湖泊沉积物

瑞士Bern大学的Martin Grosjean等人（2014年）利用Specim公司的sisuSCS高光谱成像仪（400-1000nm）对波兰?abińskie湖底沉积物样芯进行扫描分析，在这项研究中，作者揭示了高光谱数据转换为定量数据的可能，并预测该仪器技术不仅可用于湖底沉积物样芯，也可用于树木年轮和钟乳石样本。

随着经济的发展，湖泊沉积物汇集了流域侵蚀、大气沉降及人为释放等多种来源的环境物质，沉积物中的重金属蓄积量也可反映沉积物对上覆水体影响的持久能力。湖泊沉积物作为水体中重金属污染物的载体，它是水中各种沉积物的源和汇，并记录着湖区环境变化的丰富信息，沉积物中重金属含量是评价水环境污染状况的重要指标。样品的前处理方法是土壤及沉积物中重金属含量准确测量的一个重要环节，它直接影响测定结果的准确性、平行性，微波消解法具有升温快，全密闭，污染小，消解彻底等优点，能够将样品彻底消解。

淡水生态系统的富营养化已成为全球关注的重要环境问题，水华暴发不仅会释放有毒物质危害水生生态系统，还会促进藻类碎屑向沉积物-水界面的沉降。藻类碎屑的累积会提高水体中藻源性有机质（AOM）的水平，在水华导致的厌氧沉积环境中，AOM会参与并影响到沉积物有机质（SOM）的生物地球化学循环。沉积物有机质矿化是氮磷营养盐和溶解性无机碳循环的主要驱动力，促进了湖泊生态系统的物质和能量循环，不同的矿化途径的相对强度不仅影响着微量元素的生物地球化学循环，也影响着沉积物-水界面有机质的矿化和营养盐的利用及再生。水华暴发导致的藻屑堆积会向沉积物-水界面输送大量新鲜和不稳定的有机碳，极有可能会改变本土SOM的矿化作用。较难分解的有机质矿化可能受不稳定组分或生物理化性质的分解影响，这个过程被称为“激发效应”。为了研究藻屑堆积对SOM矿化作用的激发效应，冯慕华团队在富营养化程度较高的于桥水库采集了沉积物柱状样品，结合室内培养实验、袋式培养实验以及Picarro-在线培养系统(CS-RECO1000, Cen-Sun, China)，开展了深入的研究。

上一期《易科泰样芯分析技术应用案例》, 我们介绍了利用XRF和HSI研究波兰东北部Jaczno半混合湖全新世光养生物群落和缺氧动态的案例，本期将介绍利用这两大技术应用于波兰?abińskie湖沉积物推断全新世10,800年间水体初级生产力及混合状况的案例。

湖泊富营养化及半混合现象（Meromixis）严重威胁世界范围内的淡水资源和生物多样性，由于相关方面的长期观测数据匮乏，很难评估湖泊半混合现象是由于人类活动影响、气候变化、自然生态系统发展因素、或以上因素综合作用的结果。Christoph Butz等（2016）利用高分辨率高光谱成像（分辨率70× 70μ m/pixel）技术，对波兰Jaczno湖沉积样芯（长度260厘米）细菌脱镁叶绿素a（Bphe a）进行了高分辨率（微米级或亚层级、季节级分辨率）分析研究，结合CoreScanner XRF元素分析Mn/Fe，以此推断在过去120年中湖泊半混合与缺氧水层发生、发展过程，研究结果发表于2016年《Global and Planetary Change》（Sedimentary Bacteriopheophytin a as an indicator of meromixis in varved lake sediments of Lake Jaczno, north-east Poland, CE 1891–2010）。

本期案例将介绍利用高光谱成像技术、高效液相色谱结合CoreScanner XRF技术通过对沉积物样芯叶绿素a（chl-a）和脱镁叶绿素a（phe-a）等成分的分析，建立高分辨率和亚层级的模式方法。

众多研究表明，每年从内陆水体排放的CO2量几乎可以完全补偿海洋生态系统全年的吸收量。全球淡水体CO2排放总量（等效转化为CO2）相当于全球陆地生态系统吸收温室气体的79％，由此可见淡水生态系统是全球碳循环中一个重要组成部分。湖泊生态系统作为陆地生态系统重要的组成部分，其水-气界面、水-陆界面和水-沉积物界面的碳交换不可忽视，湖泊是陆地生态系统温室气体重要的自然排放源，对调节全球气候变化起着重要的作用。

本文通过利用微波消解----原子吸收法测定标准河流沉积物样品中重金属铜、镍、锌、锰的含量，优化了微波消解的工作条件，并与电热板（湿法）消解法进行了比对实验。结果表明，微波消解法与传统的湿法相比无显著性差异且高效快速、试剂消耗量少、节约能源。

本文通过利用微波消解----原子吸收法测定标准河流沉积物样品中重金属铜、镍、锌、锰的含量，优化了微波消解的工作条件，并与电热板（湿法）消解法进行了比对实验。结果表明，微波消解法与传统的湿法相比无显著性差异且高效快速、试剂消耗量少、节约能源。

MA-3000直接燃烧法在环保行业测定沉积物中总汞的应用沉积物中的汞是嵌入水生生态系统底层的汞。汞通过火山活动和岩石随时间的矿物风化以及工业和城市资源（如燃煤发电厂或危险废物焚烧）自然进入水体。释放到空气中的汞最终可能会沉入水中或被冲入水中，在那里它沉积在湖底、河床、湿地和潮间带上，并与底部基质融为一体。沉积物汞可被微生物转化为甲基汞，这是一种剧毒化学物质，会在鱼类、贝类和吃鱼的动物体内积聚。汞对自然生态系统和人类都是危险的，因为它具有剧毒，特别是因为它能够破坏中枢神经系统。汞对子宫内和儿童早期的人类发展构成特别威胁。因此，为了防止汞中毒或评估污染问题的可能性，有必要准确量化沉积物中的总汞。NIC公司 MA-3000是一款专用的直接汞分析仪，通过热分解、金汞齐化和冷原子吸收光谱有选择地测量几乎任何样品基质(固体、液体和气体)的总汞。MA-3000提供快速测试的结果，没有任何繁琐、耗时和复杂的样品制备过程。这是一个理想的解决方案，以满足当今实验室对简单，快速和准确的汞测量的需求.

测土壤和沉积物中VOC的设备比较高，通常采用顶空-气质联用检测，本方法是参考HJ642 2013标准，检测土壤和沉积物中32种VOC含量，符合国标相关要求

这是普里斯库团队正在进行的一项南任务，从2018年到今年南半球的夏天，为期两年。在项目中，普里斯库团队从位于南洲西部的Mercer湖进行取样。Mercer湖是一个水力学活跃的冰下湖泊，研究人员推测, 在这些活跃的冰川下湖泊中，冰下水的运动变化与海洋有机质的残留沉积正调节着这种生态系统的演化过程。

建立了王水沸水浴消解－原子荧光光度法测定土壤和沉积物中铋。 优化了仪器参数、 载流及还原剂浓度， 比较了水浴消解、 微波消解和电热板消解三种前处理方式处理土壤／沉积物中铋的优劣。 实验表明 ，上佳的消解方式为水浴消解，该方法操作简单方便，结果准确 ，可靠。 采用王水沸水浴消解土壤或沉积物试样，方法的检出限为0.01 mg/kg（取样量为0.5000 g, 定容体积为50 mL）检出下限为0.04 mg/kg。该方法测定土壤标准样品，测定值都在标准范围之内，相对误差为-4.4%~-20.%。该方法用于测定土壤和沉积物实际样品的相对标准偏差分别为2.5%-3.4%和3.1%-3.4%，加标回收率分别为97.6%-102%和99.5%-104%。

背景土壤中许多有机污染化合物，具有生物积累性和三致（致癌、致畸、致突变）作用或慢性毒性，通过自然界的循环作用，进入生态环境体系中，使人类赖以生存的生态系统和人类自身的生态系统受到显著威胁，容易通过大气和地下水的扩散作用，影响我们的饮用水和空气。目前土壤和沉积物中的有机物主要提取方式是索氏提取法，该方法耗时长，耗能大，通量小且回收率及稳定性不好等缺点。本应用方案应对微波萃取土壤和沉积物中有机物新国标的要求，采用微波萃取作为提取方式，具有节能，省时，稳定性好等特点。

海洋沉积物中的铀、钍和镤放射性核素是了解地球环境演化的重要指标。传统的基于溶液的方法通常涉及同位素稀释制备、浓酸样品消解、柱层析分离和质谱分析，可以对核素浓度较低的同位素(如230，231Pa)进行精确测试分析耗时长、且价格昂贵。在这项工作中，我们建立了一种有效的方法，可以测量海洋沉积物的230，231?Pa，精确到皮克每克浓度的水平，无需净化和富集。我们的方法首先使用熔体淬火技术将少量热分解沉积物(约0.1 - 0.2 g)转化为均匀的硅酸盐玻璃，然后用激光剥蚀进样结合多收集电极电感耦合等离子体质谱法对玻璃进行分析。本研究中制备的同位素峰校准玻璃标准样品支架用于校正测量过程中的仪器分馏。结果表明，该方法能较准确地测定晚更新世典型海相沉积物中U - Th - Pa的浓度，精度可达几个百分点。与传统的基于溶液的方法相比，我们建立的方案大大缩短了样品制备和测量的周期，有利于未来U系列放射性核素在高效和空间分辨率的海洋环境演化过程重建中的应用。

本文通过利用微波消解----原子吸收法测定标准河流沉积物样品中重金属铜、镍、锌、锰的含量，优化了微波消解的工作条件，并与电热板（湿法）消解法进行了比对实验。结果表明，微波消解法与传统的湿法相比无显著性差异且高效快速、试剂消耗量少、节约能源。

测土壤和沉积物中VOC的设备比较高，通常采用顶空-气质联用检测，本方法是参考HJ642 2013标准，检测土壤和沉积物中32种VOC含量，符合国标相关要求

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南极半岛西海岸海平面以下沉积物的发展受到大陆冰盾和海洋中冰量变化的强烈影响,进而影响全球气候。通过岩芯深度钻探，这些变化可以追溯到几百万年前。粒度分析是一个重要的辅助工具。 在检测沉积物过程中一个重要参数是确认所获材料的粒度分布情况。

测土壤和沉积物中VOC的设备比较高，通常采用顶空-气质联用检测，本方法是参考HJ642 2013标准，检测土壤和沉积物中32种VOC含量，符合国标相关要求

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采用HNO3-HF高压密闭消解海洋沉积物样品，使用岛津公司新品ICPMS-2030电感耦合等离子体质谱仪测定了沉积物标准样品GBW 07309中15种稀土元素，分析结果与标准值吻合，海洋沉积物样品加标回收率在98%～104.2%之间。该方法检出限低，精密度和准确性较高，适用于大批海洋沉积物中稀土元素的分析。