東海赤潮高發(fā)區(qū)沉積物中脂肪酸類生物標記物的初步分析及其在營養(yǎng)鹽界面交換過程中的應(yīng)用.pdf

1、本文應(yīng)用GC-MS和GC-IsoMS技術(shù)，對東海赤潮高發(fā)區(qū)這一特定海域三個季節(jié)(2002年8月，11月，2003年2月)表層及柱狀沉積物中脂肪酸的種類、來源、含量的平面、垂直變化和季節(jié)變化規(guī)律進行了初步的分析，利用統(tǒng)計學方法區(qū)分脂肪酸種類，含量與相關(guān)環(huán)境參數(shù)的關(guān)系，以及脂肪酸之間的關(guān)系，間接的反映并區(qū)分這一區(qū)域內(nèi)沉積物中脂肪酸的源和匯。同時借助特征的細菌源脂肪酸，結(jié)合δ13C穩(wěn)定碳同位素技術(shù)，分析細菌在營養(yǎng)鹽沉積物-海水界面交換過程中的

2、作用，解釋微生物在調(diào)控營養(yǎng)鹽界面交換及形態(tài)轉(zhuǎn)化中的作用，現(xiàn)得到如下結(jié)論： 1東海沉積物中脂肪酸含量、種類豐富，共在樣品中檢測出脂肪酸35種，定量27種，含量范圍從約0.1～100ug/g。沉積物表層中總脂肪酸含量的季節(jié)變化趨勢比較明顯。根據(jù)主成分分析結(jié)果顯示：夏季海源對脂肪酸的貢獻最大，陸源輸入相比很??；秋季陸源的輸入明顯增加，冬季陸源的輸入相對比例也較高，從夏季到冬季沉積物對脂肪酸的同步進行掩埋和降解作用。這一結(jié)果在影響脂肪酸

3、因素的因子分析中得到較好的證實。 2對含量較為豐富的23種脂肪酸進行聚類分析，大致分為三類，i碳數(shù)大于20個的脂肪酸，從22碳酸到26碳酸；ii奇數(shù)碳數(shù)和支鏈脂肪酸，以正十五、十七碳酸及其異構(gòu)支鏈脂肪酸為主；iii主要是由含碳數(shù)12～20的飽和及不飽和偶數(shù)碳脂肪酸組成。根據(jù)聚類結(jié)果，可以初步認為20碳數(shù)以上的脂肪酸是陸源產(chǎn)生的，奇數(shù)碳數(shù)和支鏈脂肪酸是細菌來源，其余的是由浮游植物和浮游動物產(chǎn)生。根據(jù)分析單一脂肪酸的δ13C‰穩(wěn)定同

4、位素數(shù)值，20碳數(shù)以上的脂肪酸的δ13C‰平均是-31.7‰，14碳到18碳數(shù)的脂肪酸的δ13C‰平均是-25.3‰，支鏈與奇數(shù)碳數(shù)脂肪酸的δ13C‰平均是-22.3‰，之間具有顯著的差異，可以較好的確認脂肪酸的來源分別是陸源、海源和細菌來源。 3結(jié)合柱狀沉積物中單一脂肪酸δ13C數(shù)值的變化和總脂肪酸以及飽和、不飽和脂肪酸之間的比例，脂肪酸在沉積物中的降解飽和脂肪酸作為微生物的碳源或是參與成巖作用。調(diào)查海域處于長江口外海，平均水

5、深較淺(＜50m)，具有較高的初級生產(chǎn)力和較高的沉積速率，脂類化合物在埋藏到沉積物前，在經(jīng)過水柱的過程中被部分降解，在沉積后成為主要的還原劑。因此在沉積物海水界面以下形成了還原環(huán)境。碳同位素分析表明，脂肪酸在沉積物0-8cm處的δ13C變化范圍是±3-5‰。其中在3cm處的變化顯著，達到±3‰以上，證明有較為強烈的有機質(zhì)活動。 4通過分析代表微生物活動的脂肪酸含量，結(jié)合其它相關(guān)影響因素數(shù)據(jù)，水文、地質(zhì)、化學、生物等，結(jié)合主成分分

6、析以及多元線性回歸模型，分析微生物活動和其它影響因素在營養(yǎng)鹽界面交換過程中的作用，得到如下結(jié)論： 對于硅酸鹽的界面交換過程，微生物的促進作用比較微弱，其主要控制因素與沒有引入生物因子相似，為溫度，黏土礦物含量，含水率和營養(yǎng)鹽間隙水濃度差，分別控制硅酸鹽交換的兩個子過程-溶解和擴散過程。 對于磷酸鹽的界面交換過程，微生物的限制作用明顯，與粒度和黏土礦物含量共同組成限制磷酸鹽釋放的因素，可以解釋夏季東海磷酸鹽的通量最負現(xiàn)象；

7、溫度成為促進交換的主要因素；而另一促進因素—營養(yǎng)鹽間隙水濃度差的貢獻不大，受到吸附作用的壓制。溶解氧在這一過程不起直接的控制界面氧化—還原環(huán)境的作用，而是由有機物質(zhì)來控制界面的氧化還原電位。對于DIN及三種形態(tài)的氮鹽，微生物在其形態(tài)轉(zhuǎn)換中起到重要的作用。在沉積物界面以下，促進NH4-N的生成；而在界面以上，促進NO3-N的生成。在DIN界面交換過程中，微生物控制氮鹽的形態(tài)轉(zhuǎn)化和生成，而沉積物粒度和黏土礦物含量控制對銨鹽的吸附過程，間隙水