过去1 300年南海东岛生态环境对气候变化的响应

东岛牛塘为目前在西沙群岛少见的淡水型湖泊,其中保存完好的粪土沉积物记录了距今1 300年来东岛生态环境演化历史.对DY4粪土沉积柱的研究结果表明,在1 400 AD前,东岛海鸟数量较多,牛塘湖岸周围植被生长较为繁盛,而在1 400~1 850 AD期间,东岛海鸟数量和植被生长都处于低谷.通过综合对比研究区、中国乃至北半球降雨量、温度变化记录,发现1 400 AD前岛屿生物量较高的时期对应于暖干的中世纪温暖期,而低生物量时期与凉湿的小冰期一致,证明南海热带孤立岛屿生态系统对区域乃至全球气候环境变化响应非常灵敏.     

南极Fildes半岛CH4浓度监测

在南极法尔兹半岛(FildesPeninsula)6个环境小区内采集了近地面气体样品,在室内分析了其中223个样品的CH4浓度,得出了这些小区内大气CH₄平均浓度;其中沿海潮间带藻类分布区、企鹅聚集区和人类活动区CH₄浓度显著高于全球CH₄平均浓度及其他无人区,表明这些区域可能是南极地区大气CH₄主要的源;而苔藓、地衣植被区CH₄浓度显著低于内陆冰盖区和全球大气CH4平均浓度,表明苔原植被区可能是南极大气CH₄重要的汇.还分析了苔藓植被区CH₄浓度的夏季变化,在夏季2个多月内该植被区CH₄浓度呈上升趋势;在相同的天气条件下,苔藓与地衣两不同植被区CH₄浓度变化趋势基本相同;但两者土壤CH₄通量存在明显的消长关系.     

西沙科考回眸

2003年2月,中国科技大学西沙科考队一行7人,搭乘南海舰队的飞机自海口飞抵我国南海的永兴岛,开始了对西沙群岛近两个月的生态地质学考察。这是一次难忘的旅行,我们从空中、海上饱览了祖国南海明珠的秀色,近距离地探访了东岛、琛航岛、中建岛、珊瑚岛等8个岛屿的生态环境。那次考察结束后的三年多来,我们以生物粪土层为载体,在历史对比的基础上探讨了几千年来鸟类聚散对海平面变化、气候变化和人类活动的响应,用微观生物地球化学记录撩开了笼罩在东岛“野牛”身上的迷雾,重建了过去几千年鸟、岛共沉浮的历史。大自然的奥秘深藏不露,它把蛛丝…     

南极苔原植物-土壤系统中HCH,DDT的生物富集特征

对南极乔治王岛无冰区典型的苔原生态系统中3种苔原植物及其下覆土壤中六氯环己烷(HCH)、二氯二苯基三氯乙烷(DDT)含量进行了系统分析,探讨了HCH,DDT在南极苔原植物-土壤系统中的富集特征及迁移规律.结果表明,南极苔原植物体与下覆土壤相比,除南极石萝(Usnea antarctica)对HCH的富集较明显(富集因子BCF石萝/土壤=2.74)外,金发藓(Polytrichum alpinum)、发草(Deschampsia antarctica)样品中HCH,DDT含量均低于下覆土壤;3种植物的富集系数还表明,它们对水溶性农药HCH的吸收高于对脂溶性农药DDT的吸收.同时,对比3种苔原植物及其下覆土壤中HCH含量发现,在大气沉降HCH可以忽略的情况下,植物体的HCH主要来源于下覆土壤.因此,植物体及其下覆土壤中HCH含量呈现此消彼长的动态变化;3种苔原植物及其下覆土壤中DDT的含量总体上也具有类似特征.此外,对苔原生态系统中DDT各种异构体的分析发现,1980年以后随着各主要农药使用国对DDT的相继禁用,DDT的有效组分pp'-DDT降低,并且低于代谢产物pp'-DDD和pp'-DDE含量之和,可见,各国对DDT的禁用已经有效地抑制了农药污染对南极苔原生态环境的影响.     

同步辐射X射线荧光分析在植物微量元素分析中的应用

利用同步辐射X射线荧光分析方法的信噪比高、检测限小、无损伤等特点,对采集自南极、青岛和安徽地区多种植物的茎、叶和花被样品进行了元素分析检测出的20多种元素中,有Ca,Mn,Fe,Cu,Zn,Br,Rb和Sr等.结果显示,南极苔重元素的低含量与其环境污染低相一致,苔藓中K,Ca和Fe的峰强依次有数量的提高.青岛红藻门的鸭毛藻对Br有很强的吸收倾向.将1985年和1999年获样品进行对比,说明这些植物的金属元素峰强有明显增加.淮河沉水植物金对K,Ca,Mn和Fe都有较强的富集能力,所富集的元素含量和种类随水环境污染元素浓度的变化而有显著的不同.     

两极与中低纬地区粪土层生物标志物性质比较

作为一个新的生态环境信息的载体,粪土沉积层很好地恢复了第四纪古生态记录,包括历史时期鸟类数量变化乃至人类文明历史,以及它们和气候环境变化的关系．在本研究中,我们分析了南极阿德雷岛企鹅粪土沉积物、北极斯瓦尔巴群岛的Ny-Alesund的海鸟粪土沉积物、中国南海西沙群岛中的东岛海鸟的聚居地沉积物、安徽省蒙城县尉迟寺人类文明古文化遗址等沉积物的生物标志物性质,并分别与生物标型元素组合对比．尽管同为粪土沉积层,但是由于所处地理位置不同、沉积环境不同、鸟类或人类粪便的不同以及当地植被的不同,四地沉积物的生物标志物显示出了不同的特征．相对生物标型元素组合,生物标志物提供了更为丰富的生态信息,包括历史时期鸟类数量和植被丰度变化．生物标志物和生核标型元素相互印证,完善了我们对粪土江积层的了解,加深了对这四个区域生态和环境演变过程的理解,使我们得以更好地研究古生态演变和古环境变化之间的关系和响应．     

蒙城尉迟寺文化层的地质地球化学研究Ⅱ——古遗址气候变化反演及代用指标选择

考古遗址剖面研究正在突破传统文物考古研究的学科局限,应用孢粉学、地质地球化学等多学科交叉和新技术新方法,提供研究人类历史有意义的信息.通过对安徽蒙城尉迟寺遗址剖面中各种元素、粒度等指标的综合研究分析,区分了剖面各种指标对人为影响、自然影响的响应程度,并且利用主要受自然影响的指标恢复了5 050～4 000 cal.aB.P.间尉迟寺遗址地区的气候变化历史.在与经典亚洲夏季风指标对比的基础上,探讨影响气候变化的原因,以及气候变化与原始文化之间的关系.并在此基础上,提出古遗址剖面气候研究中使用代用指标时需要特别注意的问题.     

采用MAX-DOAS观测北极新奥尔松地区夏季NO2的柱浓度与垂直分布

多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)作为一种观测痕量气体成分的地基遥感手段,在反演过程中利用天顶谱扣除了平流层的影响,因而对底层大气的测定较为敏锐。采用地基被动MAX-DOAS在2011年7月5日—8月1日对北极新奥尔松地区的NO2柱浓度进行观测。观测期间4个离轴观测角的NO2差分斜柱浓度(DSCDs)结果显示,NO2主要集中在对流层底部。观测期间新奥尔松地区NO2的平均混合比为1.023E11molec.cm-3(0～1km),其含量的波动与轮船的化石燃料燃烧和大气光化学反应有关。3km内NO2的垂直分布图显示,NO2主要来自海洋边界层的释放,且随时间呈现波动变化。     

蒙城尉迟寺文化层的地质地球化学研究

在对安徽蒙城尉迟寺古文化遗址进行野外考察的基础上,分析了古文化沉积层剖面中的17种元素、pH值、TOC等数据,结果表明:①主因子分析得到的fact1可以反演距今5 050~4 000年间尉迟寺遗址地区古代人口数量的变化,变化曲线和传统器物考古方法得出的古文化层演变关系有很好的相关性;②在处于原始农耕文明的古代人类社会,人口数量的变化以及社会的兴衰与气候是息息相关的:夏季风越强,人口数量就越多,社会就越繁荣.孢粉分析结果表明4 400年左右的气候事件,导致尉迟寺遗址地区的大汶口文化与龙山文化的更替;③探索性的研究表明,地质地球化学方法可以应用在考古学研究中,并提供文明与气候的新信息.     

记录:1 024 AD前后南中国海最强烈的灾难事件

在南海东岛牛塘海鸟粪土沉积层中发现一岩性明显不同于上、下层位的珊瑚砂夹层.通过对沉积柱DY4进行详细的粒度特征、元素地球化学和生物残留分析,结果表明58~69 cm深度的珊瑚砂夹层对应于一次突然的海洋沉积环境事件,很可能与历史时期一次最强台风袭击所导致的冲溢沉积有关.对临近该珊瑚砂夹层的上、下沉积物中(57~58 cm和70~71 cm)多粒陆地植物颖果进行8个样品的AMS14C测年分析,发现上、下两个年龄组非常接近,珊瑚砂夹层沉积大约发生在994~1 075 AD之间,平均中间年龄大约为1 024 AD史前的这次强台风袭击对东岛的生态环境很可能造成了严重的破坏.