墨西哥湾Alaminos Canyon、Bush Hill冷泉碳酸盐岩有机地球化学与沉积环境

本文通过对墨西哥湾Bush Hill 的5个冷泉碳酸盐岩样品和Alaminos Canyon 的1个冷泉碳酸盐岩样品的总有机质含量、可溶有机质含量、饱和烃、芳烃、脂肪酸、δ13C组成分布特征和部分地球化学参数的研究，探讨了冷泉碳酸盐岩中有机质来源、成熟度和沉积环境。 Bush Hill的冷泉碳酸盐岩样品的总有机碳为0.78-9.02%，可溶有机质含量5.77-65.06mg/g。总有机碳达9.02%的GC-B样品高碳数正构烷烃奇偶优势明显，存在荧蒽、芘和苝系列化合物，表明该样品有陆源物质的输入，并明显受深部渗漏原油的影响，其中烷烃的δ13C为-27.64～-32.36‰，正构脂肪酸δ13C为-26.52～-39.99‰，与现代菌藻类及下伏油气藏的δ13C值（-27～-31‰）相似，表明样品中的有机质主体可能来源于深部油气藏。其余4个Bush Hill冷泉碳酸盐岩样品和1个Alaminos Canyon冷泉碳酸盐岩样品正构烷烃的低碳优势明显，而奇偶优势不明显，低碳数分布的环己烷和长链烷基苯，以及三芳甾烷和甲基三芳甾烷的存在，推断这些样品的母质以菌藻类来源为主。 所有分析样品的甾烷成熟度参数C29ββ/(ββ+αα)为0.28-0.40，C2920S/(20S + 20R)为0.42-0.61、及C20-C21三芳孕甾烷TA(Ⅰ)/C26-C28三芳甾烷TA(Ⅱ)为0.49都说明样品的有机质成熟度较低,。 AC深水区AC-E样品UCM隆起不明显，Bush Hill浅水区样品（GC-B、GC-D、GC-F、GC-G，GC-H）UCM隆起均十分明显，这种隆起的形成是因为正烷烃、甚至五环三萜烷遭受生物降解。被微生物降解的正构烷烃与未被降解的环烷烃和支链烷烃等形成不能被溶解的复杂混合物（UCM）。因此，UCM隆起通常被认为是有机质遭受生物降解最直接的证据。深水区AC-E和Bush Hill浅水区GC-F样品中芴、氧芴和硫芴之间的丰度关系为硫芴﹥芴﹥氧芴，表明其为弱氧化-弱还原的沉积环境。具有较负碳同位素组成（-63.95‰ ~ -50.48‰）的异构/反异构脂肪酸是硫酸盐还原细菌的典型生物标志化合物，进一步证实冷泉碳酸盐岩的形成与甲烷缺氧氧化作用有关。 关键词：墨西哥湾 冷泉碳酸盐岩 有机质组成分布 单体烃碳同位素 沉积环境

植物碳、氮同位素对喀斯特石漠化过程的响应特征研究——以贵州清镇王家寨小流域为例

本研究选定喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地小流域为研究对象，以植物碳、氮稳定同位素为研究手段，探讨了喀斯特石漠化过程中植物对环境变异的生态响应特征。通过研究，得出了以下几点认识:（1）石漠化过程中，土壤结构呈现出紧密化、粘质化发展趋势；土壤OM、pH、CEC、C/N比值和易移动的元素随石漠化的加深而降低，难移动的元素随石漠化的加深而升高。（2）研究区植物具有高Ca、Fe和低P、K的显著特点，属于Ca > K > Mg型；植物各元素含量种间差异较显著，且除P、K、Fe、Zn外基本均随石漠化的加深而降低，随生长期延长而增加；P是研究区植物生长发育的主要限制因子。（3）研究区常见灌木植物叶片δ13C值主要分布在 -29.5‰ ～ -24.60‰ 之间，种间差异极显著，基本随石漠化的加深而趋正，随生长期的延长而趋负；植物叶片δ13C值对土壤环境的响应较对小气候的响应更敏感。（4）研究区常见灌木植物叶片δ15N值主要分布在 -6.08‰ ～ +1.30‰之间，种间差异同样极显著，随石漠化程度的加深而趋正；植物所吸收氮同位素的种类和数量除了受土壤和气候环境因子的影响外，还受到其自身生理遗传和生长发育的控制。（5）植物叶片δ13C值对小生境的响应不如δ15N值敏感。

喀斯特城市地下水C、N同位素地球化学——污染物迁移和转化研究

中国西南喀斯特地区有突出的地球化学敏感性和生态环境脆弱性等特征，其中水环境污染是喀斯特地区所面临的极其严重的生态与环境问题。水环境生源物质循环过程对于人类生存环境质量的保护和提高有着直接的联系，由于环境体系受多种控制因素影响，利用多同位素方法讨论单一环境体系中物质循环过程和生态环境效应已成为同位素地球化学发展的一个重要趋势。碳、氮同位素已被广泛用于探讨和解决当前的一些重大环境问题，如生源要素生物地球化学对人为污染物的响应、温室气体的来源、湖泊富营养化、地下水硝酸盐污染等。为此本论文利用稳定同位素技术（13C、I5N、18O），以喀斯特城市地下水为主要研究对象，对贵阳雨水中的C、N沉降过程、贵阳／遵义地下水C、N同位素地球化学进行了初步研究。通过以上研究，得到以下的主要认识。1．探讨了贵阳雨水中碳沉降的年变化特征，结果表明贵阳雨水DOC平均值为3.76mg／L，POc平均值为0.54mg/L，含量季节间变化不显著。雨水中DOc与PH呈负相关关系，表明有机碳中酸性成份对酸雨有一定贡献。δ13C-POC取值范围在（-27.0，-24.0‰）之间，季节间差异不大，结合已有研究结果表明雨水中颗粒有机碳主要来源于雨水所冲刷的本地大气颗粒物。2．探讨了贵阳雨水无机氮沉降的年变化特征，结果表明贵阳城区雨水中的NH4＋、NO3-、δ15N-NH4+，δ15N-NO3-，δ18O-NO3-，季节性差别都不大。NH4＋主要来源于土壤中NH3挥发以及大气颗粒物中按的洗脱，而硝酸盐可能主要来源于燃煤和机动车的排放等，同时气候是影响同位素组成差异性表现的一个重要影响因素。3．初步分析了贵阳与遵义地下水／地表水主要水化学成分，结果证实水体水化学组成主要受研究区水文地质背景控制，即阳离子主要以Ca2+，Mg2+为主，而阴离子以HCO3-，SO42-离子为主。但是有部分水样有较高的人为输入物质K+，Na+，Cl-和NO3-，表明人为活动在研究区内已对地表水／地下水产生一定影响。4．利用碳同位素较好地示踪了地下水溶解无机碳季节变化的主要规律，地下水夏季的DIC含量明显低于冬季DIC含量，这是由于大量降水的稀释作用引起的。地下水DIC夏季一般比冬季更富集12C，表明夏季地下水中生物成因无机碳贡献增加。经计算表明贵阳／遵义地下水来源于碳酸盐风化的无机碳比重大多数大于50％，表明硫酸可能参与风化过程。5．较为系统地探讨了地下水／地表水中有机碳的冬季／夏季演化规律以及受影响因素，地下水大多数样品DOC和POC含量不高，个别受污染样品明显具有较高有机碳含量。大部分夏季地下水δ13C-POC明显大于冬季，表明夏季地下水颗粒有机碳受外源（C4植物碎屑）输入影响。地表水TOC（DOC+POC）与人为输入离子［K+Na++Cl-］呈一定的正相关关系，表明有机碳主要受人为污染影响。6．以贵阳为例，根据δ13CDIC等势图、结合主要水化学特征在空间上的分布可知，贵阳市区中部，东北部及西郊农业区地下水受污染较为严重。表明一定条件下，碳同位素组成可以用来指示区域地下水受人为活动影响范围。7．通过对地下水三氮分析初步掌握了地下水氮污染的基本特征，地下水中NO3-是最主要的无机氮形态，NH4+和NO2-含量大多较低，地下水中具有高NO2-与NH4+的水样比较分散，表明点源污染是主要的。8．利用氮氧同位素示踪了贵阳地下水硝酸盐污染来源的季节变化，同时证实了部分地下水发生反硝化。冬季硝酸盐相对夏季含量较低，并且目SN与夕80的平均值都相对较高，表明夏季受外源氮污染明显，郊区地下水硝酸盐主要受硝态氮肥污染影响，城区地下水硝酸盐污染严重，城市生活排泄物是主要的氮污染源；硝酸盐氮氧同位素联同按氮同位素等可以得知部分地下水中存在明显的反硝化作用。9．利用氮同位素取值分布和季节间频度分布变化初步讨论了遵义地下水硝酸盐污染来源的季节变化。遵义含NO3-较高的地下水主要分布在市区、茅草铺（市东北郊）和新店子一忠庄一带（市东南郊）。夏季地下水硝酸盐δ15N的平均值明显低于冬季，一表明夏季地下水受农业化肥等低δ15N值氮污染源污染。10．两城区地下水受点源污染为主，在局部区域有向含水层面源污染转化的趋势。喀斯特城区地下水中C、N物质的循环对环境变化响应较快，同时受不同区域降雨过程和土壤营养物质过程影响而表现出一定的差异性。

泌阳盆地中生物标志物的分布和石油初次运移的地球化学研究

泌阳盆地是一个第三系的断陷含油气盆地。论文对该盆地进行了生物标志化合物分布的研究，并利用生物标志物进行了沉积环境、石油对比、生物降解和石油初次运移等过程的研究。石油初次运移是一个重要的地质地球化学过程。利用生物标志物的分布来研究石油初次运移是一个重要的研究手段。同时又可以研究石油初次运移对有机地化指标的影响。首先研究了有机质在一块具溶蚀洞和裂隙的泥质白云岩心样中不同部位分布：L-溶洞中可溶有机质；S-样品碎至1cm~3并抽提到的大孔隙及裂隙中的可溶有机质；M-将抽提后的12cm~3样品碎至80-100目后再抽提得到地可溶有机质，是小孔隙中的有机质。结果发现，在很短距离（< 10cm）的初次运移过程中，同样存在着较强的色谱分异作用。受到较明显影响的地化指标包括烃组成（%），正烷烃轻重比，姥/植比，nC_(17)/Pr（或nC_(13)/Ph）以及甾、藿烷含量等。对两套钻井岩心剖面的研究结果表明，石油烃的初次运移中的色层分异作用控制。生油岩的有机质/矿物基本质比值越大，色层效影就越小；受色层效应影响的指标可分为两大类，例如：立体化学指标如ααα-20S/20Rey ββ/αα受到的色层影响小于C_(21)/C_(29)甾烷、C_(21)/C_(30)萜烷等分子结构差异大的有机指标。