连山湾河口典型重金属的吸附解吸规律及机制

锦州湾海域自上世纪30年代开始接纳大量的含重金属的废水、废气及废渣的排放，是我国重金属污染最严重的海域之一。湾内五里河河口区域污染尤其严重，生态环境遭到严重破坏，至上世纪90年代开始该区域已成为无底栖生物区。因此对该区域进行重金属污染分析及其迁移规律的研究显得尤为重要。 本文通过对五里河河口区域水体及沉积物中四种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd）的总量分析，采用单因子污染指数法和Hakanson生态风险指数法进行评价，发现该区域沉积物四种重金属中Cd污染最重，在河口区域尤其是河口口外海滨潮滩具有严重的潜在生态风险。对河口口外海滨潮滩沉积物中四种重金属的形态分布研究发现Cd的形态分布为离子可交换态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化物结合态＞有机质及硫化物结合态＞残渣态，基本处于活化状态。随后以河口口外海滨潮滩沉积物为基质进行了一系列的模拟实验，研究沉积物中Cd的迁移规律及机制。 以盐度和温度作为环境影响因子进行的静态模拟实验，结果显示：Cd污染沉积物在不同盐度与温度的水体中均能在24h左右达到最大释放量，使水体中Cd的浓度突然升高，造成水体Cd超标。室温条件下，不同盐度水体条件下沉积物中Cd的释放随盐度增加而增大，其中盐度为21.7‰和14.8‰的水体中出现两次释放高峰现象。恒温条件下在盐度相同的水体中，18℃和4℃的中、低温较29℃的高温更有利于沉积物Cd的释放，而温度相同的条件下则是21.7‰盐度的水体更利于沉积物Cd的释放，其次是海水盐度的水体。当外界条件相同时，温度恒定条件下Cd的释放大于室温条件。 从离子角度分析发现水体中的主要阴、阳离子可促进沉积物Cd的释放，其影响程度为Cl-＞Ca2+ > Mg2+> HCO3-＞SO42-≈Na+。 河口沉积物的环境质量、潜在生态风险及重金属的迁移特性分析均显示连山湾五里河河口区域具有很大的环境风险，应引起重视，并采取有效措施对其进行治理。 关键词 河口沉积物，重金属污染，Cd释放，环境风险

海水主要无机阴离子对镉在针铁矿表面吸附影响研究

镉具有生物富集性和毒性，是地下水和海洋水体中重要的污染物之一，对人类健康构成了严重威胁。针铁矿是土壤、陆地和海洋底泥中一种常见矿物，矿物对镉的吸附能力强弱是影响镉在环境中迁移转化的重要因素，因此开展在不同介质下镉在针铁矿表面吸附机理研究，具有重要的环境意义。 本研究通过实验室序批式吸附试验，溶解度测定试验，X射线衍射分析和表面络合模型，考察在海水中主要共存阴离子在其自然浓度条件下，镉在针铁矿表面吸附机理：如表面沉淀，沉淀，表面三重络合或共沉淀等。 试验研究结果表明：随pH值升高，针铁矿对Cd的吸附量显著增加；Cl-、SO42-和NO3-在pH=8时抑制针铁矿对镉的吸附；影响程度为Cl- > SO42- > NO3-；Cl-和SO42-在低pH值条件下促进镉的吸附；HCO3-在pH 4~10范围内促进镉吸附；pH=8时，对于SO42和NO3-，其与镉加入顺序的不同对吸附结果具有显著影响，先加入镉时，镉的吸附量明显大于先加入阴离子和镉与阴离子同时加入时镉的吸附量。 在pH5-9范围内，镉的溶解度随pH增加急剧下降，在pH=8时，溶液中溶解镉浓度大于吸附实验中镉初始浓度，表明吸附实验中，镉没有到达产生Cd(OH)2(s)沉淀的最低镉浓度，可能产生Cd(OH)2表面沉淀。Cl-、SO42-和NO3-对镉的溶解均有一定促进作用，其影响程度Cl- > SO42- > NO3-，与吸附试验中对镉吸附影响顺序一致。 对负载镉的针铁矿进行X射线衍射试验，结果显示：没有发现β-Cd(OH)2(s)、γ-Cd(OH)2(s)等晶体存在，发现了CdCO3(s)晶体，但不能排除有无定型Cd(OH)2(s)形式存在。由于试验过程中有CO2进入，与镉形成CdCO3(s)沉淀或形成表面沉淀，影响实验结果，揭示了在自然条件下，镉与CO2作用在针铁矿表面形成CdCO3(s)过程。

保护地土壤盐分积累及其离子组成对土壤pH值的影响

在沈阳市于洪地区采集保护地土壤样品,测定土壤盐分含量、离子组成和土壤pH值,研究保护地土壤盐分积累及其与土壤pH值变化的关系。结果表明:(1)保护地土壤的盐分含量和电导率均明显高于露地土壤,露地土壤平均盐分含量为0.29 g/kg,改为保护地10年左右土壤的平均含盐量上升至1.56 g/kg,相应的电导率(EC)值达到0.53 mS/cm,已超过作物的生育障碍临界点(EC>0.50 mS/cm);(2)保护地土壤酸化趋势明显,建成保护地栽培蔬菜6年,土壤pH值从6.5降低至5.5以下,超过了蔬菜出现生理障碍的临界土壤pH值(5.52),保护地土壤酸化与土壤的次生盐渍化已成为限制当地保护地生产可持续发展的重要因素;(3)保护地土壤NO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Mg2+、K+、Na+等盐基离子含量均较露地土壤大大增加,但HCO3-低于露地土壤或与露地土壤持平,NO3-、SO42-数量与土壤pH值下降关系密切,Ca2+、Na+在全盐中的相对比例下降也是导致土壤pH值下降的重要原因。

海水中主要无机阴离子对针铁矿吸附镉的影响

采用人工合成针铁矿作为吸附剂,通过序批式试验,研究了pH值以及海水中主要无机阴离子Cl-、SO42-、NO3-和HCO3-对Cd吸附的影响。结果表明:随pH值升高,针铁矿对Cd的吸附量显著增加;Cl-、SO42-和NO3-在pH8时抑制针铁矿对Cd的吸附;Cl-和SO42-在低pH值条件下促进Cd的吸附;HCO3-在pH4~10范围内促进Cd吸附;pH8时,SO42-与Cd加入顺序的不同对吸附结果具有显著影响,先加入Cd时,Cd的吸附量明显大于先加入SO42-和Cd-、SO42-同时加入时Cd的吸附量。

碱性矿化水灌溉对土壤溶质运移的影响

经过连续几年的灌溉试验可知,应用2.5 g稬-1以下的低矿化水灌溉是安全的,超过此值土壤积盐和碱化明显。灌溉后,土壤中溶质运移受多因素影响。在阳离子分布中,水平方向Na+随灌溉水矿化度增大而增多,Ca2+、Mg2+变化不大;土壤剖面上,从表层至60 cm土层,先以Ca2+、Mg2+为主,过渡到Na+、Ca2+、Mg2+共同占优,再发展为以Na+占优。阴离子的分布中,水平方向,随灌溉水矿化度增大HCO3-增多;土壤剖面上,从表向里,先以Cl-或SO42-为主,过渡到C1-、SO42-、HCO3-均分局面,再发展以HCO3-占优。灌溉后土壤pH值在0~20 cm变化不明显,大于20 cm土层有一定增加。土壤中的SAR和ESP均以大于1.5 g稬-1的碱性低矿化水灌溉后增加明显,碱化层由下向上抬升,小麦田碱化速度快于玉米田。

水质对UV/H_2O_2降解邻苯二甲酸二甲酯反应动力学的影响

研究了不同初始pH值、浊度与常见阴离子浓度等水质条件对UV/H2O2工艺降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)反应速率的影响,并进一步比较了去离子水和自来水中DMP的降解速率。结果表明,UV/H2O2对DMP的光降解过程符合一级反应动力学模型,不同水质条件对降解速率有不同程度的影响。酸性条件较碱性条件更有利于DMP降解;水的浊度大于7NTU时,光降解速率常数迅速下降;NO3-、Cl-、HCO3-等阴离子对DMP降解有抑制作用,且随离子浓度增大,抑制作用增强,3种离子对DMP光降解的抑制程度顺序为HCO3->NO3->Cl-。在5个30W低压汞灯照射下,当H2O2的浓度为20mg.L-1时,DMP在去离子水和自来水中光降解速率常数分别为0.0428min-1和0.0315min-1,自来水中的光降解速率常数较去离子水中的低,这可能是水中多种离子影响的结果。

水中无机阴离子对UV/H_2O_2降解LAS的影响及机理

研究了UV/H2O2工艺对直链烷基苯磺酸钠(LAS)的去除效果以及水中常见无机阴离子对LAS降解的影响和机理.结果表明,UV/H2O2工艺可以有效的去除水中LAS,光降解过程符合一级反应动力学模型.在H2O2投加量为8 mg.L-1,14 W低压汞灯照射下,LAS在蒸馏水和自来水中光降解速率常数分别为0.0180 min-1和0.0122 min-1;NO3-、Cl-、SO42-和HCO3-对LAS光降解有抑制作用,4种离子在浓度分别为5、10、15 mmol.L-1时,对LAS光降解的抑制程度均为HCO3->NO3->Cl->SO42-;随着离子浓度增大,抑制作用增强;自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是由于水中多种离子影响的结果.

含分子内氢键的苯硫酚在水相中的Michael加成反应

苯硫酚的巯基是一个较强的亲核基团 [1] ,对 α,β-不饱和双键的 Michael加成反应已有报道 [2～ 4 ] .但是当巯基的邻位存在与其形成氢键的基团时 ,如果按文献条件进行反应 ,或者反应无法进行 [5,6 ] ,或者要使用反应条件苛刻的丁基锂 [6 ] ,或者使用吡啶等毒性较大的反应溶剂 [2～ 9] ,而且产率较低 .本文选择了饱和碳酸氢钠水溶液 /n-四丁基硫酸氢铵的反应条件 ,探讨了该类化合物在此条件下的 Michael加成反应 .以 3个含分子内氢键的苯硫酚 (邻羟基苯硫酚、邻氨基苯硫酚和邻羧基苯硫酚 )为起始物 ,对丙烯酸乙酯和丙烯腈进行了 Michael加成反应 .本方法的特点在于不使用特殊的有机溶剂 ,反应在水相[10～ 12 ] 中进行 ;反应速度快 ,收率高 ,无巯基偶联 [13] 副产物生成 .反应式如 Scheme1所示 .RSH1 a— 1 c+ OONa HCO3,H2 On-Bu4 N HSO4RSOO2 a— 2 cRSH1 a— 1 c+ NC Na HCO3,H2 On-Bu4 N HSO4RSCN3 a— 3 ca. R =OH;b. R =N H2 ;c. R...

数学模型法研究细胞间液中Gd(Ⅲ)对Ca(Ⅱ)物种的影响

用数学模型法研究了细胞间液中 Gd( )对 Ca( )物种的影响 ,并利用人工神经网络方法估算配合物稳定常数 .结果表明 ,细胞间液中 Ca( )物种分布受 Gd( )总浓度变化的影响 .当 Gd( )总浓度为其在细胞间液中的本底浓度时 ,Ca( )主要以自由 Ca( )离子 ( 71 .0 % ) ,[Ca( HCO3) ]( 9.5 % )和 [Ca( Lac) ]( 6.0 % )等物种存在 .随着 Gd( )浓度的提高 ,Gd( )主要与 Ca( )竞争磷酸根及碳酸根 ,并有竞争生物小分子配体趋势 ,从而导致 Ca( )物种随 Gd( )浓度变化重新分布

Computer simulation for effect of Pr(III) on Ca(II) speciation in human interstitial fluid

A multiphase model of metal ion speciation in human interstitial fluid was constructed and the effect of Pr(III) on Ca(II) speciation was studied. Results show that free Ca2+, [Ca(HCO3)], and [Ca(Lac)] are the main species of Ca(II). Because of the competition of Pr(III) for ligands with Ca(II), the percentages of free Ca2+, [Ca(Lac)], and [Ca(His)(Thr)H-3] increase gradually and the percentages of CaHPO4(aq) and [Ca(Cit)(His)H-2] decrease gradually with the increase in the total concentration of Pr(III). However, the percentages of [Ca(HCO3)] and CaCO3(aq) first increase and then begin to decrease when the total concentration of Pr(III) exceeds 6.070 x 10(-4) M.

CLONING AND QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE CARBONIC ANHYDRASE GENE FROM PORPHYRA YEZOENSIS

Carbonic anhydrase (CA), an enzyme that catalyzes the interconversion of CO2 and HCO3-, has a critical role in inorganic carbon acquisition in many kingdoms, including animals, plants, and bacteria. In this study, the full-length cDNA of the CA gene from Porphyra yezoensis Ueda (denoted as PyCA) was cloned by using an expressed sequence tag (EST) and rapid amplification of cDNA ends (RACE). The nucleotide sequence of PyCA consists of 1,153 bp, including a 5' untranslated region (UTR) of 177 bp, a 3' UTR of 151 bp, and an open reading frame (ORF) of 825 bp that can be translated into a 274-amino-acid putative peptide with a molecular mass (M) of 29.8 kDa and putative isoelectric point (pI) of 8.51. The predicted polypeptide has significant homology to the beta-CA from bacteria and unicellular algae, such as Porphyridium purpureum. The mRNA in filamentous thalli, leafy thalli, and conchospores was examined, respectively, by real-time fluorescent quantitative PCR (qPCR), and the levels of PyCA are different at different stages of the life cycle. The lowest level of mRNA was observed in leafy thalli, and the level in filamentous thalli and in the conchospores was 4-fold higher and 10-fold higher, respectively.

南黄海浮游植物的固碳强度与污染物胁迫下海水碳源/汇格局的变化

本论文在解析了南黄海生态环境的基础上，首次研究揭示了浮游植物固碳强度的年际变化及生态反馈机制，获得了东中国近海浮游植物固碳强度及对海域源/汇格局的影响程度；同时，用室内模拟实验探讨了重金属和有机污染物胁迫下海水无机碳体系和源汇格局的变化过程，获得了一些新的认识。主要结论如下： 1. 南黄海浮游植物固碳强度具有明显的时空变化特征，与海域光照、流系和水团变化、海水磷的浓度等因素密切相关，并在一定程度上决定海区碳源/汇的性质。2005年秋季浮游植物日固碳量达9.5万吨，1983-2005年间，南黄海浮游植物固碳强度有降低的趋势，与海水关键营养盐－磷的限制有关。东中国近海浮游植物年总固碳量约为2.2亿吨，约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%。 在综合分析秋季南黄海水文、化学、生物背景的基础上，系统阐明了海域浮游植物固碳体系的生物地球化学机制。结果表明，2005年秋季南黄海浮游植物固碳强度，即初级生产力变化在 97−701 mgC m-2 d-1之间，平均为307 mg C m-2 d-1；与其关系比较密切的环境因子为海水透明度、盐度、pH、氨氮 (NH4-N)、磷酸盐 (PO4-P) 以及Chl a。在这些因素中，PO4-P对初级生产力的影响最大，显然11月份南黄海的磷是浮游植物生长的限制因子，次之的影响因素是Chl a和NH4-N。 对南黄海源汇格局的研究发现，如果除去涌升流较为活跃的站位（A9、B7、B8、B9、C8、C9、 D9和A1），2005年秋季表层海水pCO2与浮游植物固碳强度明显负相关（r=-0.8，n=23, p<0.001）。在南黄海东部浮游植物固碳强度较高，pCO2值较低；而在西部海区浮游植物固碳强度较低的区域，其pCO2值较高。碳源/汇转折点浮游植物固碳强度为230 mgC m-2 d-1，即小于此值，海区为大气二氧化碳的源，反之为汇，并且CO2汇区浮游植物固碳强度平均值约是CO2源区的2倍多；浮游植物固碳作用，在某一时间和空间尺度内，基本决定了海区的源汇格局。估算结果显示，东中国近海浮游植物固碳量约为222×106t a-1，约为东中国近海通过海－气界面总表观碳汇强度每年1369万吨的16.2倍，仅就浮游植物的年固碳量而言，东中国近海约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%。 研究揭示了近年来南黄海浮游植物固碳强度具有区域与年际变化明显这一显著特点。一般，近岸区（由黄海沿岸水和表层水控制）内，光照是浮游植物固碳的主要限制因子；从2001年后的大多数年份中，中央区（黄海冷水团控制）的浮游植物固碳强度均与磷酸盐浓度显著正相关，但与氮浓度的相关性不大，说明南黄海生态系统普遍存在着磷限制而非氮限制；混合区终年受黄、东海混合水控制，受到光照条件和营养盐浓度同时影响。根据本次观测所获数据，结合以前研究者的调查资料，我们发现从1983年到2005年，南黄海浮游植物优势种由Bacillariophyta变为Pyrrophyta，浮游植物细胞丰度和Chl a明显下降，浮游植物固碳强度几乎下降了二分之一 （由569.50 mgC m-2 d-1下降至306.83 mgC m-2 d-1），说明南黄海在世界边缘海固碳过程中的作用在降低。经过相关水质参数及生态环境变化的分析，以上现象是对关键营养盐磷的限制以及光限制响应的缘故。此外，研究还发现，由于南黄海初级生产者产量下降所引起的一些生态反馈信息，如浮游动物固碳量的下降和鱼类产量的锐减。 2. 室内模拟实验显示，重金属（铅、铜、镉和锌）及有机污染物（乙醇、丙酮、尿素和多灭磷）对水体生物固碳体系有重要影响，较低浓度时可提高水体的固碳能力，相应水体中的DIC、HCO3-和 Pco2 与对照组相比都明显下降 (P<0.01)；当污染物达到一定浓度后，水体生物的固碳能力明显下降，其有机碳可降解转化为无机碳。当污染物小于转折浓度水体为大气二氧化碳的汇，反之为源。 水体固碳体系对于不同种类、不同浓度的污染物质所表现的受胁迫情况不同，低浓度各污染物（包括重金属和有机污染物）添加组中（对于重金属为0.1和1µmol•L-1，醇和酮分别为<0.5 mol L-1和<0.75 mol L-1），藻干重及固碳量均要大于初始值，说明适量的外源污染可能会促进藻类生长，提高水体的固碳能力，相应水体中的DIC、HCO3- 和PCO2与对照组相比都明显下降 (P<0.01)。当污染物达到一定浓度后，由于其毒害作用，使得水体内生物的固碳能力下降，甚至分解并转化为无机碳，从会引起DIC、HCO3- 和PCO2含量的升高，其含量上升幅度会因固碳体系对不同种类污染物耐受程度的差异而不同。对于尿素和多灭磷，二者浓度分别达到80和20mgL-1时，水体中二氧化碳各参数仍呈现下降趋势，说明在该浓度范围内，大型藻类（如石莼）仍可利用添加物中的氮和磷，将其做为氮源或磷源，促进水体总固碳量的增加。 污染物胁迫对水体碳源汇能力及格局可起到一定的调控作用，与污染物的浓度密切相关，污染物存在着一转折浓度，分别为5µmol L-1（铜）、20µmol L-1（镉） 0.75mol L-1（酮），当污染物添加小于转折浓度并排除其他影响因素时，水体表现为大气CO2的汇，并且适量的增加污染物浓度会使海洋碳汇能力有所增强；而当污染物超出转折浓度时，水体成为CO2的源，其CO2的释放量是随着污染物浓度的增加而增大。对与研究中其他种类的污染物，在实验室设计范围内，水体始终表现为大气CO2的汇。

过量氮和磷引起的富营养化对海水无机碳源汇强度的影响

过量氮和磷引起的海水富营养化引起了一系列的生态环境效应，探讨二者的耦合关系对阐明全球海洋生态环境变化机制意义重大。本论文首次探讨了过量氮和磷引起的富营养化对海水无机碳体系的影响，通过室内系统模拟实验，构筑了过量氮和磷与无机碳体系变化的定量耦合关系，在此基础上获得了中国近海典型海域特别是南黄海近十年氮和磷演变引起的无机碳源汇格局变化，获得了以下一系列新的结果和认识： 1、不同营养盐（NO3-、NH4+、NO2-和PO43-）对水体溶解无机碳体系均有重要影响，且影响程度有较大的差异。 在模拟实验中，当NO3-<188 μmol/L，NH4+<126 μmol/L，NO2-<39.5 μmol/L时均可明显提高水体的固碳能力，相应水体中的DIC、HCO3-和 pCO2均较空白对照组时有一定程度的下降。当N浓度达到一定值后，其固碳能力减弱，DIC、HCO3-和pCO2出现相反变化。当NH4+>126 μmol/L和NO2->39.5 μmol/L时pCO2增加，向大气释放CO2。在PO43-添加组中，当浓度小于19.5μmol/L时DIC、pCO2较空白对照组下降，水体表现为大气CO2的汇，其固碳能力高于N组。在孔石莼添加组中，各营养盐组水体的固碳能力均高于空白对照组，相应水体中DIC、HCO3-和pCO2的下降明显。其中，同一营养盐浓度水平下，NH4+组中各无机碳组分的变化幅度明显高于NO3-和NO2-组，PO43-组的无机碳体系变化幅度低于N组。其中，当NO3-、NH4+和NO2-浓度分别在71 μmol/L，49.7 μmol/L和11.7 μmol/L时，pCO2下降明显，水体表现为大气CO2的强汇。对无机碳各参数的变化量与营养盐进行多元回归分析，得到以下统计关系： ⊿DIC=-0.937(⊿PO43-)-0.34(⊿NO3-)-0.46(⊿NH4+)+0.11(⊿NO2-)（R2=0.69, n=30，Sig.<0.05） ⊿HCO3-=-1.357(⊿PO43-)-0.35(⊿NO3-)-0.57(⊿NH4+)-0.013(⊿NO2-)（R2=0.76, n=32, Sig.<0.05） ⊿CO32-=0.344(⊿PO43-)+0.16(⊿NO3-)+0.18(⊿NH4+)+0.076(⊿NO2-)（R2=0.69, n=32, Sig.<0.05） ⊿pCO2=-1.321(⊿PO43-)-0.12(⊿NO3-)-0.31(⊿NH4+)-0.032(⊿NO2-)（R2=0.84, n=35, Sig.<0.01） 2．氮、磷对海水无机碳体系的源汇格局影响主要受控于水体浮游藻类对营养盐的利用。 模拟实验各种情况下Chl-a的浓度均有不同程度的变化。在N组中，当NH4+<126 μmol/L，随着NH4+浓度的增加，Chl-a浓度增加，而高浓度（NH4+>126 μmol/L）的实验组中，Chl-a则随浓度的增加而下降。当NO2-和PO43-的浓度分别大于39.5 μmol/L和19.5 μmol/L时，水体中Chl-a随营养盐浓度的增加而出现下降趋势，不同的是NO3-添加组在实验浓度范围内藻类均出现了不同程度的增长，这可能与浮游藻类对过量营养盐的耐受性不同有关。在低浓度时，PO43-组pCO2的下降最为明显，这与 PO43-组Chl-a的含量较高相一致，其次为NH4+，NO3-高于NO2-，可见在实验水体中PO43-对于藻类新陈代谢作用影响明显，从而作用到无机碳上的影响也就最为明显。对各实验水体⊿Chl-a与无机碳各组分作相关性分析发现，⊿Chl-a与⊿pCO2的相关性最为明显（R2=0.75，p<0.0001），这可能是因为浮游藻类光合作用和分解作用消耗或生成的首先是海水中的游离CO2（即pCO2）。在孔石莼组中，由于大藻对过量营养盐的耐受性较强，因此各组中藻类干重均有一定程度的增长。藻类干重的增加以NH4+最为明显，其次为NO3-和NO2-，这可能与其对N盐的优先吸收顺序NH4+>NO3->NO2-有关。加PO43-组中藻类的干重增加量低于NH4+和NO3-组，这与大藻的生理特性有关。对藻类干重增加量⊿m与⊿DIC作相关性发现，二者相关性明显（R2=0.64，p<0.01），这是由于孔石莼光合作用同时吸收HCO3-和CO2为碳源有关。 3、近年来，中国近海由于海水过量氮磷引起的富营养化，可使大部分海域海水无机碳汇强度增加 应用室内模拟获得的无机碳与氮、磷之间的定量耦合关系，估算了过量氮、磷引起的富营养化条件下，中国近海水体无机碳源汇的变化情况。结果表明，近十年来，由于氮、磷浓度的增加而导致渤海、南黄海、北黄海和东海每年从大气中多吸收0.197×106t C、0.302×106t C、0.039×106t C和2.233×106t C，东中国近海营养要素的含量的变化及组成比例的时间性和地区性差异是造成各海区碳通量差异的重要因素；对2006年南黄海水文、化学、生物与无机碳体系之间的相互关系进行综合分析，可知水体无机碳体系与营养盐水平密切相关。

Response of cyanobacterial carbon concentrating system to light intensity: a simulated analysis

Cyanobacteria possess a delicate system known as the carbon concentrating mechanism (CCM), which can efficiently elevate the intracellular inorganic carbon (Ci) concentration via active transportation. The system requires energy supplied by photosystems; therefore, the activity of the Ci transporter is closely related to light intensity. However, the relationship between CCM and light intensity has rarely been evaluated. Here, we present an improved quantitative model of CCM in which light is incorporated, and developed a CCM model that modified after Fridlyand et al. in 1996. Some equations used in this model were inducted to describe the relationship between transport capacity and light intensity, by which the response of the CCM to light change is simulated. Our results indicate that the efficiency of the carbon concentrating system is sensitive to light intensity. When the external Ci concentration was low, CO2 uptake dominated the total Ci uptake with increasing light intensity, while under high external Ci concentrations HCO3- uptake primarily contributed to the total Ci uptake. Variations in the ratio of energy allocated between the transport systems could markedly affect the operation of CCM. Indeed, our simulations suggest that various combinations of Ci fluxes can provide a possible approach to detect the way by which the cell distributes energy produced by the photosystems to the two active Ci transport processes. The proportion of the energy consumed on CCM to the total energy expenditure for the fixation of one CO2 molecule was determined at 18%-40%.

大洋有孔虫微量元素研究

The most novel aspect of this thesis is the combination analysis of the boron isotopes and trace elements. What’s more, it also provides a reliable analytical technique, which is suitable for both boron isotopes and trace elements. Al/Ca values can be used to monitor the clay removal during the sample preparation. It is found that when Al/Ca>100 mol/mol, the measured boron isotopic compositions are always several permil lower than those properly cleaned. B/Ca ratios can be used to calculate the exact boron loaded for each sample. Otherwise, too much loading will lead to too long time for the whole analytical sequence, and too less loading might incur serious blank problem. One other benefit besides those discussed above is that the combination analysis of boron isotopes and trace elements on the same sample allows reconstruction of the marine carbonate system and atmospheric pCO2 without assumption of the other parameter. In the marine carbonate system, with the seawater pH from the foraminiferal 11B, one has to make an assumption on the other variable to obtain the rest four variables. A series studies found that U/Ca and B/Ca are potential proxies for seawater [CO32-]and [HCO3-], respectively. Since they are measured on the same sample with boron isotopes, hence, there is no spatial or temporal ambiguity in the incorporation of the two controlling parameters. With 11B and U/Ca, the reconstructed atmospheric pCO2 variations match the atmospheric pCO2 record from the Vostok ice core within ±20 ppm. The incorporations of U and B into foraminiferal carbonates are controlled by the overall growth rate of individual foraminifers and other possible factors. The reliable application of these proxies still require further calibrations. In a similar fashion, the combination analysis of boron isotopes and Mg/Ca also has great advantages. Mg/Ca has been proved to be a reliable proxy for the surface seawater temperature. With the combination analysis, one can determine the phase between changes in atmospheric pCO2 and surface seawater temperature, thus explore the cause and mechanism of the changes in atmospheric pCO2. .