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四醚膜脂化合物(GDGTs)是古菌和细菌细胞膜脂的主要组成部分。由于其结构稳定,以及对环境和气候变化的敏感性,近年来成为了有机地球化学研究的热点,已被广泛的应用在古环境古气候的重建。其结构的变化已经被证实能够响应环境温度和pH的改变。
我国近海陆架跨越了热带、副热带和温带,其气候变化复杂,具有独特的区域海洋学特征。在此区域中不仅有许多上升流和锋面区,且有黄河、长江、珠江等三条大河的注入,是与陆地物流交换最活跃的地带,受陆源输入的影响较大。
因此,本文对中国东部近海(黄海、东海)表层沉积物中的GDGTs进行了研究,了解这些化合物的组成和分布规律,初步判别不同类型GDGTs的来源,在此基础上辨析其和不同环境因子的关系,辨析影响其组成和分布的主控因子,为GDGTs在中国近海的应用提供理论基础。上述研究目前获得以下几点主要认识:
(1)已知陆源有机质的C/N一般较高,大于15,海源的一般在6左右,而黄海表层沉积物中TOC/TN值大部分样品的值分布4.596~7.051,其余样品的值在17.313~57.909,东海表层沉积物中该值分布在4.618~7.552,均值为6.92,表明中国近海沉积物的物质来源既有海源也有陆源。
(2)在不同海区的表层沉积物种均检测出了较为丰富的GDGTs化合物,不同样品中的总浓度差别较大,同一海区的总浓度变化也较大,长江口河口区沉积物中的总浓度低于其他海区。
(3)从垂直分布来看悬浮颗粒物中的含量要高于表层沉积物中的含量,且不同季节的含量也区别很大,秋季样品中GDGTs化合物的总浓度明显高于夏季。这表明沉积物中GDGTs化合物的含量不仅受控于温度、降水、水深及pH,可能还与沉积物中有机质含量以及营养盐有关。
(4)在所有样品中均以古菌来源的类异戊二烯类GDGTs占主导地位,其中以GDGTⅣ含量最高,GDGTⅤ次之,支链类GDGTs化合物的含量均较低。长江口、东海及南黄海样品中[Ⅴ]/[Ⅳ]值均在0.2~2之间,说明这些海区的表层沉积物中几乎没有产甲烷菌的输入。GDGTⅣ与其异构体GDGTⅣ的合成比例比较稳定并不受环境因素的影响。中国近海表层沉积物的ACI值分布在0.17~0.55之间,均值为0.36,其中南黄海的ACI均值为0.44略高于长江口和东海,该指数呈现由北向南递减的趋势,表明中国近海表层沉积物的古菌群落结构变化不大,古菌群落中还是以泉古菌占优势地位,且黄海海区的表层沉积物中广古菌的丰度要高于其他海区。检测出的支链类GDGTs化合物中GDGTⅠ~Ⅲ含量占主导,其中GDGTⅡ含量最高,其次为GDGTⅠ和Ⅲ,含环戊烷结构的化合物含量较低。
(5)黄海的陆源物质来源主要是黄河物质,中国土壤在该区域的pH值基本是大于6,当土壤的pH>6.0时,BIT值的波动较大,当这种土壤大量输入近海沉积物时将导致估算的陆源输入有较大偏差,因此BIT指数并不适合用于指示黄海沉积物中的陆源输入,且该区域TEX86并不适用。长江口及东海的BIT值主要介于0.03~0.3之间,当BIT值<0.3时,其SSTH值与实测SST值接近,且变化趋势一致,此时TEX86在该海区可用。