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激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

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岩矿测试 2024年

作者：毛康薛家奇陈卓张华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

对地下水重金属污染进行现场检测，是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针，在目标重金属存在下，通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光，从而完成对重金属的识别和检测，具有快速甄别地... 详细信息

对地下水重金属污染进行现场检测，是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针，在目标重金属存在下，通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光，从而完成对重金属的识别和检测，具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上，重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富，但已研制出部分重金属的传感器和检测装备，表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制，以及检测技术标准化，为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

关键词：地下水重金属激光诱导荧光荧光探针现场检测

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生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(V)

中国环境科学 2024年第7期44卷 3741-3748页

作者：陆红雨程红光 Gratien Twagirayezu 房鑫黄鉎岚邓林波吉波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贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049 长江大学资源与环境学院湖北武汉430100

为提高废弃物锰渣Sb(Ⅴ)吸附效能,推动锰渣资源化利用,将生物炭和锰渣1:1混合辅助湿法球磨技术制备了球磨炭基锰渣复合材料(QBM),并结合材料理化性质、浸出毒性和Sb(Ⅴ)吸附性能进行探讨.结果表明,在固液比(材料:去离子水)1:6,转速150r/... 详细信息

为提高废弃物锰渣Sb(Ⅴ)吸附效能,推动锰渣资源化利用,将生物炭和锰渣1:1混合辅助湿法球磨技术制备了球磨炭基锰渣复合材料(QBM),并结合材料理化性质、浸出毒性和Sb(Ⅴ)吸附性能进行探讨.结果表明,在固液比(材料:去离子水)1:6,转速150r/min室温持续8h湿法球磨下,复合材料pH值、电导率、阳离子交换容量和粒径各降低了9.7%、64%、15%、71%,同时Zeta电位更负,由-15mV降至-21mV(P研究揭示了湿法球磨通过改善材料理化性质提高Sb(Ⅴ)吸附性能和安全性的影响规律,显示出生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(V)在治理环境锑污染领域的应用潜力,为资源化利用锰渣和缓解锰渣堆存带来的环境污染问题提供了理论支撑.

关键词：生物炭锰渣湿法球磨浸出吸附锑

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地质环境的地球化学研究——贺“环境地质学的出现”发表30周年暨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成立10周年

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第四纪研究 2002年第6期22卷 589-594页

作者：万国江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贵阳550002

1972年刘东生院士撰文发表了“环境地质学的出现”。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于 1992年正式成立。刘东生院士的环境地质学学术观点聚焦于 :环境地质学发展的动力源于社会需要、地球环境系统的整体性及其与... 详细信息

1972年刘东生院士撰文发表了“环境地质学的出现”。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于 1992年正式成立。刘东生院士的环境地质学学术观点聚焦于 :环境地质学发展的动力源于社会需要、地球环境系统的整体性及其与人类关系的相互依存性。 30年来 ,地质环境的地球化学研究以区域环境质量和全球环境变化两大科学问题作为基本目标 ,经历了调查评价、区域综合和界面机理 3个发展阶段 ,研究重点是典型区域环境演化的发生学原理、谱系特征以及健康和生态效应。云贵高原地质环境的特殊性显示出青藏隆起对周边现代环境的影响。环境地质学以“地质学与人类”为宗旨 ,将在 2 1世纪为人类谋求更多的福利。

关键词：地质环境地球化学环境地球化学国家重点实验室云贵高原青藏高原人类

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稻田土壤微生物多样性对汞甲基化的影响

矿物岩石地球化学通报 2024年第5期43卷 1009-1017页

作者：张谦朔郝正东张坤蒲强孟博冯新斌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中国科学院大学

稻田土壤中的无机汞在微生物作用下可转化为高神经毒性的甲基汞，被富集至稻米中，从而威胁人体健康。探讨稻田土壤微生物多样性的改变对汞甲基化过程的影响，可拓宽我们对稻田生态系统微生物汞甲基化的认识。本研究利用梯度稀释法改变... 详细信息

稻田土壤中的无机汞在微生物作用下可转化为高神经毒性的甲基汞，被富集至稻米中，从而威胁人体健康。探讨稻田土壤微生物多样性的改变对汞甲基化过程的影响，可拓宽我们对稻田生态系统微生物汞甲基化的认识。本研究利用梯度稀释法改变万山汞矿区稻田土壤微生物多样性，探讨微生物多样性的改变对稻田土壤汞甲基化的影响。结果表明，微生物多样性减少会降低甲基汞的生成潜力，可能是汞甲基化微生物在汞胁迫下适应性代价高导致其相对丰度降低，而潜在的去甲基化微生物因竞争力优势使其相对丰度升高造成的。本研究提供了微生物多样性影响汞甲基化过程的实验证据，强调了微生物群落定植对汞甲基化的重要性。

关键词：水稻土多样性降低汞甲基化

金佛山喀斯特山地退耕还林区土壤铬的分布、累积及来源

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地球与环境 2024年

作者：曹新玲罗贵湘陈霈嘉王训王永敏王定勇西南大学资源环境学院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

退耕还林工程在改善脆弱生态环境的同时，也会影响当地生态系统中包括污染物在内的物质循环与积累。本研究选取重庆金佛山喀斯特山地退耕还林区为研究区域，以重金属铬（Cr）为研究对象，考察了不同退耕时间序列下土壤中Cr的含量、储量... 详细信息

退耕还林工程在改善脆弱生态环境的同时，也会影响当地生态系统中包括污染物在内的物质循环与积累。本研究选取重庆金佛山喀斯特山地退耕还林区为研究区域，以重金属铬（Cr）为研究对象，考察了不同退耕时间序列下土壤中Cr的含量、储量变化，并探究了Cr的来源与累积特征。结果表明：在短期内（2年）退耕的林地，由于受到前期农业活动的影响，土壤中Cr浓度和储量相对于其他退耕林地显著偏高。相较于耕地，退耕林地土壤总Cr浓度较低，退耕5年的林地土壤中Cr的浓度下降至最低（70.15±3.73mg/kg）。随着退耕时间的延长（5～25年），表层土壤中Cr的浓度（65.66～82.20 mg/kg）和储量（12 644.98～20 756.64 mg/m2）呈现缓慢增长的趋势。退耕还林5年后，Cr在表层土壤中累积，但积累速率随着退耕时间的增加而降低。主成分分析表明，退耕林地土壤中的Cr主要来自土壤母质层的风化（74%）。

关键词：喀斯特退耕还林铬来源累积

喀斯特河流生物碳泵效应的营养盐限制及对富营养化缓解的意义——以漓江流域为例

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地球与环境 2024年

作者：柴琦浓薛云凤孙海龙贺海波马震曹文芳邵明玉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中国科学院大学合肥学院

生物碳泵效应是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的关键机制之一。富营养化是生物碳泵效应的特殊阶段，表现为水体水质差，有害蓝藻占主导地位。喀斯特水体中生物碳泵效应的限制性营养元素不仅有氮和磷，还包括碳。目前，喀斯特水体中生物碳... 详细信息

生物碳泵效应是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的关键机制之一。富营养化是生物碳泵效应的特殊阶段，表现为水体水质差，有害蓝藻占主导地位。喀斯特水体中生物碳泵效应的限制性营养元素不仅有氮和磷，还包括碳。目前，喀斯特水体中生物碳泵效应的碳施肥（碳限制）及其对蓝藻型富营养化的缓解已经在大型模拟实验场和湖库中取得了初步的验证，但针对喀斯特河流的相关研究则尚未见报道。本研究在2022—2023年期间选择典型的喀斯特河流-漓江流域进行了系统采样，以研究喀斯特河流中生物碳泵效应的碳限制及对富营养化的缓解。研究结果表明漓江流域各监测点的水化学受岩性的影响存在空间差异，水化学的季节性动态规律则更多地受到雨水稀释效应和生物碳泵效应的协同影响；漓江流域水体初级生产力首先受到P限制的影响，其次是C限制的影响。与以往的研究不同，蓝藻/（绿藻+硅藻）比例与溶解态CO2呈现出正的相关关系，这可能与蓝藻二氧化碳浓缩机制（CCM,CO2Concentrating Mechanism）的遗传多样性和生理灵活性以及水动力条件有关。因此，在喀斯特水体中采取人工充入CO2强化生物碳泵强度的措施仍需谨慎，尤其是在水质未达到富营养化且流速较快的河流系统。

关键词：喀斯特河流生物碳泵效应营养盐限制碳增汇富营养化缓解

构造火山作用对辽西早白垩世九佛堂组沉积环境的影响——以燕山科学钻探YSDP-1钻孔为例

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地球化学 2024年

作者：蔡士玺韦刚健胡建芳曾提徐义刚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中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院大学

了解构造火山作用如何影响地表沉积环境是揭示深地过程对表层地球系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育有巨厚的富有机质泥页岩，且保存有大量精美的热河生物群化石，其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用... 详细信息

了解构造火山作用如何影响地表沉积环境是揭示深地过程对表层地球系统及生命演化调控作用的关键。辽西九佛堂组发育有巨厚的富有机质泥页岩，且保存有大量精美的热河生物群化石，其沉积环境受到华北克拉通破坏导致的大量构造火山作用的影响，是探索这一科学问题的良好研究对象。本文通过对燕山科学钻探YSDP-1钻孔中九佛堂组沉积岩主微量元素、矿物组成、有机质含量等地球化学数据的综合分析，判别其细粒沉积岩与火山碎屑岩的物源，厘清不同火山物质对沉积环境的耦合影响。结果发现，九佛堂组沉积岩段包含火山碎屑岩、凝灰岩及其经风化搬运沉积的细粒沉积岩，它们均为与中酸性火山岩有关的长英质物源，指示其来源于同一构造背景下的火山–沉积作用，主要受古太平洋板块俯冲作用控制。每次构造伸展活动启动会导致盆地加深，并伴随火山灰和火山碎屑流等物质的输入。火山灰输入为湖泊带来大量营养物质，藻类勃发导致初级生产力增大，大量有机质沉降消耗底层水的氧气从而导致缺氧环境，进而使大量有机质被保存并形成富有机质油页岩，并且促进了热河生物群化石的保存; 而在半深湖区域火山碎屑流携带大量溶解氧进入，导致湖泊底层水体氧化进而稀释甚至中断有机质的沉积。这些不同火山物质输入的差异作用形成了九佛堂组复杂的火山–沉积地层。

关键词：构造火山活动九佛堂组物源示踪沉积环境华北克拉通破坏

早白垩世陆相湖泊有机碳大量埋藏的沉积记录——以朝阳盆地九佛堂组为例

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地球化学 2024年

作者：孙朝阳蔡士玺胡建芳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中国科学院大学中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室

中国辽西地区朝阳盆地九佛堂组形成时间与白垩纪全球大洋缺氧事件（OAE1a）等时，且发育连续的黑色页岩沉积，是OAE1a事件陆相沉积记录的良好载体。本文围绕该套黑色页岩沉积有机质来源及其古环境，采用分子有机地球化学方法开展研... 详细信息

中国辽西地区朝阳盆地九佛堂组形成时间与白垩纪全球大洋缺氧事件（OAE1a）等时，且发育连续的黑色页岩沉积，是OAE1a事件陆相沉积记录的良好载体。本文围绕该套黑色页岩沉积有机质来源及其古环境，采用分子有机地球化学方法开展研究。结果表明，朝阳盆地九佛堂组三段黑色页岩总有机碳（TOC）含量高，最高可达13.02%。总有机质稳定碳同位素(δ13Corg)值为-31.0‰～-21.5‰，指示了九佛堂组三段黑色页岩有机质主要来源于湖泊初级生产力。姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值（0.1～0.8）反映沉积环境为缺氧、强还原环境。样品中检出丰富的C27～C29规则甾烷、4-甲基甾烷和伽马蜡烷，表明朝阳盆地古湖泊在这一时段存在水体分层现象，有利于湖泊底层水体缺氧环境的形成，为有机质的保存创造了良好条件。该时期火山活动频发，火山灰的输入给湖泊水体带来了大量的营养元素，促进了水生藻类的勃发，提高了湖泊的初级生产力，为大量有机碳的埋藏提供了物质来源。

关键词：白垩纪九佛堂组黑色页岩有机质来源生物标志物

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加强地球系统内外联动的研究

科学通报 2024年第2期69卷 146-148页

作者：徐义刚谢树成中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室地球科学学院武汉430074

地球科学在经历了19世纪的神创论到进化论、20世纪的固定论到活动论两次转型发展之后,到21世纪迎来了地球系统科学的大发展时代[1],地球科学的研究前沿和发展方向正发生重要变革.地球系统科学的一个关键主题是地球系统的内外联动,它不... 详细信息

地球科学在经历了19世纪的神创论到进化论、20世纪的固定论到活动论两次转型发展之后,到21世纪迎来了地球系统科学的大发展时代[1],地球科学的研究前沿和发展方向正发生重要变革.地球系统科学的一个关键主题是地球系统的内外联动,它不仅涉及地球的物理过程、化学过程和生命过程交织在一起的动力学过程,还直接关系到宜居地球的形成及其发展演化.“十四五”期间科技部启动的“地球系统与全球变化”专项正是这一发展主题的体现.

关键词：地球科学地球系统科学物理过程转型发展固定论神创论内外联动发展演化

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