南极湖源烯酮类生物标志物的分子结构测定及其环境气候意义探索

Biomarkers are the remains of biotic populations. The content and variety of biomarkers in the sediments and water can sensitively reflect the impact of climate and environment change on the ecosystem. Therefore, some biomarkers in the marine and lake sediments are widely used in the reconstruction of marine and terrestrial paleoclimate and paleoenvironment. Ketones are a series of stable biomarkers in marine and lake sediments, which have been widely used in the reconstruction of sea surface temperature and fluctuation of sea level. However, the research of ketones in Antarctica lake sediments is quite limited. The climatic and environmental implications of ketones in the Antarctica are still not clear.This study intends to detect and confirm the molecular structure of ketones in coast lacustrine sediments at Antarctica ice-free areas using GC-MS and LC-MS-MS techniques. By contrasting the molecular structure, monomer abundance and composition ratio of ketones with those from ocean and the other fresh water lakes, the environmental implication of the ketene biomarkers at polar lakes will be further discussed.

生物标志物是指地层中生物的遗存物，其丰度、比例和单体同位素可以灵敏的反应历史时期生态系统对气候环境变化的响应。烯酮类标志物能够长期保存在海洋和湖泊沉积物中，被广泛应用于古海表水温和海平面变化。然而，对南极地区湖泊沉积物中烯酮类生物标志物的报道很少，其气候环境指代意义也并不明确。 本项目在传统生物标志物分析方法的基础上，拟在样品前处理过程引入半制备液相色谱仪，对硅胶层析柱分析获得中性有机组分进行再次分离富集，从而减少背景干扰和降低检出限；利用具备多种离子化装置的气相色谱-质谱联用仪和液相色谱-质谱联用仪，对东南极拉斯曼丘陵典型海岸型湖泊沉积物和水体中烯酮类标志物及其分子结构进行精确的测定，通过与海洋和其它低纬度湖泊沉积物中烯酮类标志物的分子结构、单体丰度和组合特征进行对比研究，探明南极湖泊烯酮类生物标志物的气候环境指示意义，为利用该指标重建南极古气候、古环境变化奠定基础。

本项目对东南极拉斯曼丘陵无冰区湖泊沉积物复杂有机本底痕量目标烯酮类有机标记物测试进行探索性研究。通过优化前处理过程在一定程度上提高了目标有机标志物的富集效率，使湖泊沉积物部分层位达到烯酮类有机标志物检出限。对东南极莫愁湖湖泊沉积柱进行AMS-14C定年和Pb-Cs定年，以此建立沉积柱过去6700年的沉积年代序列。用沉积物中正构烷烃多个指标恢复历史时期受当地气候环境影响的湖泊生产力变化过程，通过对比东南极其它气候环境替代指标，分析了无冰区局地气候环境变化特征。通过气相色谱数据，尝试分析烯酮母源藻类属种，并通过多种有机质谱解析其分子结构式。在此基础上，运用多种Uk37-Ｔ公式拟合烯酮检出时期温度变化趋势，为应用湖源烯酮类有机物恢复重建南极地区温度变化提供了依据。