谨慎。非常有意义的是贫营养泥炭(高位泥炭)的成沼植物有着非常接近的同位素组成，揭示贫营养型泥炭可能是更为理想的过去全球变化信息档案。

大兴安岭近1000年来气候变化的泥炭记录

大兴安岭摩天岭泥炭藓泥炭纤维素的δ13C 时间序列揭示了近1000 a 来该区气候的演变过程。区内1000 a 的气候经历了950700 a BP、700300 a BP 及300 a BP 以来三个阶段百年尺度的干湿波动,这些波动上又叠加了一系列数十年尺度的气候变化。该序列指示了大兴安岭地区近代气候向着偏干方向发展。

稳定碳同位素示踪农林生态转换系统中土壤有机制裁的迁移和赋存规律

为了探讨土壤有机质在降解过程中的迁移、赋存规律，利用C3、C4植物的δ13C值差异，通过分析土壤的不同粒径组分和比重组分中土壤有机质的δ13C值，表明，粗砂中的土壤有机质年代最新，细粉中的土壤有机质年代最老，有机质在降解过程中，在土壤各粒径组分中的迁移次序是：粗砂→细砂→粗粉→粘土→细粉；土壤重组分中的有机质年代较老，以降解充分、稳定的有机无机复合体为主，轻组分中的有机质含有更多的降解尚不充分、活性较大的有机质.

稳定碳同位素示踪农林生态转换系统中土壤有机质的含量变化

为了观察生态系统的转变对土壤有机质的影响，在贵州茂兰喀斯特原始森林保护区内农林生态系统发生转变的地域，分析了土壤有机质含量和土壤有机质的δ13C值.森林点土壤有机碳含量普遍较高于农田点，表明,毁林造田加速了土壤有机质的降解，使土壤有机质总量减少；对比森林点与农田点的δ13C值，计算表明，毁林造田同时也降低了土壤有机质中活性大的组分的比例，使土壤肥力下降.

生态转换系统中土壤有机质变化的稳定碳同位素示踪研究进展

因光合作用的途径不同，C3植物与C4植物具明显的δ13C值差异，根据这种特性，在生态系统发生转变的地域，可较好地将稳定碳同位素方法应用于土壤有机质研究中，本文对此类方法及研究现状作了较综合的论述。

洞穴次生化学沉积物环境替代指标形成的地球化学动力学研究

洞穴化学沉积物气候-环境记录机理研究中,亟需了解各种环境替代指标形成的地球化学过程及其影响因子.我们以洞穴滴水为主线长期系统监测研究了气候-环境信号的传递过程和受控因素,判别了洞穴顶板土壤基本情况(自然和人为作用),分析了洞穴滴水的水动力特征,归纳了水文、水文地球化学过程及简单模型,考察了滴水的DOC、荧光强度及相关性,综合探讨了氢、氧、碳同位素信号传递过程及其受控因素,以及对不同生态系统的碳、氧同位素的对比.当前我们所获得的主要成果和认识是:发现滴水的溶解有机碳和荧光强度以每年4～6月最强,并与洞穴上覆植被条件成正相关;降雨对洞穴滴水氧同位素组成有明显的控制作用和一致的季节变化特征,蒸发作用对氧同位素信号的传递有不大于2‰的影响作用;植被条件对滴水碳同位素信号起主导控制作用,δ13C值在湿热条件下低于干冷条件,明显受降雨稀释效应、水动力过程、方解石溶解/沉积作用和CO2逃逸等因素的影响.

西南喀斯特流域碳酸盐岩的硫酸侵蚀与碳循环

流域化学侵蚀及其速率与流域生态和环境之间的关系是当前地表地球化学研究的重要前沿领域，其中碳酸盐岩的硫酸风化机制及其与区域碳循环的关系则是科学家们最为关注的科学问题。因此，近年通过研究西南喀斯特流域地表水地球化学对这一科学问题进行了研究，发现西南喀斯特地区河水一般含有较多的SO4^2-，从化学计量学、SO4^2-的占δ^34S和溶解无机碳（DIC）的δ^13C分析发现，硫循环中形成的硫酸广泛参与了流域碳酸盐矿物的溶解和流域侵蚀：西南喀斯特流域碳酸盐岩的侵蚀速率为97t／（km^2·a），消耗COz量为25t／（km^2·a）。对乌江流域河水硫酸盐离子的硫同位素研究结果认为：参与流域侵蚀的硫酸主要来自煤系地层硫化物和矿床硫化物的氧化及大气酸沉降，分别对河水SO4^2-的贡献为50％、27％和20．5％（其余2．5％的SO4^2-为硫酸盐蒸发岩的溶解）；硫酸风化碳酸盐岩向大气净释放CO2的总通量为8．2t／（km^2·a），依此计算西南喀斯特区域向大气释放CO2的通量为4．4×10^12g／a，相当于每年西南碳酸盐岩风化消耗CO2总通量的33％。将乌江流域的研究结果对我国大陆碳酸盐岩分布区域进行相应计算发现，硫酸风化碳酸盐矿物向大气释放的C02总通量为28×10^12g／a，相当于全球硅酸盐风化消耗CO2量的26％。硫酸参与流域侵蚀改变了区域碳循环，人为过程可以通过释放酸沉降、矿业活动和土地利用等形式加速流域侵蚀和影响流域元素的生物地球化学循环.

碳氮稳定同位素指示苔藓生境特征以及树冠对大气氮沉降的吸收

对贵阳地区一生境内不同生长条件（石生苔藓、无树冠、不同树冠类型以及同种树冠不同树冠厚度）下的细叶小羽藓（Haplocladium microphyllum（Hedw．）Broth）碳氮同位素进行了研究。不同生境的苔藓铲δ^13C和δ^15N值具有相似的变化趋势和明显的相关关系。石生苔藓δ^13C和δ^15N值比土生苔藓偏高指示了其相对干燥和受到干沉降控制的生境；树冠下方光照条件差、湿度高、缺少干沉降氮的输入是苔藓δ^13C和δ^15N值偏低的主要原因；而树冠类型、叶片形态、叶面性质造成树冠对大气沉降氮吸收能力的不同是三种树冠下方苔藓氮同位素组成差异的潜在因素。此外，同一树冠（桂花树Osmanthus fiagrans Lour．）下方苔藓的氮含量和碳氮同位素平均组成与树冠厚度呈线性关系。尤其是δ^15N的响应很好地反映了吸收过程中树冠厚度对大气沉降氮源同位素组成的控制作用。结果表明。苔藓δ^13C值能很好地指示苔藓的生境差异和生理响应（如光合作用能力和氮需求等）；而δ^15N值在示踪氮源和反映不同树冠吸收过程的同位素分馏效应方面更具有优势，二者的相关关系是环境因素相互作用的重要线索。此外，细叶小羽藓Haplocladium microphyllum（Hedw．）Broth具有高效利用大气沉降氮和分布广泛等特点，可进一步应用于该地区大气氮沉降的指示或监测研究.

影响C4草本植物C／N比值变化的因素与土壤有机C积累的关系

文章对采自贵州从低海拔的东部到高海拔的西部且大致平行的石灰岩和砂岩两地带均生长的3种C4草本植物，即巴茅(Miscanthus floridulus)、白茅(Imperata cylindrica)和类芦(Neyraudia reynaudiana)，以及相对应的土壤表层样品，进行了营养元素和C同位素组成分析；研究营养元素含量随着海拔的不同而出现的变化趋势，以及这些元素之间的相互协变作用，尤其是Ca和N之间的相互协变作用对植物的N含量、C／N比值和δ^13C值的影响，以了解植物的C／N比值(指示植物残留物质量的一种标志)与土壤有机C积累的关系。研究结果表明，植物的N含量和δ^13C值具有随海拔的上升而显著增大趋势，而植物的C／N比值在砂岩地区虽有减小的趋势，在石灰岩地带则没有。对所研究的C4草本植物来说，在土壤pH值为5．8的中性条件下显示出Ca的最大吸收，因此，Ca与其他营养元素之间的协变模式在两种土壤类型中表现出相反的倾向，并存在土壤交换性Ca的边界浓度：当土壤可交换性Ca的含量为2．24mg／g，相应土壤的pH值在5．8以下时，随着土壤可交换性Ca浓度的增大，植物的N含量上升，而植物的C／N比值会显著降低；当Ca在边界浓度以上时，随着土壤可交换性Ca浓度的增大，植物的N含量下降，而植物的C／N比值有增加的趋势。由此可见，植物残留物的N含量和C／N比值受Ca元素含量的相互协变作用的影响。在砂岩地区，随着植物C／N比值的增高，土壤有机质的含量却随之下降，而在石灰岩地区则没有这种倾向。因此得出结论：植物的C／N比值的增大对土壤有机碳积累的影响主要取决于土壤的性质，尤其是取决于土壤可交换性Ca的含量。

贵州山区土壤微生物生物量的碳同位素组成与有机碳同位素效应

选择贵州岩溶区3个不同海拔高度上的旱地作为实验点，进行了绿肥(紫花光叶苕，C3豆科植物)的输入实验，目的是了解通过输入绿肥之后土壤微生物生物量碳(SMBC)的响应，以及微生物生物量中碳同位素比值的变化，来判断植物分解作用期间有机碳的同位素效应，即微生物分解对^13C的分馏作用和微生物对有机质的选择性利用。实验结果表明，在实验地里加入绿肥之后，年平均气温较高的实验地的SMBC响应较快，并且其值高于其余两个年平均气温较低的实验地，说明SMBC主要来源于植物残留物，其值的大小受控于气温。在加入绿肥之后。并未在各自的实验地和对照地之间出现δ^13C值的差异，而是在植物残留物的分解达到一定程度后实验地的δ^13C值才高于对照地，但在年平均气温较低的实验点上始终未出现这种差异，说明植物残留物的分解程度和质量将影响SMBC的δ^13C值，这种现象也进一步说明土壤有机碳的同位素效应是微生物对^13C的分馏和对有机质的选择性利用并存的过程。3个实验点上的土壤有机碳的δ^13C值大小的顺序与SMBC的δ^13C值大小的顺序相一致，表明SMBC的δ^13C值能够反映相应样品中的土壤有机质δ^13C值的总的变化趋势，并可能是控制土壤有机质的δ^13C值大小的主要的影响因素.