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中国科学院地球环境所等揭示中国北方降水氧同位素变化新机理（图）
地球环境 氧同位素
2024/1/26
石笋中的降水氧同位素记录是重建历史气候变化的重要支撑。在东亚季风区，这些记录揭示了水汽源到洞穴点的广泛区域降水在长时间尺度上的变化，进而映射出季风强度的变化。然而，在短时间尺度上，降水氧同位素的变化受到上游对流、水汽源地、局地降雨量和降水的季节性等复杂因素的影响。而对于这些影响的解释存在争议。在北方地区，气候更加偏向大陆性，降水氧同位素呈现出与南方季风区不同的季节特征。水汽来源是否以及如何影响该地...
地球环境所在大气降水——水汽氢、氧同位素耦合研究方面取得新进展（图）
大气降水 水汽氢 氧同位素耦合
2023/11/26
降水氢氧同位素可灵敏的响应环境变化，并记载着水循环的整个历史信息，其稳定同位素的含量差异反映了其形成过程中水汽来源、交换及传输等物理特征，因此被作为水文气候示踪指标，广泛应用于古气候重建和水循环研究。近地表水汽是降水的重要组成部分之一，然而，目前对于近地表水汽和降水之间联系的认识还较为缺乏，这影响了我们利用水汽氢氧同位素对降水氢氧同位素及环境变化开展相关研究的讨论。
植物光合作用是地球上最重要的生化反应。它与地球共同进化和发展，驱动着地球上所有元素的生物地球化学循环，是唯一可以将光能转化为化学能的化学过程。陆生植物利用光能将空气中的二氧化碳转化成碳水化合物，这已成人们的共识。但是陆生植物能否利用重碳酸盐，利用的份额，影响因素如何，至今不得而知。中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室吴沿友研究员带领团队，经过近二十年的努力，对这些问题给出了答案。
富含木质素的生物质中含有丰富的甲氧基(-OCH3)，其稳定碳、氢同位素是重建古气候的重要指标，但生物质中甲氧基的含量随沉积演化作用快速减少，准确评价生物质中甲氧基的含量是开展其稳定同位素分析的基础。目前常用的甲氧基定量方法基于Zeisel法（利用氢碘酸将生物质中的甲氧基转化为碘甲烷）直接测定生成的碘甲烷、或利用碘甲烷试剂建立外标定量曲线，但总体上存在误差大、耗时长、需要进行一系列处理等问题。
甲烷是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体，百年尺度内单分子增温效应是二氧化碳的近30倍，对全球变暖有重要贡献。微生物驱动的甲烷氧化过程对削减甲烷释放扮演着关键角色，其中好氧甲烷氧化菌长期被认为依赖氧气作为电子受体、以甲烷为唯一碳源和能源生存。22023年来许多研究表明好氧甲烷氧化菌在厌氧环境中依然大量存在，甚至具备转录活性，这些发现预示着全球甲烷汇可能被大量低估。然而，好氧甲烷氧化菌的厌氧生存机制...
湖泊等内陆水体由于自身及与陆地生态系统剧烈的物质能量循环，对全球温室气体（如CO2）排放及碳循环过程有着重要贡献。然而，由于湖泊数量众多而人力物力有限，目前的湖泊CO2排放野外实测数据集代表性严重不足，使目前全球湖泊CO2排放估计极具不确定性，限制了对全球碳循环过程的深入理解。卫星遥感手段具相对高频率和大范围的优势，可显著降低湖泊CO2排放估算的不确定性。然而，开发区域或全球尺度湖泊CO2排放遥感...
湖泊等内陆水体由于自身及其与陆地生态系统剧烈的物质能量循环，对全球温室气体（如CO2）排放以及碳循环过程有着重要贡献。然而，由于湖泊数量众多而人力物力有限，目前的湖泊CO2排放野外实测数据集代表性严重不足，使得目前的全球湖泊CO2排放估计存在极大的不确定性，限制了对全球碳循环过程的深入理解。卫星遥感手段具有相对高频率和大范围的优势，可以显著降低湖泊CO2排放估算的不确定性。但是，开发区域或全球尺度...
陆生蜗牛具有对温度、降水量和湿度等环境变化响应敏感、迁徙能力弱等优点，被视为环境变化的“指示性动物”。迄今为止，对全球不同区域蜗牛壳体稳定碳、氧同位素组成的气候环境指示意义已开展了许多研究。但是，针对微小蜗牛（2-10 mm）壳体同位素组成的研究则非常有限。为此，中国科学院地球环境研究所研究人员在黄土高原东南-西北~700 km断面上，采集了黄土沉积中广泛分布的四种微小蜗牛现生种（Pupilla ...
降水中的稳定同位素是研究地球水循环过程和重建古气候历史的重要指标。已有研究表明，石笋和其他沉积物记录的亚洲降水同位素在地质时期显示出明显的万年尺度（轨道尺度）周期性变化，但关于亚洲不同地区降水同位素变化所指示的气候学意义在科学界仍存在争议。
陆生蜗牛具有对温度、降水量和湿度等环境变化响应敏感，迁徙能力弱等优点，被视为环境变化的“指示性动物”。迄今为止，对全球不同区域蜗牛壳体稳定碳、氧同位素组成的气候环境指示意义已开展了许多研究。但是，针对微小蜗牛（2-10 mm）壳体同位素组成的研究则非常有限。为此，我们在黄土高原东南-西北~700 km断面上，采集了黄土沉积中广泛分布的四种微小蜗牛现生种(Pupilla aeoli、Gastroco...
白云石广泛见于各类地质样品中，如碳酸盐岩、大理岩和热液脉等。值得注意的是，白云石也是地幔来源的金伯利岩和碳酸岩等高温岩石的常见矿物，这些幔源岩石携带了深部地幔的信息、且常伴生具有重要经济价值的矿产资源（如金刚石矿、稀土矿等）。据研究，以我国的白云鄂博、美国的Mountain Pass、澳大利亚的Mount Weld等为代表的大多数具有经济价值的稀土矿床与火成碳酸岩关系密切。因此，白云石的氧同位素可...
Crocetane（2，6，11，15——四甲基十六烷），又称为藏花烷或番茄烷，是重要的脂质生物标志化合物，可作为甲烷厌氧氧化古菌ANME-2与硫酸盐还原菌（SRB）共养耦合的重要证据，对于判断海底甲烷渗漏环境与微生物活动具有重要作用，其含量与碳同位素组成是指示甲烷厌氧氧化过程的有力证据。Crocetane的碳同位素组成已被广泛应用于油气地球化学、生物地球化学和海洋科学等研究领域。
黄铁矿是地球上最主要的硫化物矿物。2022年来，黄铁矿的非生物氧化过程受到国内外学者的广泛关注，一方面，黄铁矿氧化是产生酸性矿山废水的主要过程；另一方面，黄铁矿氧化的电子转移过程与Fe、S、O、C元素的生物地球化学循环密切相关。黄铁矿氧化产生了两种活性氧物种（ROS），即羟基自由基（·OH）和过氧化氢（H2O2），对表生环境中的物质转化有重要影响。
碳酸盐矿物的稳定同位素组成是重建过去气候环境条件的重要地球化学指标。然而，由于形成过程机制的复杂性，碳酸盐沉淀后其同位素组成可能无法与周围环境达到同位素平衡，这使得它们的同位素组成在指示气候环境条件时存在不确定性。碳酸盐同位素如碳、氧同位素（δ13C和δ18O）和团簇同位素（Δ47）的不平衡可源于溶解无机碳（dissolved inorganic carbon, DIC）溶液的不平衡。然而，在碳酸...
