波兰Łazduny湖样芯分析用于推断水体生产力、季节性缺氧等状态

本期案例将介绍利用XRF、HSI、超高效液相色谱（HPLC）技术分析波兰Łazduny湖样芯用于推断水体生产力、季节性缺氧和半混合态状况。
 

瑞士伯尔尼大学地理与奥希格气候变化研究中心的ANDREA SANCHINI等人对波兰东北部Łazduny湖沉积物进行取样，通过CORESCANNER XRF技术、SPECIM SCS样芯高光谱成像技术、HPLC技术提取沉积物样芯相关信息，采用多代理物选取的方法，在季节性亚层级尺度上推断9200年前到目前水体生产力、季节性缺氧和半混合态变化过程，研究结果发表于2020年《JOURNAL OF QUATERNARY SCIENCE》（A Holocene high‐resolution record of aquatic productivity, seasonal anoxia and meromixis from varved sediments of Lake Łazduny, North‐Eastern Poland: insight from a novel multi‐proxy approach）。
 

研究人员使用装有Cr管的ITRAX‐XRF核心扫描仪对半芯进行µ‐XRF扫描，将Br和Si/Ti用作生产力和生物硅（主要是硅藻）的替代物，选择XRF元素强度和比率来评估水生和陆地子系统的变化，由Ti和K推断侵蚀（碎屑输入），选择Zr/Al，Zr/Fe和Fe/Ti作为晶粒尺寸的代表，K/Ti作为成岩粘土的替代物。使用Mn来研究水体中的氧化还原反应，将S和S/Ti结合磁化率作为沉积物中成岩Fe3S4钙铁矿形成的指标，由于Ca主要存在于生物成因的碳酸盐层中，因此将Ca用作内生碳酸盐沉积替代物。
 

根据Butz等人的方法（2015年），使用高光谱扫描相机Specim PFD‐CL‐65‐V10E，400–1000 nm），在半芯上进行高光谱成像扫描。从相对吸收带面积（RABA666，590–730 nm； Michelutti等，2005）和相对吸收带深度（RABD845，790–895 nm； Butz等，2015）测量了总叶绿素色素和总细菌色素。将叶绿素色素（chls）作为总的水体古生产力的指标（Michelutti等，2005），将细菌色素（bpheo）用作深层缺氧的指标（Repeta等，1989）。
 

全新世的水生初级生产力记录显示，连续的逐步富营养化是从贫营养湖(9500年前)到中新世的中营养湖（9200年前），在2000到400 年前之间观察到产量略低的时期，在过去的约100年中，人为富营养化达到最高水平。全新世的富营养化历史在区域上存在一致性，并且主要与400年前景观演化、封闭落叶林环境、全新世温暖湿润的气候条件、土壤风化以及流域养分库的逐步积累等因素有关。
 

研究结果见下图。