2008到2010年(nian)，我(wo)國處於富(fu)營(ying)養(yang)的湖泊數(shu)量已占(zhan)多(duo)數(shu)，占(zhan)調查總(zong)數(shu)的78.7%，其(qi)中，處於輕度(du)富(fu)營(ying)養(yang)、中度(du)富(fu)營(ying)養(yang)和重度(du)富(fu)營(ying)養(yang)湖泊數(shu)量分(fen)別占(zhan)調查總(zong)數(shu)的50.7%、21.3%和(he)6.7%；處(chu)於中(zhong)營養(yang)的湖泊數(shu)量占(zhan)調查總(zong)數(shu)的14.6%，且不斷向富(fu)營(ying)養(yang)化(hua)湖(hu)泊轉(zhuan)變(bian)；處於貧營養(yang)狀態的(de)湖泊(bo)數(shu)量只占(zhan)調查總(zong)數(shu)的 6.7%，主(zhu)要分布(bu)於青(qing)藏(zang)高(gao)原(yuan)湖區(qu)與雲(yun)貴高原(yuan)湖區(qu)，我(wo)國(guo)湖泊富(fu)營(ying)養(yang)化(hua)形(xing)勢已非(fei)常(chang)嚴(yan)峻(jun)。

                                    ——《湖(hu)庫(ku)富(fu)營(ying)養(yang)化(hua)防(fang)治技術(shu)政(zheng)策》

上(shang)壹(yi)期(qi)《易科泰樣(yang)芯分析技術(shu)應(ying)用案例》, 我們(men)介紹了利(li)用(yong)XRF和HSI研(yan)究波蘭東北(bei)部Jaczno半(ban)混合湖(hu)全新世(shi)光養(yang)生物群落和缺氧(yang)動(dong)態的(de)案例，本期(qi)將介紹利(li)用(yong)這兩大(da)技術(shu)應(ying)用於波蘭?abińskie湖(hu)沈(chen)積(ji)物(wu)推(tui)斷全(quan)新世(shi)10,800年(nian)間(jian)水體初級(ji)生(sheng)產(chan)力及混(hun)合狀(zhuang)況的案例。

*湖泊(bo)的富(fu)營(ying)養(yang)化(hua)和(he)缺氧現象(xiang)正在(zai)增(zeng)加(jia)，但(dan)是(shi)人(ren)類(lei)對(dui)數(shu)千(qian)年(nian)來(lai)湖泊初級(ji)生(sheng)產(chan)力和(he)缺(que)氧變(bian)化(hua)的(de)理(li)解(jie)卻(que)很有(you)限，需要長(chang)期(qi)記錄以了解(jie)湖(hu)泊(bo)生(sheng)態系(xi)統(tong)的(de)自(zi)然(ran)變(bian)異性(xing)，並增(zeng)進(jin)對(dui)生(sheng)產(chan)力和(he)缺(que)氧驅動(dong)因素的(de)了解。瑞(rui)士伯(bo)爾(er)尼大(da)學地(di)理(li)與Oeschger氣(qi)候(hou)變化(hua)研(yan)究中心(xin)的科(ke)研人(ren)員(yuan)采用的(de)多(duo)代理(li)方(fang)法(fa)，將高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)高(gao)光(guang)譜成像（HSI）獲(huo)得(de)的色素數(shu)據(ju)、XRF數(shu)據(ju)與超(chao)高(gao)效(xiao)液(ye)相(xiang)色譜葉(ye)綠素(su)、類(lei)胡(hu)蘿(luo)蔔素和細(xi)菌(jun)葉(ye)綠素(su)等數(shu)據(ju)相結(jie)合，以研究波蘭?abińskie湖(hu)沈(chen)積(ji)物(wu)萬年(nian)尺(chi)度(du)內的營(ying)養(yang)狀態變(bian)化(hua)和(he)缺氧演變。研(yan)究結(jie)果發表(biao)於2020年(nian)《Science of the Total Environment》（A high-resolution record of Holocene primary productivity and water-column mixing from the varved sediments of Lake?abińskie, Poland）。

註(zhu)：Oeschger氣候(hou)變(bian)化(hua)研(yan)究中心(xin)是伯(bo)爾(er)尼大(da)學的跨學科氣候研(yan)究中心(xin)，該中(zhong)心(xin)成立(li)於2007年(nian)，以現代氣候(hou)研究的Hans Oeschger的名(ming)字(zi)命(ming)名(ming)，在(zai)許(xu)多(duo)領域處(chu)於研(yan)究的前端(duan)。

研(yan)究亮點

• 由10,800年(nian)沈(chen)積(ji)物(wu)樣(yang)芯推(tui)斷水(shui)體生(sheng)產(chan)力和(he)缺(que)氧狀(zhuang)況
• 使用高光(guang)譜成像（HSI）對(dui)湖(hu)泊(bo)沈(chen)積(ji)物(wu)色素進(jin)行(xing)定量(liang)
• 在(zai)人(ren)類(lei)砍(kan)伐森(sen)林(lin)之(zhi)前(qian)，全新世(shi)期(qi)間缺氧(yang)狀況(kuang)持(chi)續(xu)存在(zai)
• 高光(guang)譜成像重建亞年(nian)級(ji)（季節(jie)）尺(chi)度(du)生產(chan)力和(he)缺(que)氧狀(zhuang)況

重點問(wen)題

1）在(zai)過去(qu)的10,800年(nian)中(zhong)，水體初級(ji)生(sheng)產(chan)力和(he)氧(yang)氣濃(nong)度(du)如(ru)何變(bian)化(hua)？

2）自(zi)然和人(ren)類(lei)影(ying)響在(zai)推(tui)動(dong)初級(ji)生(sheng)產(chan)力或(huo)湖(hu)泊變(bian)化(hua)方(fang)面發揮(hui)了什麽作(zuo)用(yong)？

研(yan)究方法(fa)

該研(yan)究使用ITRAX XRF CORSCANNER在(zai)伯爾(er)尼大(da)學對(dui)樣(yang)芯進行(xing)掃描(miao)（鉻管(guan)，曝光時間20s，30kV，50mA）,樣(yang)芯2.1-0.8m的掃(sao)描分(fen)辨(bian)率(lv)為(wei)0.5mm，19.4-2.5m的(de)掃描(miao)分辨率(lv)為(wei)2mm。所有XRF數(shu)據(ju)均以每秒計數(shu)（cps）計算，然(ran)後均(jun)質化(hua)，以使重疊樣(yang)芯部分(fen)中每(mei)個元(yuan)素(su)的(de)標準(zhun)偏差和(he)均值相等。根據(ju)數(shu)據(ju)質量(liang)和(he)關(guan)註(zhu)點選擇(ze)關鍵(jian)的(de)XRF元(yuan)素(su)進(jin)行(xing)分析,解析遵循Davies等人(ren)（2015年(nian)）利(li)用(yong)XRF對(dui)湖(hu)泊(bo)沈(chen)積(ji)物(wu)所作(zuo)的(de)研(yan)究以及?arczyński等人(ren)（2019年(nian)）的(de)研究成果。將鉀(jia)、鋯和(he)鈦元(yuan)素(su)作(zuo)為(wei)集(ji)水(shui)區(qu)成巖輸入(ru)的(de)代理(li)物(wu)，鐵(tie)、錳(meng)、硫(liu)和磷(lin)作(zuo)為(wei)氧(yang)化(hua)還原(yuan)條(tiao)件改(gai)變(bian)的指(zhi)標，銅(tong)和磷(lin)作(zuo)為(wei)水(shui)生產(chan)量或(huo)有機物含(han)量的(de)指標，鈣(gai)/鈦比率(lv)作(zuo)為(wei)內生性(xing)方(fang)解石的(de)代理(li)物(wu)，矽(gui)/鈦比率(lv)作(zuo)為(wei)生(sheng)物矽(gui)的(de)代理(li)物(wu)（矽(gui)藻(zao)和金(jin)藻(zao)的豐(feng)度(du)）。

高光譜成像（HSI）則(ze)使(shi)用SPECIM PFD-CL-65-V10E推(tui)掃式高(gao)光(guang)譜相機按照(zhao)Butz等人(ren)的方法(fa)完(wan)成（2015）,相對(dui)吸收(shou)帶(dai)深度(du)（RABD）指數(shu)用於量(liang)化(hua)與沈(chen)積(ji)色素相(xiang)關的(de)吸收(shou)特(te)征，以60×60μm（像素(su)）分(fen)辨(bian)率(lv)進(jin)行(xing)測量(liang)。RABD655–685max指數(shu)代表(biao)TChl-a（葉(ye)綠素(su)a及其(qi)衍生物），並作(zuo)為(wei)總(zong)藻(zao)類(lei)豐(feng)度(du)的代表(biao)；RABD845指數(shu)代表(biao)Bphe-a（細(xi)菌(jun)葉(ye)綠素(su)），作(zuo)為(wei)紫(zi)色硫(liu)細(xi)菌(jun)（PSB）的(de)特(te)定生(sheng)物標記。PSB生活(huo)在(zai)分層(ceng)水(shui)體的(de)化(hua)躍(yue)層(ceng)，需(xu)要光和還原(yuan)後的(de)硫(liu)才(cai)能(neng)進行(xing)光合作(zuo)用(yong)，因此，Bphe-a表(biao)明該含(han)氧/缺(que)氧邊(bian)界存在(zai)於該湖(hu)的(de)光(guang)合帶(dai)內。通過分光光度(du)計測量(liang)值與樣(yang)品(pin)位置的平均RABD指數(shu)值進行(xing)線性(xing)回(hui)歸，將RABD指(zhi)數(shu)值換算(suan)為真(zhen)實(shi)濃(nong)度(du)（μg/g幹沈積(ji)物(wu)）。

文章指出(chu)

• 常(chang)規(gui)方法(fa)分(fen)析色素費錢費力，將其(qi)用於全(quan)新世(shi)或較大(da)尺(chi)度(du)的沈積(ji)物(wu)分析時，分辨(bian)率(lv)很(hen)低(di)。
• HSI技術(shu)能(neng)夠以亞毫(hao)米分辨(bian)率(lv)（即(ji)60×60μm像(xiang)素大(da)小）對(dui)大(da)量色素基(ji)團進行(xing)快速(su)定量(liang)，並且這項技術(shu)已被(bei)用於湖(hu)泊歷史(shi)生產(chan)力和(he)氧(yang)氣濃(nong)度(du)調查。
• HSI檢(jian)測到Bphe-a在(zai)季節(jie)尺(chi)度(du)內10倍(bei)濃(nong)度(du)變化(hua)，這(zhe)是其(qi)它技術(shu)（低(di)分(fen)辨(bian)率(lv)）無(wu)論(lun)如(ru)何也無法(fa)實(shi)現(xian)的。
• 與HPLC測(ce)量(liang)相比(bi)，TChl-a的HSI測量受樣(yang)本保存問(wen)題的影(ying)響(xiang)更小。
• 在(zai)亞年(nian)級(ji)分辨率(lv)下(xia)，沈(chen)積(ji)物(wu)樣(yang)芯的HSI指(zhi)數(shu)具(ju)有推(tui)斷過去(qu)環境(jing)變(bian)化(hua)的(de)潛(qian)力，未(wei)來(lai)的研究可以利(li)用(yong)這種(zhong)方法(fa)調查變(bian)化(hua)率(lv)、主(zhu)控因素轉(zhuan)換(huan)以及其(qi)他需要高分辨(bian)率(lv)技術(shu)解(jie)決的(de)問(wen)題。

研究結(jie)果見下(xia)圖：

主(zhu)要產(chan)品(pin)技術(shu)：

• SisuROCK多(duo)樣(yang)芯高通量(liang)高(gao)光譜成像掃描分(fen)析系統(tong)
• SisuSCS單(dan)樣(yang)芯高光(guang)譜成像掃描分(fen)析系統(tong)
• SisuCHEMA高(gao)光(guang)譜成像分析系統(tong)
• SpectraScan高(gao)光(guang)譜成像掃描分(fen)析系統(tong)
• ITRAX CoreScanner樣(yang)芯密度(du)與元(yuan)素(su)掃(sao)描(miao)分(fen)析系統(tong)
• ITRAX XRF Scanner 巖(yan)礦(kuang)/湖(hu)海(hai)樣(yang)芯元(yuan)素(su)掃(sao)描(miao)分(fen)析系統(tong)
• ITRAX MultiScanner樹(shu)木年(nian)輪(lun)分析系統(tong)
• VIS-NIR P4000土(tu)壤(rang)樣(yang)芯理(li)化(hua)性(xing)質勘(kan)測(ce)系(xi)統(tong)

易科泰生(sheng)態技術(shu)公(gong)司提(ti)供(gong)全面樣(yang)芯掃描(miao)成像分析技術(shu)方(fang)案：

• 高分辨(bian)率(lv)樣(yang)芯（芯體）掃(sao)描(miao)成像分析，全面反映(ying)二(er)維密(mi)度(du)/質地(di)和化(hua)學成分分布(bu)
• 巖礦(kuang)樣(yang)芯、海洋湖(hu)泊(bo)沈積(ji)樣(yang)芯、樹(shu)木年(nian)輪(lun)樣(yang)芯等
• RGB掃描(miao)成像與CT技術(shu)密(mi)度(du)掃描成像
• 高光譜掃描成像分析
• XRF元(yuan)素(su)掃(sao)描(miao)分(fen)析
• 高通量(liang)、非(fei)損(sun)傷
• 可(ke)選配(pei)LIBS元(yuan)素(su)分(fen)析