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06-生物地球化学-13C.ppt
* Geochemistry of Stable Isotopes Reconstruction of biogeochemical processes by characteristic changes in the isotopic composition d13C d34S d15N Primary production Remineralization Geochemie der Stabilen Isotope primary production CO2 + H2O CH2O + O2 Photosynthesis Respiration Geochemistry of Stable Isotopes Organic matter oxidation pathways and their free energy yields Reaction DG° (KJ mol-1 of CH2O) aerobic respiration: CH2O + O2 ? CO2 + H2O denitrification: 5CH2O + 4NO3- ? 2N2 + 4HCO3- + CO2 + 3H2O Mn-oxide reduction: CH2O + 3CO2 + H2O + 2MnO2 ? 2Mn2+ + 4HCO3- Fe-oxide reduction: CH2O + 7CO2 + 4Fe(OH)3 ? 4Fe2+ +8HCO3- + 3H2O sulfate reduction: 2CH2O + SO42- ? H2S + 2HCO3- methanogenesis: 2CH2O + 2H2O ? 2CO2 + 4H2 and 4H2 + CO2 ? CH4 + 2H2O -475 -448 -349 -114 -77 -58 from Berner (1982) Geochemistry of Stable Isotopes d13Ccarb d13Corg eP ?org Geochemistry of Stable Isotopes Atmosphere Hydrosphere Biosphere Unlithified Sediments Carbonate Minerals Organic Carbon Geological Rock Cycle Reaction Chamber dcarb dorg dinput Uplift Weathering Erosion Metamorphism Outgassing Volcanism Carbon released by processes of Carbon immobilized in sedimentary rocks as from Hayes Summons (1992) Geochemistry of Stable Isotopes -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 -60 Clark Fritz (1997) d13C (‰, VPDB) Atmospheric CO2 C3 C4 CAM Plants Soil CO2 Groundwater DIC Freshwater Carbonates Ocean DIC Marine Limestone Mantle CO2 Metamorphic CO2 Coal Petroleum Atmospheric CH4 Biogenic CH4 -110 ‰ Thermogenic CH4 Meteorite Graphite -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 -60 Chondrite carbonate +40 to +60 ‰ Geochemistry of Stable Isotopes -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 -60 d13C (‰, VPDB) atmospheric CO2 C3 plants C4 plants CAM plants ocean DIC marine limestone biogenic CH4 -110 ‰ -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 -60 eukaryotic algae cyanobacteria (cultured) cyanobacteria (natural) photosynthetic bacteria methanogenic bacteria -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 atmospheric CO2 marine
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