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稳定碳同位素技术在土壤-植物系统碳循环中的应用

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应用生态学报 2008年第3期19卷 674-680页

作者：刘微吕豪豪陈英旭吴伟祥浙江大学环境与资源学院环境工程系杭州310029

碳作为重要的生命元素,在土壤-植物系统物质循环中发挥重要作用.作为一种天然的示踪物,稳定碳同位素(13C)较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在土壤-植物生态系统碳循环研究中得到广泛应用.通过检测土壤-植物体系中稳定碳... 详细信息

碳作为重要的生命元素,在土壤-植物系统物质循环中发挥重要作用.作为一种天然的示踪物,稳定碳同位素(13C)较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在土壤-植物生态系统碳循环研究中得到广泛应用.通过检测土壤-植物体系中稳定碳同位素的自然丰度或采用稳定碳同位素标记有机材料,能够较真实地了解植物的光合特性、光合产物在土壤-植物体系中的运转及其在土壤中的分解、转化等过程.本文概述了稳定碳同位素技术在植物光合作用及光合产物运转、古气候重建、土壤有机质周转以及植物-根际微生物相互作用等方面的研究进展,并针对当前研究中存在的问题提出了今后的研究展望.

关键词：稳定碳同位素碳循环光合作用土壤有机质根际微生物

稳定碳同位素技术在食品掺杂和溯源检测的应用

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现代食品科技 2016年第3期32卷 281-290页

作者：郭莲仙麦展华赵行刘欢唐焕文广东医学院公共卫生学院广东东莞523808 湖北轻工职业技术学院湖北武汉430070

稳定碳同位素技术能有效地应用在各类食品的掺杂和溯源检测中。由于光合作用对稳定碳同位素产生的分馏效应,可运用稳定碳同位素比值分析法(Stable Carbon Isotope Ratio Analysis,SCIRA)检测不同光合途径的食品掺杂;同时,气候和地理因... 详细信息

稳定碳同位素技术能有效地应用在各类食品的掺杂和溯源检测中。由于光合作用对稳定碳同位素产生的分馏效应,可运用稳定碳同位素比值分析法(Stable Carbon Isotope Ratio Analysis,SCIRA)检测不同光合途径的食品掺杂;同时,气候和地理因素也对稳定碳同位素分馏有一定影响,可单独或者联合其他因素作为溯源检测指标;各种分解反应也导致同一分子内稳定碳同位素产生了一定的分馏规律,运用特异性天然同位素分馏核磁共振(Specific Natural isotope Fractionation Of Nuclear Magnetic Resonance,SNIF-NMR)可进行检测;此外,稳定碳同位素还可在同位素稀释质谱法(IDMS,Isotope Dilution Mass Spectrometry)中作为标记去检测食品中的兽药残留。本文综述了稳定碳同位素技术在各类食品掺杂和溯源检测中的研究进展,并对其应用前景进行展望,旨在推动稳定碳同位素技术在我国的应用步伐,并完善我国现有的食品检测技术。

关键词：稳定碳同位素掺假检验溯源 SCIRA IDMS SNIF-NMR

稳定碳同位素在湘中千佛洞上覆土壤-滴水-现代沉积物的迁移特征研究

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第四纪研究 2023年第5期43卷 1328-1342页

作者：光凯悦李云霞田怡苹李嘉燕杨晨曦朱同彬黄庭悦李苗发雷国良饶志国湖南师范大学地理科学学院湖南长沙410081 中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004 福建师范大学地理科学学院福建福州350117

通过对2021年1月~2022年10月期间,湘中千佛洞洞外大气-上覆土壤气-洞穴空气二氧化碳含量(pCO_(2))及其碳同位素(δ13CCO_(2))、 8个洞穴水体(4个滴水、 3个地下河水、 1个池水)溶解无机碳同位素(δ13CDIC)以及洞穴现代沉积物碳同位素(δ... 详细信息

通过对2021年1月~2022年10月期间,湘中千佛洞洞外大气-上覆土壤气-洞穴空气二氧化碳含量(pCO_(2))及其碳同位素(δ13CCO_(2))、 8个洞穴水体(4个滴水、 3个地下河水、 1个池水)溶解无机碳同位素(δ13CDIC)以及洞穴现代沉积物碳同位素(δ13C)的连续监测,初步获得了监测时段内千佛洞岩溶系统中δ13C在垂直方向上运移的变化特征,并得到以下3点主要认识:1)千佛洞上覆土壤气、洞穴空气pCO_(2)及δ13CCO_(2)表现出相似的季节变化特征,夏季pCO_(2)偏高,δ13CCO_(2)偏轻,冬季则相反。降水量和温度是土壤pCO_(2)及δ13CCO_(2)变化的主要影响因素;2)千佛洞洞穴水体δ13CDIC值呈现显著的季节变化规律,夏季偏轻,冬季偏重,表明土壤pCO_(2)及δ13CCO_(2)对其影响较大,说明该洞洞穴水体δ13CDIC可以较好地响应外界环境变化。此外,4个滴水点δ13CDIC值在变幅和绝对值之间存在一定差异,这可能是受到不同滴水点的运移路径和滴水速率等因素的影响;3)千佛洞现代沉积物δ13C也表现出明显的季节变化特征,说明该洞现代沉积物δ13C可以较好地继承滴水中的δ13CDIC信号。千佛洞的初步观测结果为利用该洞穴或者临近区域洞穴沉积物开展古气候重建提供了借鉴和参照。

关键词：湘中千佛洞稳定碳同位素洞内外气体洞穴滴水现代沉积物

稳定碳同位素测定水分利用效率——以决明子为例

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生态学报 2014年第19期34卷 5453-5459页

作者：陈平张劲松孟平何春霞贾长荣李建中中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室北京100091 济源市国有大沟河林场济源454650

通过称重法和稳定碳同位素方法对盆栽决明子生长不同时期不同部位(根、茎、叶)的碳同位素组成(δ13C)、碳同位素分辨率(Δ)和水分利用效率(WUE)进行了研究,并分析了它们之间的相关关系,结果表明:决明子不同部位δ13C值表现为根>茎>叶,... 详细信息

通过称重法和稳定碳同位素方法对盆栽决明子生长不同时期不同部位(根、茎、叶)的碳同位素组成(δ13C)、碳同位素分辨率(Δ)和水分利用效率(WUE)进行了研究,并分析了它们之间的相关关系,结果表明:决明子不同部位δ13C值表现为根>茎>叶,Δ为根碳同位素分辨率分别与水分利用效率呈显著的正相关和负相关关系。称重法得出的WUE和不同部位(根、茎、叶)碳同位素测定的水分利用效率(WUER、WUES、WUEL)有显著正线性相关,其中与WUEL相关系数最大为0.86,与WUES、WUER的相关系数分别为0.80和0.82。说明利用稳定碳同位素方法测定决明子水分利用效率具有可行性,尤其是利用叶片测定的水分利用效率得到更为可靠的结果。

关键词：稳定碳同位素水分利用效率决明子

稳定碳同位素在草地生态系统碳循环中的应用与展望

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水土保持研究 2021年第1期28卷 394-400页

作者：张昊李建平宁夏大学农学院银川750021 西北退化生态系统恢复与重建国家重点实验室培育基地银川750021

利用稳定碳同位素来追踪生态系统物质循环和能量流动,定量示踪生态系统中碳元素的转移,明确生态系统碳循环及其驱动机制,已经成为目前研究生态系统碳循环的一个重要手段。稳定碳同位素技术在草地生态系统碳循环中的应用主要包括判定生... 详细信息

利用稳定碳同位素来追踪生态系统物质循环和能量流动,定量示踪生态系统中碳元素的转移,明确生态系统碳循环及其驱动机制,已经成为目前研究生态系统碳循环的一个重要手段。稳定碳同位素技术在草地生态系统碳循环中的应用主要包括判定生态系统中碳的来源和同化,植物—土壤系统中碳的转移和固定,草地深层土壤有机碳变迁过程,不同类型草地δ13 C值分布特征以及同位素模型判别生态系统碳及贡献比例。通过梳理和分析稳定碳同位素在草地生态系统中的利用方法和关键技术,为明确生态系统碳循环的驱动机制和全球气候变化对碳流动的响应机理提供依据。稳定碳同位素技术对生态系统干扰很小,检测快速、准确,对研究生态系统碳素流动,植被变迁及生态系统组分碳来源判定和贡献比例提供可靠支撑。

关键词：稳定碳同位素 δ13 C值综述植被演替同位素模型

典型绿洲不同土壤类型有机碳含量及其稳定碳同位素分布特征

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环境科学 2018年第10期39卷 4735-4743页

作者：陈新贡璐李杨梅安申群赵晶晶新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

土壤有机碳及其稳定同位素组成反映了生态系统碳循环的关键信息,对研究全球变化下陆地生态系统碳动态及碳资源的可持续发展具有重要意义.本研究以阿拉尔绿洲4种土壤类型为研究对象,测定不同深度土壤有机碳(SOC)含量和δ^(13)C值,探讨不... 详细信息

土壤有机碳及其稳定同位素组成反映了生态系统碳循环的关键信息,对研究全球变化下陆地生态系统碳动态及碳资源的可持续发展具有重要意义.本研究以阿拉尔绿洲4种土壤类型为研究对象,测定不同深度土壤有机碳(SOC)含量和δ^(13)C值,探讨不同土壤类型有机碳分布、δ^(13)C_(SOC)丰度差异及其与土壤环境因子的关系.结果表明:(1)土壤整体有机碳含量由高到低依次为灌漠土、棕漠土、盐土、风沙土,且在表层(0~20 cm层)具有较大值;δ^(13)C_(SOC)变化范围在-26‰^-23‰,表层(0~20 cm)由正趋负为盐土>风沙土>灌漠土>棕漠土.(2)土壤有机碳含量受土壤类型、深度及其交互作用极显著影响,δ^(13)C_(SOC)受土壤类型、交互作用显著影响;进一步交互效应检验中土壤有机碳受因素水平影响极强,同位素相对较弱.(3)冗余分析发现土壤有机碳与土壤无机碳、全氮、土壤含水量、容重均存在显著或极显著正相关关系,与C/N具有显著负相关关系;δ13CSOC与电导率存在显著正相关关系,与土壤无机碳、土壤含水量均存在极显著负相关关系.土壤环境因子的重要性排序为土壤含水量>土壤无机碳>容重>全氮>C/N>电导率>pH.分析得出土壤有机碳及其同位素在不同土壤类型中呈现出不同变化规律,其土壤类型的效应强于土壤深度,受土壤含水量影响最甚.

关键词：土壤有机碳稳定碳同位素剖面分布阿拉尔绿洲冗余分析

机动车尾气碳质气溶胶排放因子及其稳定碳同位素特征

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环境科学 2023年第7期44卷 3771-3778页

作者：于鸣媛王谦付明亮戈畅谢锋曹芳章炎麟南京信息工程大学应用气象学院南京210044 南京信息工程大学教育部气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心南京210044 江苏省南通环境监测中心南通226007 中国环境科学研究院国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室北京100012 中国环境科学研究院生态环境部机动车排污监控中心北京100012

机动车尾气是大气碳质气溶胶的重要人为来源,其排放因子与稳定碳同位素组成是重要的基础数据.选取多辆不同类型在用机动车,进行多种工况、冷/热条件下启动的台架试验,收集各测试阶段尾气分析其碳质组分含量与稳定碳同位素比值,并探讨其... 详细信息

机动车尾气是大气碳质气溶胶的重要人为来源,其排放因子与稳定碳同位素组成是重要的基础数据.选取多辆不同类型在用机动车,进行多种工况、冷/热条件下启动的台架试验,收集各测试阶段尾气分析其碳质组分含量与稳定碳同位素比值,并探讨其影响因素.结果表明,总碳排放因子大小为:重型柴油车>轻型柴油车>轻型汽油车,轻型天然气车虽然在低速与中速阶段排放因子极低,但高速行驶阶段可达到重型柴油车的排放水平.各型车冷启动的排放因子均高于热启动,NEDC工况的排放因子整体低于WLTC工况,应与其测试车速有关.汽油车和天然气车各测试阶段排放有机碳(OC)均远高于元素碳(EC),柴油车OC与EC排放因子相近,各类车辆OC/EC都随测试车速的提高而上升.稳定碳同位素EC重于OC,同位素比值大小关系均呈现:汽油车稳定碳同位素源谱较难反映汽油车与天然气车特征.在排放治理与源解析工作中,应注意替代燃料的使用与机动车老化过程所造成的排放因子与同位素特征值的变化影响.

关键词：机动车尾气排放因子有机碳(OC) 元素碳(EC) 稳定碳同位素底盘测功机

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广州机动车尾气中乙醛稳定碳同位素特征和排放因子

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环境科学研究 2014年第9期27卷 958-964页

作者：胡平文晟魏世龙王新明毕新慧盛国英傅家谟国家海洋局南海环境监测中心广东广州510300 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640

为了获得机动车排放源中乙醛的δ13C(稳定碳同位素丰度)特征及其影响因素,进行不同负荷下的发动机台架试验,采集不同怠速下的机动车尾气样品.利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)分析乙醛δ13C值,并与ρ(乙醛)进行分析.结果显... 详细信息

为了获得机动车排放源中乙醛的δ13C(稳定碳同位素丰度)特征及其影响因素,进行不同负荷下的发动机台架试验,采集不同怠速下的机动车尾气样品.利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)分析乙醛δ13C值,并与ρ(乙醛)进行分析.结果显示:1在发动机燃烧过程中,乙醛的生成和消除反应同时存在.在发动机低负荷运行时,乙醛的δ13C分馏值为负(-1.4‰～-0.4‰),表明生成反应占主导;而在高负荷运行时,分馏值为正(0.5‰～1.3‰),表明消除反应占主导.2乙醛的δ13C值与其质量浓度无明显相关性,主要受发动机燃烧温度和尾气净化装置的影响.整车尾气中乙醛的δ13C值在-29.1‰～-24.4‰之间,平均值为-26.5‰±1.6‰.其中,汽油车为-25.9‰～-24.4‰,平均值为-24.9‰±0.5‰;柴油车为-29.1‰～-27.0‰,平均值为-28.0‰±0.6‰.3南方机动车尾气排放源与植物排放源中的乙醛的δ13C值范围不同,表明δ13C值可用于大气乙醛的源解析.通过机动车尾气中c(乙醛)c(CO2)估算广州汽油车和轻型柴油车乙醛的排放因子,二者分别为(13±16)和(169±106)mgL.

关键词：乙醛稳定碳同位素机动车尾气排放因子广州

燃煤烟尘和机动车尾气中PAHs分子化合物的稳定碳同位素研究

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中国矿业大学学报 2005年第2期34卷 218-221页

作者：彭林白志鹏朱坦冯银厂徐永昌李志勇南开大学环境科学与工程学院中国科学院兰州地质研究所兰州73000

研究了燃煤烟尘中和机动车尾气中9种多环芳烃分子化合物的稳定碳同位素组成.气相色谱/燃烧系统/同位素质谱(GC/C/IRMS)分析表明,汽油车和柴油车尾气中多环芳烃的稳定碳同位素组成相差不大,分别为-22.1‰～-23.7‰和-20.5‰～-24.4‰,并... 详细信息

研究了燃煤烟尘中和机动车尾气中9种多环芳烃分子化合物的稳定碳同位素组成.气相色谱/燃烧系统/同位素质谱(GC/C/IRMS)分析表明,汽油车和柴油车尾气中多环芳烃的稳定碳同位素组成相差不大,分别为-22.1‰～-23.7‰和-20.5‰～-24.4‰,并随着分子量的增大而增加.电厂燃煤和高效民用锅炉燃煤产生的多环芳烃分子化合物的稳定碳同位素组的范围为-22.0‰～-31.2‰,随着分子量的增大PAHs分子化合物中13　C含量降低.机动车尾气和燃煤产生的三环和四环多环芳烃的稳定碳同位素组成差别不大,而五环和六环化合物的稳定碳同位素组成差别比较明显。因此,利用多环芳烃分子化合物的碳同位素组成能够较好的区分燃煤产生的烟尘中和机动车尾气中苯并(a)芘,茚并(1,2,3-cd)芘,苯并(ghi)的来源.

关键词：机动车尾气多环芳烃烟尘燃煤稳定碳同位素 PAHS 煤烟化合物组成环化