Carbon isotopic studies of individual lipids in organisms from the Nansha sea area, China

Carbon isotopes of individual lipids in typical organisms from the Nansha sea area were measured by the GC-IRMS analytical technique. delta(13)C values of saturated fatty acids in different organisms examined are from -25.6parts per thousand to -29.7parts per thousand with the average values ranging from -26.4parts per thousand to -28.2parts per thousand and the variance range of 11.8parts per thousand, between different organisms is also observed. Unsaturated fatty acids have heavy carbon isotopic compositions and the mean differences of 2.9%.9-6.8parts per thousand compared to the same carbon number saturated fatty acids. delta(13)C values of n-alkanes range from -27.5%o to -29.7parts per thousand and their mean values, ranging from -28.6parts per thousand, to -28.9parts per thousand, are very close in different organisms. The mean difference in delta(13)C between the saturated fatty acids and n-alkanes is only 1.5parts per thousand, indicating that they have similar biosynthetic pathways. The carbon isotopic variations between the different carbon-number lipids are mostly within +/-2.0parts per thousand, reflecting that they experienced a biosynthetic process of the carbon chain elongation. At the same time, the carbon isotopic genetic relationships between the biological and sedimentary lipids are established by comparative studies of carbon isotopic compositions of individual lipids in organisms and sediments from the Nansha sea area, which provides scientific basis for carbon isotopic applied research of individual lipids.

青藏高原东部高寒草甸植物δ~(13)C年间变化及其环境分析

植物有机体稳定碳同位素组成受植物生长期间气候环境因子的影响,包含了大量的环境信息。要真正理解植物体同位素组成所包含的环境信息首先要研究植物体同位素组成与环境之间的关系。文章通过分析2002年和2003年青藏高原东部青海省门源县境内隶属于19科41属51种植物叶片的δ~(13)C值,研究高寒草甸植物稳定碳同位素组成的年间变化及其与环境因子的关系,分析影响δ~(13)C值变化的关键因子。结果表明,所测植物的δ~(13)C值分布在一个很小的范围-29.2‰～-24.9‰之间,平均值为-26.9‰,说明所测植物的光合作用均通过C3途径实现,这可能与该研究区较低温度有关。研究发现一年生植物δ~(13)C值明显低于多年生植物,而且一年生和多年生植物δ~(13)C值之间的差异在2002年（t=-3.031,P〈0.01）和2003年（t=-3.567,P〈0.001）均能达到显著性水平,表明多年生植物水分利用效率显著高于一年生植物,能更好的适应该地区寒冷干燥的低温环境。两年间植物δ~(13)C值有明显不同,2003年显著低于2002年（t=6.786,P〈0.001）。通过分析两年间环境因子的变化认为植物叶片δ~(13)C值的年间变化主要是由于降水的变化引起的,随降雨量的增加而降低。不同植物种δ~(13)C值年间变化差别很大,反应了植物对环境变化的不同响应。在植被恢复中应选用植物δ~(13)C值随环境变化存在较大差异的物种,因为此类物种能够采取不同的对策适应该地区环境的变化。

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。

用天然^13C丰度法评估贵州茂兰喀斯特森林区玉米地土壤中有机碳的来源

当森林生态系统转变成农田生态系统时，会把C4植物有机质导入到曾在C3植被下发育的土训中去，使土壤中含有来源不同的土壤有机质，引起碳同位素组成变化。因此，可以利用碳同位素来区分土壤有机质来源，实验结果表明，耕作几十年后原森林土壤有机质的含量仍占有主要地位，来源于原始C3植被的有机碳的比例为66.7％，但容易矿化的、对植物营养有效的有机质含量较低，这与当地的耕作方式有关，需要加强对植物残留物返回土壤工作的管理。

巢湖沉积物δ^13C（org）和δ^15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ^13Corg、δ^15N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ^13Corg、δ^15N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段：①10 cm以下,H3点δ^13Corg波动在-21.74‰- -19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个剖面的δ^13Corg迅速减小,δ^15N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.

云南会泽铅锌矿田成矿物质来源：Pb、S、C、H、O、Sr同位素制约

云南会泽铅锌矿田是我国著名的超大型特富铅锌矿田之一，由相距3公里的矿山厂和麒麟厂两个独立的矿床组成，Zn＋Pb金属量超过五百万吨，矿石品位在25%至35%之间。为确定矿床成矿流体和成矿金属来源，本文系统研究了矿床的Ph、S、C、O、H和Sr同位素组成特征。矿石硫化物的铅N位素组成均一，^206Pb／^204Pb，^207Pb／^204Pb和。^206Pb／^204Pb的变化范围分别为18．251～18．530，15．663～15．855和38.487～39．433，与围岩碳酸盐岩中浸染状黄铁矿一致，与碳酸盐地层相近，在^208Pb／^204Pb-^206Pb／^204Pb图上显示明显的线性关系，表明铅N位素组成相近的碳酸盐围岩地层提供了成矿物质。矿石硫化物的δ^14S变化范围为10．9‰～17．4‰，多数集中于13‰～17‰，表明还原硫主要来自地层中海相硫酸盐的还原，还原方式为热化学还原，下伏页岩、碎屑岩和泥质岩中的有机质在硫酸盐还原过程中发挥了重要作用。三种不同产状的脉石矿物方解石的碳氧同位素组成均一且没有明显差别，δ^13C变化范围为-2．1‰～-3．5‰, δ^18O为16.8‰～18．6‰。脉石矿物方解石中流体包裹体水的δDFI为-50‰～-60‰，取温度为200℃计算包裹体水的δ^18OH2O值为7．0‰～8.8‰。碳、氧和氢、氧同位素研究结果表明，成矿流体为来自下部上升的变质流体，由于下伏页岩、碎屑岩和泥质岩中有机质的参与，成矿流体具有低的δ^13C和δ^13DFI值，在上升过程中与围岩发生了同位素交换。矿石中黄铁矿、闪锌矿和方解石的初始锶同位素组成（^87Sr／^86Sr）．值的变化范围为0．714～0．717，赋矿围岩中未蚀变白云岩的初始锶同位素组成（^87Sr／^86Sr）．值为0.7083～0．7093，明显低于蚀变白云岩（0．7106），表明成矿流体具有高的（^87Sr／^86Sr），比值。相对围岩碳酸盐岩而言，下伏地层中的页岩、碎屑岩和泥质岩往往具有高得多的^87Sr／^86Sr，因此，流经或者起源于这些地层的流体具有高的锶同位素比值.

湖南柿竹园矿田柴山铅锌矿床的C、O同位素组成及其研究意义

研究了柿竹园矿田柴山铅锌矿床早、晚期方解石的C、O同位素组成，并对C、O同位素组成之间明显的正相关关系进行了CO2去气、流体混合与水．岩反应的理论模拟。结果表明，该矿床方解石的形成主要是由成矿流体与围岩发生水-岩反应及温度降低造成的，另外大气降水的加入也起到一定的作用。成矿流体中的可溶性碳以H2CO3为主，早期成矿流体的δ^13C、δ^18O值分别为-2．5‰＋4‰，晚期成矿流体的δ^13C、δ^18O值分别为-1‰和＋6‰，并且在成矿过程中一直有中生代大气降水的加入。

扬子地块周边C、P硅岩建造中硒的富集机理对比研究-以渔塘坝、紫阳富硒区为例

在自然界中存在一套由硅质岩、泥质岩／页岩或板岩、碳酸盐岩和粉砂岩组成的沉积建造，并以富含有机质和菌藻微生物等为特征，沉积厚度较大，岩石类型以硅岩为主，称之为“硅岩建造”。硅岩建造中的硅质岩不仅是许多重要矿种（如金、硒、铀、钒、磷、锰、铂族元素、重晶石和黄铁矿等）的赋存层和含矿岩系的重要岩类，而且由于它形成于特定的地球化学条件下，能够反映出某些沉积相带特殊的地质背景，另外，硅质岩本身就是一种生物岩，对探讨生物成岩、成矿作用有重要意义。所以对硅岩建造及其内硅质岩研究具有十分重要的理论意义和实用价值。因此，本论文选择扬子地块周边寒武系（南秦岭紫阳硒富集区）、二叠系（湖北恩施双河渔塘坝硒矿床）富硒硅岩建造为研究对象。通过岩石地球化学、同位素地球化学、矿物学以及流体包裹体等方法从含硒规律、岩石成因、沉积环境、成矿流体性质等方面，分别对对两个不同时代或不同层位的富硒硅岩建造开展了系统的地球化学对比研究；并从矿物学、包裹体成分及物理化学条件等方面对渔塘坝硒矿床的成因作了探讨。通过研究，取得了以下主要认识：1渔塘坝硒矿区和紫阳硒富集区富硒硅岩建造岩石以硅质岩为主，硅质岩中5102含量范围分别为64.2％-95.84％和63.62％-95.24％。同时包括部分碳质硅质岩丫碳质页岩 和碳、硅板岩及含腐泥层的石煤；渔塘坝硒矿床硅质岩中Se含量大于80ug/g的样品均采自下二叠统茅口组的硅质岩段内，紫阳下寒武统硒富集体中硅质岩中硒的含量最高（可达278ppm）。2微量元素研究表明，两地区富硒硅质岩中均含有较高的Cu，Ni、V、As、Sb、Cr，且U／Th＞1。在U-Th、Zr-Cr和P2O5-Y相关图以及Fe-Mn-（Cu+Co+Ni）三角图上，两研究区内硅质岩样品点均落于热水沉积区。渔塘坝硒矿区硅质岩的REE总量较低，平均为38.9×10-6，紫阳硒富集区硅质岩REE总量除个别较高（达110×10-6以上）外，总体也较低（12.0-37.6）×l0-6；另外，从稀土元素配分模式看，两地区硅质岩均有较明显的Ce负异常，且Eu从无明显Eu异常到出现正Eu异常。都反映出热水沉积硅质岩的特征。从si和O同位素组成来看，两个地区硅质岩的δ3051和δ18O值也总体位于热水成因硅质岩区域内。根据隧石一水的氧同位素分馏方程计算得知，两研究区硅质岩的形成温度分别为46℃-72℃和78.6℃-126.20℃。地球化学特征表明，两地区富硒硅质岩均来自热水沉积作用。另外，渔塘坝硒矿区硅质岩中Cr含量较高，且存在腕足类生物化石；紫阳硒富集区硅质岩中Ba及有机质含量较高，且存在叶琳生物标志化合物。结合两地区碳同位素组成特征（渔塘坝地区δ13c为正值，可能和上扬子区早、晚二叠世之间多期次喷发的火山活动，造成地球史上二叠纪生物大灭绝有关；紫阳地区δ13C为负值，说明碳同位素来源于沉积有机物质），暗示两地区硅质岩的成因可能与火山沉积作用有关，且在成岩过程中有部分生物的参与。3渔塘坝赋矿硅质岩硫同位素组成具有较高的负值，表明矿床形成于缺氧的海盆内：紫阳硒富集区形成黄铁矿的硫主要来自海水硫酸盐。4系统研究了渔塘坝硒矿区硒的矿物学，显示硒以自然硒、独立矿物、类质同像及有机吸附四种形式赋存于矿床中。废弃石煤堆中的自然硒矿物，是自然因素和人为活动共同干预的结果，并非石煤的缓慢自燃的结果。5对研究区成矿流体中包裹体均一温度、盐度和密度进行了系统研究，结果显示：两地区的流体包裹体以原生包裹体为主，数量较多且形态复杂；研究区（渔塘坝硒矿和紫阳硒富集区）成矿流体处于中一低温（ 190-250）℃和（120-155）℃条件。渔塘坝硒矿区石英和方解石包裹体内的流体盐度分别为（5.9-10.l）B％和（3.9-4.5）WB％，紫阳硒富集区流体盐度为（1.2-2.8）WB％，后者流体盐度明显低于前者。流体密度经计算分别为0.79-0.79／cm3和0.69-0.969／cm3。重点对渔塘坝硒矿区的石英和方解石包裹体进行了拉曼光谱成分测试，结果显示：包裹体成分以H2O和N2为主，含少量 CH4、C2H4、C2H6、C3H5、C4H6、C4H4和C6H6等成分，说明成矿溶液介质主要为具有还原性质的水溶液，其成矿条件具还原性的特点。6渔塘坝硒矿区成矿物理化学条件的研究表明，即富硒成矿流体为中低温（190-250）℃、压力平均为60Mpa。成矿早期02、eZ相对较低，乃较高，且fS2/fSe2＞l，有利于硫化物沉淀在成矿主阶段，随着硫化物的沉淀，fS2和fSe2相应增大，且fO2较高。高的fO2阻止了硒进入硫化物，而有利于硒化物的形成。 7系统研究了富硒硅岩建造的沉积环境和构造环境特征，认为渔塘坝硒矿床中富硒硅质岩主要形成于浅海滞留的盆地沉积环境，紫阳下寒武统硅质岩沉积环境属于深水滞留沉积环境；渔塘坝硒矿床主要形成于拉张的断陷盆地中，紫阳硒富集体则形成于拉张的裂谷环境。

Na-23, Si-29, and C-13 MAS NMR investigation of glass-forming reactions between Na2CO3 and SiO2

Winter, Rudolf; Jones, A.R.; Greaves, G.N.; Smith, I.H., (2005) 'Na-23, Si-29, and C-13 MAS NMR investigation of glass-forming reactions between Na2CO3 and SiO2', Journal of Physical Chemistry B 109(49) pp.23154-23161 RAE2008

Dinámica del carbono en sistemas agrícolas bajo siembra directa : nuevas evidencias obtenidas mediante el uso de 13 C sobre la importancia de las raíces, la calidad de los residuos y el laboreo

El carbono orgánico del suelo (COS) es uno de los principales determinantes de la productividad de los ecosistemas, afectando la fertilidad del suelo y su capacidad de secuestrar CO2. La agricultura es uno de los principales cambios de uso del suelo que afecta significativamente el COS. En esta tesis se examinan, mediante experimentos de campo y usando al 13C como trazador isotópico, tres aspectos de la dinámica de C en sistemas agrícolas: 1) la importancia de las raíces en la formación de COS, 2) los efectos de la cantidad y calidad de los residuos sobre la tasa de descomposición y humificación del COS y 3) la dinámica del COS en sistemas de agricultura continua iniciados sobre pastizales naturales nunca laboreados. Los resultados obtenidos muestran que 1) en cultivos de soja y maíz, la formación de COS se deriva principalmente de la biomasa subterránea y en menor medida de los residuos aéreos, al menos en la fracción de la materia orgánica particulada (MOP). También, se observó 2) que el agregado de residuos de maíz con alta relación C:N aumentó la tasa de descomposición de la MOAM (materia orgánica asociada a los minerales) cuando se la compara con el agregado de residuos de soja (baja relación C:N), efecto conocido como priming. Sin embargo, también existió una mayor formación de materia orgánica bajo cultivos de maíz, y por ende se conservaron las reservas de COS, pero su ciclado fue más rápido. Finalmente, 3) los cultivos en sistemas de siembra directa establecidos sobre suelos nunca laboreados presentaron niveles de COS similares a los de los pastizales naturales remplazados. Estos resultados cuestionan parte de nuestro conocimiento sobre los sistemas agrícolas bajo siembra directa, aportando nuevas evidencias experimentales y destacando el uso de marcadores isotópicos de 13C para comprender el flujo de C en los agroecosistemas.

Dinámica del carbono en sistemas agrícolas bajo siembra directa : nuevas evidencias obtenidas mediante el uso de 13 C sobre la importancia de las raíces, la calidad de los residuos y el laboreo

El carbono orgánico del suelo (COS) es uno de los principales determinantes de la productividad de los ecosistemas, afectando la fertilidad del suelo y su capacidad de secuestrar CO2. La agricultura es uno de los principales cambios de uso del suelo que afecta significativamente el COS. En esta tesis se examinan, mediante experimentos de campo y usando al 13C como trazador isotópico, tres aspectos de la dinámica de C en sistemas agrícolas: 1) la importancia de las raíces en la formación de COS, 2) los efectos de la cantidad y calidad de los residuos sobre la tasa de descomposición y humificación del COS y 3) la dinámica del COS en sistemas de agricultura continua iniciados sobre pastizales naturales nunca laboreados. Los resultados obtenidos muestran que 1) en cultivos de soja y maíz, la formación de COS se deriva principalmente de la biomasa subterránea y en menor medida de los residuos aéreos, al menos en la fracción de la materia orgánica particulada (MOP). También, se observó 2) que el agregado de residuos de maíz con alta relación C:N aumentó la tasa de descomposición de la MOAM (materia orgánica asociada a los minerales) cuando se la compara con el agregado de residuos de soja (baja relación C:N), efecto conocido como priming. Sin embargo, también existió una mayor formación de materia orgánica bajo cultivos de maíz, y por ende se conservaron las reservas de COS, pero su ciclado fue más rápido. Finalmente, 3) los cultivos en sistemas de siembra directa establecidos sobre suelos nunca laboreados presentaron niveles de COS similares a los de los pastizales naturales remplazados. Estos resultados cuestionan parte de nuestro conocimiento sobre los sistemas agrícolas bajo siembra directa, aportando nuevas evidencias experimentales y destacando el uso de marcadores isotópicos de 13C para comprender el flujo de C en los agroecosistemas.

Co-acquisition of hyperpolarised 13C and 15N NMR spectra

Recent developments in dynamic nuclear polarisation now allow significant enhancements to be generated in the cryo solid state and transferred to the liquid state for detection at high resolution. We demonstrate that the Ardenkjaer-Larsen method can be extended by taking advantage of the properties of the trityl radicals used. It is possible to hyperpolarise 13C and 15N simultaneously in the solid state, and to maintain these hyperpolarisations through rapid dissolution into the liquid state. We demonstrate the almost simultaneous measurement of hyperpolarised 13C and hyperpolarised 15N NMR spectra. The prospects for further improvement of the method using contemporary technology are also discussed.