L-抗坏血酸与稀土离子作用的NMR研究

利用稀土诱导位移方法研究了水溶液中L-抗坏血酸(Vc)与三价稀土离子的配位作用。在弱酸性条件下二者形成1:1的配合物,稳定常数为8.0M~(-1)。抗坏血酸通过内脂环3位碳上的羟基氧与稀土离子配位,RE~(3+)-O键长为2.0,内脂基和其他碳上的羟基不与稀土离子配位。在配合物中C(3)-C(4)-C(5)-C(6)成反式构象。C(5)-C(6)键与配合物的零偶极位移锥面交叉。

黄海太平洋磷虾种群生态学研究

太平洋磷虾（Euphausia pacifica Hansen）作为目前已开发利用的6种主要磷虾资源之一，广泛分布于北太平洋北部及其临近近岸海域。在黄海，太平洋磷虾是黄海海洋生态系统中大型浮游动物的优势种和重要功能群的组成种类，它还是黄海生态系统中鱼类等上层营养级生物的重要饵料。太平洋磷虾的种群组成以及数量变化会直接影响到黄海经济鱼类的资源动态，从而影响到整个黄海海洋生态系统的变化。 本论文依托国家重点基础研究发展计划项目（973-II）——“我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”和国家自然科学基金40306021号——“黄、东海太平洋磷虾种群补充机制研究”，在2006年4月到2007年8月的八个黄海调查航次中，通过网采固定样品和现场培养实验相结合的方法，对黄海海域太平洋磷虾的种群生态分布和补充、繁殖和发育策略、以及成体的摄食、代谢进行了较为全面、细致的研究。 种群生态分布：本文根据2006年4月（春季）和10月（秋季）两次黄海大面调查和2006年9月－2007年8月六次黄海断面调查所获得的样品，研究了太平洋磷虾在南黄海的种群生态分布和补充机制，并探讨了其生态分布与环境因子的关系。 春季，南黄海太平洋磷虾种群主要分布在33 °N－36 °N、50 m-75 m等深线之间的海域，种群总丰度（不包括卵）为152.90 ind. m-3，卵丰度非常高，成体丰度较低，仅占种群总数量的8.72%。调查海域的平均成体丰度为0.35 ind. m-3。种群组成以幼体为主，占到种群的90.85%。春季是太平洋磷虾种群补充的高峰期。秋季，种群主要分布在黄海冷水团海域，种群总丰度（不包括卵）为335.38 ind. m-3，成体丰度显著高于春季，调查海区成体的平均丰度为7.73 ind. m-3。成体和未成体以99.5%的总比例在种群中占绝对数量优势，卵和幼体都非常少。秋季太平洋磷虾种群处于稳定期。春季成体的体长显著大于秋季，春季成体全长以13-18 mm为主，而秋季成体的全长主要是9-13 mm。 春季，太平洋磷虾成体具有昼夜垂直迁移行为，白天主要停留在底层水域，夜间少部分成体会上升到中上层水域，但是大部分成体仍然停留在深层。幼体从C3期开始就具有一定昼夜垂直迁移行为，F2—F5期幼体的昼夜垂直迁移行为已经非常明显。由于从表层到底层叶绿素a浓度逐渐降低，因此，太平洋磷虾的昼夜垂直迁移行为可能与摄食有关。 太平洋磷虾成体的分布是与海水温度紧密相关，南黄海太平洋磷虾成体比较适宜生活的水温是8-16 °C。春、冬季水温较低，成体分布范围较广。夏、秋季表层水温急剧升高到20 °C以上，太平洋磷虾成体主要分布在黄海冷水团海域，丰度也达到一年中的最高值。另外，秋季在近长江口的北部海域有大量成体分布。 繁殖和发育：自2006年9月到2007年8月的一年内，在黄海进行了七个航次的太平洋磷虾现场培养产卵实验，结果表明：在南黄海，太平洋磷虾在3月—6月份都具有产卵行为，4月份达到产卵高峰期。单个雌体的最大产卵量为617 egg female-1，出现在4月份。8月、9月和12月在南黄海均未发现太平洋磷虾的产卵行为。太平洋磷虾具有二次产卵行为，并且第一次产卵量要高于第二次。太平洋磷虾的产卵行为与其干湿重紧密相关。成体干重低于5.0 mg，湿重低于26.0 mg，均不具有产卵能力。在产卵高峰期，太平洋磷虾的干湿重达到一年中的最高值。 在南黄海，太平洋磷虾的幼体发育主要遵循下面的发育途径：卵 → 无节幼体 → 后期无节幼体 → 原溞状幼体 → 溞状幼体F1（0' 7, 1' 7） → 溞状幼体F2（1' 4'' 7, 3' 1'' 7） → 溞状幼体F3（5'' 7） → 溞状幼体F4（5'' 5） → 溞状幼体F5（5'' 3） → 溞状幼体F6（5'' 1）。太平洋磷虾在15 °C下的幼体发育速度明显快于4 °C。15 °C下幼体发育到C1期只需5.6 d，而4 °C下则需要16.1 d。 摄食和代谢：2006年9、10、12月和2007年3、8月，在南黄海的五个断面调查航次中，在S1-4站进行了太平洋磷虾成体摄食实验，结果表明：太平洋磷虾在8月和9月份对水体中浮游植物的摄食率比较低，主要摄食水体中的微型浮游动物，从而由于营养级级联作用，致使水体中叶绿素a浓度升高。12月和3月，太平洋磷虾对水体中浮游植物有着很强的摄食活动，使得水体的叶绿素a浓度大量降低，当然太平洋磷虾也可能会同时摄食水体中微型浮游动物。 2006年9、12月和2007年3月，在南黄海的三个断面调查航次中，在S1-4站进行了太平洋磷虾现场耗氧率和排氨率实验，结果表明：太平洋磷虾在3月份的耗氧率是172.92 μg ind.-1 d-1，是9月份和12月份的6倍还要多。太平洋磷虾在9月和12月的耗碳率和体碳日损耗量相近，且都较低。3月份太平洋磷虾的代谢非常旺盛，体碳日损耗量达到2.70 % d-1，每日的耗碳率为62.9 µg C ind-1 d-1。9月和12月份太平洋磷虾代谢的氧氮比都较低，分别是11.3和7.0，太平洋磷虾成体的主要代谢基质是蛋白质。3月份的氧氮比为35.1，太平洋磷虾成体代谢主要以脂肪及碳水化合物为主。

Sources and preservation of organic matter in Plum Island salt marsh sediments (MA, USA): long-chain n-alkanes and stable carbon isotope compositions

Elemental (TOC, TN, C/N) and stable carbon isotopic (delta(13)C) compositions and n-alkane (nC(16-38)) concentrations were measured for Spartina alterniflora, a C-4 marsh grass, Typha latifolia, a C-3 marsh grass, and three sediment cores collected from middle and upper estuarine sites from the Plum Island salt marshes. Our results indicated that the organic matter preserved in the sediments was highly affected by the marsh plants that dominated the sampling sites. delta(13)C values of organic matter preserved in the upper fresh water site sediment were more negative (-23.0+/-0.3) as affected by the C-3 plants than the values of organic matter preserved in the sediments of middle (-18.9+/-0.8) and mud flat sites (-19.4+/-0.1) as influenced mainly by the C4 marsh plants. The distribution of n-alkanes measured in all sediments showed similar patterns as those determined in the marsh grasses S. alterniflora and T. latifolia, and nC(21) to nC(33) long-chain n-alkanes were the major compounds determined in all sediment samples. The strong odd-to-even carbon numbered n-alkane predominance was found in all three sediments and nC(29) was the most abundant homologue in all samples measured. Both delta(13)C compositions of organic matter and n-alkane distributions in these sediments indicate that the marsh plants could contribute significant amount of organic matter preserved in Plum Island salt marsh sediments. This suggests that salt marshes play an important role in the cycling of nutrients and organic carbon in the estuary and adjacent coastal waters. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

An efficient combination of supercritical fluid extraction and high-speed counter-current chromatography to extract and purify homoisoflavonoids from Ophiopogon japonicus (Thunb.) Ker-Gawler

Supercritical fluid extraction (SFE) was used to extract homoisoflavonoids from Ophiopogon japonicus (Thunb.) Ker-Gawler. The optimization of parameters was carried out using an orthogonal test L-9 (3)(4) including pressure, temperature, dynamic extraction time and the amount of modifier. The process was then scaled up by 100 times with a preparative SFE system under the optimized conditions of 25 MPa, 55 degrees C, 4.0 h and 25% methanol as a modifier. Then crude extracts were separated and purified by high-speed counter-current chromatography (HSCCC) with a two-phase solvent system composed of n-hexane/ethyl acetate/methanol/ACN/water (1.8:1.0:1.0:1.2:1.0 v/v). There three homoisoflavonoidal compounds including methylophiopogonanone A 6-aldehydo-isoophiopogonone A, and 6-formyl-isoophiopogonanone A, were successfully isolated and purified in one step. The collected fractions were analyzed by HPLC. In each operation, 140 mg crude extracts was separated and yielded 15.3 mg of methylophiopogonanone A (96.9% purity), 4.1 mg of 6-aldehydo-isoophiopogonone A (98.3% purity) and 13.5 mg of 6-formyl-isoophiopogonanone A (97.3% purity) respectively. The chemical structure of the three homoisoflavonoids are identified by means of ESI-MS and NMR analysis.

Structural studies on a novel fucogalactan sulfate extracted from the brown seaweed Laminaria japonica

A low molecular weight fucogalactan, obtained from the brown seaweed Laminaria japonica, was separated into three fractions (LF1, LF2 and LF3) by DEAE-Sepharose FF column chromatography. All three fractions contained predominantly fucose, sulfate group and galactose. The results showed that the main fraction LF2 consisted of L-fucose, D-galactose and sulfate at a molar ratio 6:1:9. Structural study on the LF2 was carried out by NMR spectroscopy. The backbone of LF2 was primarily (1 -> 3)-linked alpha-L-fucopyranose residues (75%) and a few (1 -> 4)-alpha-L-fucopyranose linkages (25%). The branch points were at C-4 of 3-linked alpha-L-fucopyranose residues by beta-D-galactopyranose unites (35%, molar ratio) or at C-2 of 3-linked alpha-L-fucopyranose residues by non-reducing terminal fucose unites (65%, molar ratio). Sulfate groups occupied at position C-4 or C-2, sometimes C-2, 4 to fucose residues, and C-3 and/or C-4 to galactose residues. The structure of LF2 was supposed as following: [GRAPHICS] (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

大熊猫RPS15 cDNA的克隆及序列分析

本研究运用RT—PCR技术，首次从大熊描Ailuropoda melanoleucu的肌肉组织总RNA中成功克隆了核糖体蛋白S15（RPS15）基因的表达序列．并对其进行了初步分析。结果表明：大熊猫RPS15基因的表达序列全长为442bp，开放阅读框（ORF）为438bp，编码145个氨基酸，该蛋白的分子量为17．0401KDa，等电点为10．3，含有2个依赖于cAMP和cGMP的蛋白激酶磷酸化位点，5个蛋白激酶C磷酸化位点，4个N-酰基化位点及1个RPS19蛋白signature位点。进一步分析发现，大熊猫RPS15基因的表达序列及其编码的氨基酸序列与已报道的部分哺乳动物具有很高的相似性。

甘肃棘豆属一新变种

Oxytropis xinglongshanica C. W. Chang var. obesusi-corollata Y. H. Wu, var. nov. A var. xinglongshanica recedit corollis obesis, vexillis c. 15 mm longis, c. 10 mm latis, limbis late ovatis, unguibus c. 6 mm longis; alis c. 14 mm longis, c. 4.5 mm latis, limbis anguste obovatis.

Oxalate decarboxylase from Agrobacterium tumefaciens C58 is translocated by a twin arginine translocation system

Oxalate decarboxylases (OXDCs) (E.C. 4.1.1.2) are enzymes catalyzing the conversion of oxalate to formate and CO2. The OXDCs found in fungi and bacteria belong to a functionally diverse protein superfamily known as the cupins. Fungi-originated OXDCs are secretory enzymes. However, most bacterial OXDCs are localized in the cytosol, and may be involved in energy metabolism. In Agrobacterium tumefaciens C58, a locus for a putative oxalate decarboxylase is present. In the study reported here, an enzyme was overexpressed in Escherichia coli and showed oxalate decarboxylase activity. Computational analysis revealed the A. tumefaciens C58 OXDC contains a signal peptide mediating translocation of the enzyme into the periplasm that was supported by expression of signal-peptideless and full-length versions of the enzyme in A. tumefaciens C58. Further site-directed mutagenesis experiment demonstrated that the A. tumefaciens C58 OXDC is most likely translocated by a twin-arginine translocation (TAT) system.

Defoliation, nitrogen, and competition: effects on plant growth and resource allocation of Cleistogenes squarrosa and Artemisia frigida

Two species, Artemisia frigida Willd. (C-3, semishrub, and dominant on overgrazed sites) and Cleistogenes squarrosa (Trin.) Keng (C-4, perennial bunchgrass, and dominant or codominant on moderately grazed sites) were studied to determine the effects of defoliation, nitrogen (N) availability, competition, and their interactions on growth, biomass, and N allocation in a greenhouse experiment. The main treatments were: two nitrogen levels (NO = 0 mg N pot(-1), N1 = 60 mg N pot(-1)), two defoliation intensities (removing 60% of total aboveground biomass and no defoliation), and three competitive replacement series (monocultures of each species and mixtures at 0.5:0.5). Our results were inconsistent with our hypothesis on the adaptive mechanisms of A. frigida regarding the interactive effects of herbivory, N, and competition in determining its dominant position on overgrazed sites. Cleistogenes squarrosa will be replaced by A. frigida on over-grazed sites, although C. squarrosa had higher tolerance to defoliation than did A. frigida. Total biomass and N yield and N-15 recovery of C. squarrosa in mixed culture were consistently lower than in monocultures, whereas those of A. frigida grown in mixtures were consistently higher than in monocultures, suggesting higher competitive ability of A. frigida. Our results suggest that interspecific competitive ability may be of equal or greater importance than herbivory tolerance in determining herbivore-induced species replacement in semi-arid Inner Mongolian steppe. In addition, the dominance of A. frigida on overgrazed sites has been attributed to its ability to shift plant-plant interactions through (lap colonization, root niche differentiation, and higher resistance to water stress.

Characterization of photosynthetic pathway of plant species growing in the eastern Tibetan plateau using stable carbon isotope composition

The photosynthetic pathway of plant species collected at Menyuan, Henan, and Maduo sites, east of Tibetan Plateau, China, during the growing season were studied using stable carbon isotopes in leaves. The 232 samples leaves analyzed belonged to 161 species, 30 families, and 94 genera. The delta(13)C values (from -24.6 to -29.2 %o) indicated that all the considered species had a photosynthetic C-3 pathway. The absence of plant species with C-4 photosynthetic pathway might be due to the extremely low air temperature characterizing the Tibetan Plateau. The average delta(13)C value was significantly (p < 0.05) different between annuals and perennials at the three considered study sites. Hence the longer-lived species had greater water-use efficiency (WUE) than shorter-lived species, that is, longer-lived species are better adapted to the extreme environmental conditions of the Tibetan Plateau.

高温高压下水热体系中黄铁矿-金原电池的腐蚀电化学原位测量研究

水流体-导电性矿物相互作用是自然界中水流体-固体相互作用的重要组成部分，是许多矿床形成和演化的核心过程。迄今为止，绝大多数地质和地球化学家们对导电性矿物在水流体中的溶解机制普遍存在模糊的认识，认为水流体中导电性矿物的溶解和定位是一种简单的化学溶解和沉淀或简单的氧化溶解和还原定位过程，而实质上导电性矿物（组合）在水流体中的溶解是一种由电极电位差驱使下的类似于金属腐蚀的复杂电化学过程。当具有不同电极电位的矿物在溶液中相互接触，就会形成短路原电池发生电化学腐蚀。其中，电极电位低的矿物作为原电池的阳极，其溶解会加剧，而电极电位高的矿物作为原电池的阴极，其溶解会受到抑制。鉴于前人对水流体-导电性矿物相互作用的腐蚀原电池反应机理的模糊认识，本论文工作基于腐蚀原电池观点对高温高压条件下NaCl水流体体系中黄铁矿与金之间的原电池反应进行了研究。 在本工作中，作者与所在的研究小组一道，首先自行研制了一套可用于高温高压水热体系中导电性矿物腐蚀电化学原位测量的高压釜反应装置。该装置主体部件选用在高温高压下具有高强度、抗腐蚀等优良性能的工业纯钛制成。在该装置中，通过将热电偶直接插入高压釜釜腔内，成功地实现了釜内流体温度的准确测量和精确控制。对高压釜不同部位的测温结果表明，沿高压釜的径向与轴向均存在显著的温度梯度，其中釜塞保护锥体处的温度比釜内流体的温度低约8℃，釜外壁中心处与釜内的温度差约10℃；对400℃保温条件下釜内流体温度的直接测量表明，釜内温度波动小于0.5℃。在该装置中，通过将脆性导电性矿物制作成锥形电极，采用耐高温无机绝缘材料制作密封部件，利用锥体自紧式密封技术，成功地解决了脆性电极和电极引线的高压密封与高温绝缘问题；通过引入另一根辅助性的矿物电极引线，成功地解决了原位监测实验过程中矿物电极与引线接触处是否进水的难题，确保了实验的可信度。可行性试验结果表明，该方法不仅可用于高温高压下水流体-导电性矿物，而且可广泛用于水流体-金属间相互作用的腐蚀电化学原位测量研究。 利用上述自行研制的腐蚀电化学实验装置，本工作对高温高压（250-400℃；10-35 MPa）NaCl水流体体系中黄铁矿-自然金原电池的热力学和动力学进行了实验研究。原位测量结果表明： （1）黄铁矿-金原电池的腐蚀电流变化与其开路电压的变化一致； （2）汽-液平衡条件下，黄铁矿-金原电池的开路电压和腐蚀电流在液相中比在汽相中要大； （3）在温度为400 C、压力远离临界点的过热蒸气和超临界区域，压力在实验研究的范围内（10-35 MPa）对黄铁矿-金原电池的开路电压和腐蚀电流均无显著的影响，随压力的增加两者仅略有增大，但当温度压力跨越临界点时，包括温压从汽-液平衡曲线同时进入超临界区以及温度恒定在400 C、压力跨越临界点时，黄铁矿-金原电池的开路电压和腐蚀电流在临界点附近均发生突变。 （4）在本工作中实验的温度、压力和水流体体系条件下，由黄铁矿与金构成的原电池在大多数情况下黄铁矿为阳极，因此在原电池短路时黄铁矿在水流体中发生氧化溶解，而金则为阴极，在原电池短路时金的溶解受到保护，仅在个别狭窄的温度压力范围内情况才相反。 上述原位测量结果与电极表面水流体的性质以及黄铁矿和金的能带结构密切相关，运用混合电位理论、Butler-Volmer方程以及半导体电化学的波动能级模型对实验结果能进行很好的解释。

贵州省喀斯特地区水库中CO2﹑CH4﹑N2O的产生与释放研究－以红枫湖﹑百花湖为例

大气中不断增加的温室气体浓度，将对气候、生态环境和人类活动等一系列问题产生重大影响，因此其“源”﹑“汇”效应备受关注。水库，作为人为活动对大气温室气体浓度影响的一个重要方面，也越来越受到国、内外学者的关注。本论文对贵州省喀斯特地区两个富营养水库(红枫湖、百花湖)中主要温室气体（CO2﹑CH4﹑N2O）在不同月份的水体中的分布规律进行研究，并结合两湖具体水环境条件，分析了影响两湖水体中CO2﹑CH4﹑N2O变化的因素，进而阐明两湖水体中CO2﹑CH4﹑N2O产生与释放的机理。本论文得到的结论如下： 1.由于地理位置和气候条件类似，所以两库水体中pCO2变化规律类似：两库表层水中pCO2在6月、8月明显低于大气CO2分压，其他月份则明显高于大气CO2分压。从全年角度来说，红枫湖表层水pCO2为874.2±774.4µatm，百花湖为1131.7±1164.0µatm，都是大气CO2的“源”。两湖pCO2与Chla之间存在的显著负相关，说明浮游植物光合作用与细菌呼吸作用共同影响是两湖pCO2出现季节变化的主要原因。 2.夏季，水体中光合作用产生的有机质发生降解产生CO2对温跃层中CO2的增加起重要作用；沉积物中有机质降解导致静水层中CO2积累，这种作用在秋﹑冬季有所降低，可能与水温有关。而秋冬季，随着温跃层的消失，在水体混合作用下，夏季水体中积累的CO2重新释放到表层水中使其pCO2升高。 3.通过与国内、外其他地区湖泊（水库）表层水中CO2的比较，发现：（1）由于红枫湖与百花湖地处喀斯特山区，陆源输入的有机碳比北部温带地区少，所以表层水中CO2低，对大气CO2释放的贡献较小。（2）由于富营养化现象，两库夏季表层水体成为大气CO2的“汇”。并且，就全年而言，表层水中CO2低于北部温带地区，说明两库光合作用固定的C返回大气的程度可能较低。 4.两湖表层水中CH4浓度的变化规律为：枯水期>丰水期，但在所有采样期间两湖始终是大气CH4的“源”。就全年而言，红枫湖两采样点HF-N和HF-S表层水中CH4浓度分别为0.19±0.09µmol/L和0.48±0.53µmol/L，百花湖两采样点BH-1和BH-2分别为0.32±0.29µmol/L和0.29±0.20µmol/L。两湖表层水中CH4浓度变化可能由以下几方面原因造成：（1）枯水期，水体滞留时间长，水体中的CH4得到积累；（2）丰水期，藻类初级生产造成表层水中DO含量增加，表层水体中CH4被氧化的程度较高；（3）丰水期，径流及降雨的增加也可能造成表层水体中CH4被稀释。 5.两湖湖底水体中CH4浓度的变化规律为：枯水期〈丰水期。就全年而言，HF-N和HF-S点底层水中CH4浓度分别为16.49±26.16µmol/L和8.80±15.30µmol/L，BH-1和BH-2分别为6.03±7.07µmol/L和4.41±7.00µmol/L。浮游植物光合作用产生的有机物及湖底水温﹑含氧状况是影响CH4产生的主要因素。SO42-也对湖底CH4的产生起一定抑制作用。 6.夏季，两湖湖水表层藻类的初级生产与湖水底层沉积物的降解对水体中CH4产生有影响。而热分层和两湖静水层中缺氧环境使得CH4得到积累。而到了秋冬季节，在水体混合作用下这部分CH4在水体中重新分布，并且由于氧化作用加强而被损耗。 7.两湖表层水中N2O的变化规律为：夏季N2O明显低于其他季节，但在所有采样期间内两湖都是大气N2O的“源”。从全年来看，红枫湖HF-N和HF-S两采样点表层水中N2O浓度分别为；46.31±29.65nmol/L，36.93±18.41nmol/L；百花湖BH-1和BH-2两采样点表层水中N2O浓度分别为102.13±79.53nmol/L，99.51±75.77nmol/L。硝化反应是影响两湖表层水中N2O季节变化的主要原因，并受表层水温﹑DO及NO3－等共同影响。 8.通过比较水体中NO3-﹑NH4+及N2O的分布特征，发现：春季,红枫湖水体中以硝化反应为主；夏季,两湖温跃层以上水体中以硝化反应为主，湖底以反硝化作用为主；秋﹑冬季节，虽然有个别采样点出现硝化或反硝化反应，但总体上两湖水体中N2O以水体混合作用为主。

红枫湖溶解有机质的分离富集、地球化学特征和环境效应

作为全球碳循环的主要组成部分，溶解有机质在水生生态系统的各种物理、化学和生物过程中起着十分重要的作用：它是湖泊异养型生物所需能量的主要提供者；是湖泊水体pH的调节剂和控制因素；能够与金属离子或有机污染物相互作用，从而影响它们的迁移转化、毒性和生物可利用性；溶解有机质也是饮用水氯化工艺中生成具有致癌作用消毒副产品的主要前驱物质。溶解有机质组成和结构十分复杂，一般由腐殖质和非腐殖质物质组成，相应的环境地球化学特征和行为也各不相同。因此，研究溶解有机质各分离组分的结构特征和环境效应，将有助于我们对溶解有机质复杂化学结构、循环特征及行为特征的深入理解；有助于揭示溶解有机质对环境中微量污染物的迁移、转化、毒性和生物有效性的影响机理和贡献因素；为水环境评价、预测、控制和管理提供科学依据。 本论文选择云贵高原山区湖泊—红枫湖为研究对象，利用XAD树脂分离技术，把湖泊水体中溶解有机质按极性的不同分成了疏水性酸、碱、中性物质和亲水性酸、碱、中性物质等六种有机组分。主要运用元素分析、有机碳分析仪、傅立叶变换红外光谱、紫外－可见分光光度，高效液相体积排阻色谱、三维荧光光谱和稳定同位素质谱仪等现代分析方法和手段，对各有机组分的地球化学特征及来源的进行了表征和探讨。同时利用荧光猝灭滴定技术研究了溶解有机质分离组分与铜的相互作用，利用顶空气相色谱法测定了各分离组分与氯气反应活性的大小，并确立了生成消毒副产物的主要前驱物质。本论文的研究成果主要有以下几点： 1.改进了分离流程：在XAD－8树脂分离溶解有机质流程的基础上，引入XAD－4树脂，对贵州红枫湖水体中溶解有机质进行了富集分离，得腐殖酸、富里酸、疏水性中性物质、亲水性酸、亲水性碱、亲水性中性物质等六种有机组分，回收率为82%。各分离组分的组成与其它天然水体的组成接近，其中以富里酸为主，占分离组分的51%。 2.溶解有机质分离组分化学结构特征的研究：元素分析表明疏水性组分具有较高的碳和硫含量，而亲水性组分O/C比较高，含有较多的含氧官能团；傅立叶变换红外光谱表明各分离组分在3424－3434 cm-1具有O-H和N-H的吸收峰，腐殖酸组分主要为含氮和聚糖物质，富里酸和亲水性酸表现强的羧基吸收峰。高效体积排阻色谱表明各六种有机组分的分子量较小，重均(Mw)和数均(Mn)分子量分别集中在1688-2355Da和1338-1928Da之间，其中Mw和紫外吸收比值(E2/E3)之间呈负相关关系；三维荧光光谱显示六种有机组分表现了4种不同类型的荧光峰，紫外区类富里酸荧光峰peakA和可见区类富里酸荧光峰peakC；疏水性中性物质还表现了两种类蛋白荧光峰peakB和peakD。荧光强度与紫外吸光系数SUVA254之间呈显著正相关关系，说明了产生荧光和紫外的物质具有某些相似的官能团，其中芳香官能团和共轭双键在这两类光谱的产生中具有重要作用。本研究进一步揭示了溶解有机质不同有机组分的分子量分布、荧光光谱特征和紫外吸收特征之间的一致性，反映了各有机组分之间的亲水、疏水与分子量、光谱特征之间的内在联系，本研究有助于加我们深对溶解有机质复杂性和相似性及化学结构与行为的进一步认识。 3.溶解有机质分离组分来源问题的探讨：我们利用δ13C及C/N比值并结合荧光光谱特征来指示溶解有机质的来源。各分离组分的δ13C及C/N比值表明富里酸主要来自陆源C3植被形成的土壤有机质，而腐殖酸、疏水性中性物质、亲水性酸、亲水性碱、亲水性中性物质属于陆源和内源的混合来源，其中腐殖酸、亲水性酸、亲水性碱接近红枫湖藻类一端，而疏水性中性物质和亲水性中性物质接近陆源一端。荧光光谱表明疏水性中性物质中含有类蛋白荧光峰，可能暗示了该组分还与人类活动有关。该研究加深了对溶解有机质来源的多样性和影响因素复杂性的认识。 4.溶解有机质分离组分与铜离子的相互作用，利用荧光猝灭滴定技术研究了分离组分与铜离子的相互作用，结果表明溶解有机质滴加铜离子后荧光强调显著降低，同时发射波长Em发生蓝移，而激发波长Ex基本不变，说明了分离有机组分在与铜离子相互作用后，π电子减少，共轭性和芳香型降低，直线型分子向非直线型分子转变；溶解有机质分离组分与铜相互作用的滴定曲线与修正的Stern-Volmer模型十分吻合；分离组分的稳定常数logK介于4.73-5.16之间（C峰）和4.64-5.24之间（A峰），logKA与logKC与总酸度以及与酚羟基之间存在显著相关性, 与羧基含量之间也有弱相关关系，说明铜离子优先与配体中强配位点（酚羟基）络合，其次为弱配位基（羧基）。该研究揭示了云贵高原山区湖泊溶解有机质分离组分与金属离子相互作用的差异性和影响因素，为水环境中金属离子迁移转化和毒性的评价提供理论依据。 5.溶解有机质分离组分卤代活性的比较：我们运用顶空气相色谱法测定了红枫湖分离组分与消毒剂反应生成有机卤代物的情况。结果表明红枫湖分离组分氯化消毒副产物主要以三氯甲烷(CHCl3)和二溴一氯甲烷(CHBr2Cl)为主，富里酸是生成三卤甲烷的主要前驱物质，同时富里酸的卤代反应活性也最强。该研究揭示了云贵高原山区湖泊中富里酸是生成消毒副产物的主要前驱物质，该组分以陆源有机质输入为主。因此，该研究对饮用水消毒具有一定的现实意义。

富磷过铝质岩浆体系的实验研究

富磷过铝质岩浆是过铝质岩浆体系中的一个重要类型，它通常以富P，高ASI[铝饱和指数，Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)摩尔比值]，贫Fe、Mg、Ca，强烈亏损REE、Th、Y，与稀有金属(W、Sn、Be、Nb、Ta)矿化具有成因联系为特征。富磷过铝质岩浆体系的性状及其演化的地球化学特征、岩浆液态分离、磷酸盐-硅酸盐矿物对平衡对熔体相中磷的制约以及富磷过铝质岩浆－热液体系中微量元素(包括REE)地球化学行为等科学问题尚未得到系统解决，目前更缺乏实验地球化学的直接证据。对上述科学问题的研究、探索，将有助于了解富磷过铝质岩浆体系形成和演化的地球化学特征，有助于揭示磷对微量元素(包括稀有、稀土元素)地球化学行为的影响，这对于理解过铝质岩浆体系成岩、成矿作用过程具有重要的理论和实际意义。 本文以天然钠长花岗岩为初始物，针对上述内容，开展了不同PTX条件下高温高压下实验研究，获得了如下重要认识： 1) 确定了100 MPa条件下磷对过铝质岩浆液相线温度的影响。随着体系中P2O5的含量增大，液相线温度由1.91 wt%P2O5的780 C降至4.83 wt%P2O5的760C、7.71 wt%P2O5的740 C，即体系中每增加1 wt%P2O5，液相线温度降低约7~10 C； 2) 不同PTX条件下的实验产物中均未见不混溶球粒结构、乳滴结构或流动构造，初步推断富磷过铝质岩浆体系中可能不存在单纯由磷引起的岩浆液态分离现象； 3) 锰铝榴石-磷灰石矿物平衡反应制约着形成过铝质初始岩浆中P2O5含量，熔体相中P2O5含量在750 C的0.47~0.80 wt%、830 C的0.35~2.26 wt%范围内。熔体相中的P2O5含量与ASI之间存在二次函数关系(P2O5 wt%=3.5×ASI2-11.3×ASI+9.5 )。锰铝榴石溶解，促使体系中Al2O3活度增大，含锰氟磷灰石的溶解及其端元磷灰石结晶之间的化学平衡，导致熔体相中P2O5的降低，很可能是熔体中P2O5随体系ASI增大而降低的机制。 4) 不同PTX条件下稀有金属元素(W、Sn、Be、Nb、Ta)在流体/熔体相间的分配系数(Dif/m)<<0.1，预示着W、Sn、Be、Nb、Ta强烈富集在富磷过铝质熔体相中。由此，可推测富P过铝质岩浆体系的演化晚期，不太可能分异出富含上述成矿元素的成矿流体。随着岩浆分异演化的进行，残余熔体相中最终导致绿柱石、锆石、锡石、铌钽矿物等矿物饱和结晶，形成有经济意义的花岗岩型或伟晶岩型稀有金属矿床。 5) 不同PTX条件下REE在流体/熔体间的分配系数(DREE)随REE的原子序数增大而逐渐降低，构成右倾的平滑曲线，不存在在Nd-Pm、Gd、Ho-Er处的拐点；Y与Ho在流体/熔体相间分配系数的比值(DY/DHo)约为1，不受体系温度、压力和P2O5含量变化的影响。上述实验结果揭示，富磷过铝质量岩浆演化至岩浆-热液过渡阶段，熔体-流体作用不会导致Y-Ho间的分异，不会引起REE间的分异，因此，富磷过铝质岩浆演化晚期的熔体-流体作用过程不可能是产生稀土“四分组”效应的根本机理。

贵州红枫湖汇水区黄壤化学风化动力学及其生态环境效应

在地球的环境界面上，发生着重要的物理、化学和生物学反应，进行着频繁的物质交换和输送，研究和认识环境界面的地球化学过程对揭示环境演化，评价环境质量，认识成矿机理具有重要意义[万国江，1988]化学风化是元素表生地球化学循环的重要环节，是地表碉石（浮土）-水界面间的物质交换过程，其中大气成份和植物微生物代谢产物作为活化剂。化学风化的研究历史大致分为三个阶段：定性描述阶段、化学风化速度定量测定阶段、化学风化的环境生态效应研究阶段。化学风化的动力学理论经过了扩散作用理论、表面反应理论、表面络合反应理论三个发展阶段。化学同化动力学理论及其生态效应方面的研究存在的主工问题是：矿物溶解速度是由表面反应控制的，土壤具有特殊的表面性质，但目前还没有土壤化学同化动力学的实验数据。溶解铝主要来自土壤活性铝，但土壤铝的溶解机理还不清楚；仅根据化学平衡计算就认为Al~(3+)浓度是由矿物溶解平衡控制的，这很不可靠；因为土壤孔隙水的酸度控制矿物的溶解平衡，而土壤中Al~(3+)的水解制约着土壤孔隙水的酸度。孤立地研究养分的释放和流失是不完深善的，需要建立养分循环的动力学模型。黄壤是贵州分布最广的一种土壤。贵州存在着环境酸化、土壤缺钾和“石山”化等一系列生态环境问题。黔中是一个较强的酸雨区，区内降水pH值位于3.5-4.2之间；黄壤酸度高，缓冲能力弱。黄壤中活性铝浓度高，但国内没有进行黄壤中铝的淋溶和毒性的研究。黄壤是中国最贫钾的土壤之一，但缺钾的原因和发展趋势还不清楚。本文的目的是完善土壤化学风化动力学理论、阐明环境中铝的转化机理、建立钾素循环的动力学模型。同时，预测环境酸化趋势、评价土壤钾素供给状况和铝的毒性，讨论关于贵州环境酸化、土壤缺钾和“石山”化等环境生态问题的对策。作者在红枫湖汇水区采集土壤、土壤孔隙水和河水样品。土壤孔隙水用经改进的离心法提取；用化学浸提法测定土壤中铝的形态；完成了河水、土壤孔隙水的水化学全分析、土壤化学性质的测定、土壤的化学全分析和X射线衍射分析，湖水水化学全分析数据由导师提供。作者完成了土壤淋溶实验的研究，测定了淋溶前土壤样品的化学质和化学组成，测定了淋溶液的pH、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+溶解硅和单体铝。通过土壤、土壤孔隙水、湖水的化学年组成，研究土壤的化学风化动力学；通过土壤、土壤孔隙水中铝的形态分布，研究环境中铝的迁移转化机理；根据河水中钾的含量，研究土壤钾素的地球化学循环；通过土壤淋溶实验研究土壤化学风化、土壤铝淋溶、钾素循环的动力学过程。综合现场取样和淋溶实验两方面的研究成果，获得以下几点认识：1、红枫湖汇水区黄壤的化学风化处于高岭石化阶段，酸沉降增大化学风化速度，土壤化学风化符合硅酸盐矿物溶解的表面反应理论。2、实验证实了Johnson (1981)提出的土壤缓冲机制，同时发现弱酸性和中性土壤在淋溶过程中吸附H~+。3、黄壤中铝的移动性与土壤酸度和有机质含量有关，溶解铝在土壤A-B、B-C界面发生沉淀。4、实验证实铝的溶解由三水铝石溶解反应控制，同时发现溶解铝浓度由H~+供给量和盐基离子释放量控制。5、建立钾素循环的动力学模型：EXCH. K=Fw-Fd-Fa利用河水中K~+浓度计算土壤钾素的化学侵蚀速率，可以预测土壤缺钾的趋势。6、实验发现土壤钾素的化学侵蚀过程由离子交换反应控制，钾素侵蚀速率与径流强度、土壤酸度和酸沉降有关。7、酸沉降加剧黄壤酸化和缺钾的趋势，加重黄壤中铝的毒性，需要控制酸沉降通量，使雨水pH值大于4.5。