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中国科学院广州能源研究所(以下简称广州能源所)成立于1978年,前身为1973年成立的广东省地热研究室。1998年4月原中国科学院广州人造卫星观测站并入广州能源所。
中国科学院广州能源研究所定位是新能源与可再生能源领域的研究与开发利用,主要从事清洁能源工程科学领域的高技术研究,并以后续能源中的新能源与可再生能源为主要研究方向,兼顾发展节能与能源环境技术,发挥能源战略的重要支撑作用。
截至2014年9月,研究所有在职职工408人,其中科技人员301人,高级职称141人。有国家级研发中心1个,中国科学院重点实验室2个,广东省级重点实验室1个,中国科学院研究中心1个。有在学研究生169人(其中硕士生106人、博士生63人)。
有望实现创新跨越的重大突破(60个,不含国防科技创新)
(一)基础前沿交叉(8个)
1.数学与交叉方向
(1)Langlands纲领和千禧数学问题。
2.物理与交叉方向
(2)凝聚态物质科学若干前沿问题。
(3)粒子物理的新发现和研究。
(4)星系的结构、形成与演化。
(5)超导量子探测与应用。
(6)超常环境下系统力学问题研究与验证。
3.化学与交叉方向
(7)功能体系的分子工程与分子成像。
(8)能源化学转化的动态本质与调控。
(二)先进材料(4个)
1.材料创制方向
(9)高性能材料结构设计、制备与应用探索。
(10)人工合成天然橡胶。
2.新材料应用方向
(11)变革性纳米产业制造技术聚焦。
(12)新能源汽车。
(三)能源(5个)
(13)聚变等离子体物理前沿研究。
(14)煤炭清洁高效利用技术与示范。
(15)未来先进核裂变能。
(16)基于高效热工转换的先进动力技术。
(17)可再生能源与多能互补应用示范。
(四)生命与健康(17个)
1.健康方向
(18)脑科学与类脑智能研究。
(19)生物超大分子复合体的结构、功能与调控。
(20)细胞命运决定的分子调控。
(21)病原微生物与宿主免疫。
(22)个性化药物——基于疾病分子分型的普惠新药研发。
(23)器官修复与再造。
(24)生物合成。
(25)健康保障技术与装备。
2.生物多样性方向
(26)动物复杂性状的进化解析与调控。
(27)战略生物资源评价与转化利用。
(28)大尺度区域生物多样性格局与生命策略。
3.现代农业方向
(29)基于生物信息流操纵的病虫害导向性防控重大原理与技术。
(30)解析植物特化性状形成和定向发育调控机制。
(31)分子模块设计育种创新体系。
(32)农业转型发展示范。
(33)现代农业区域示范。
(34)环境友好的近海养殖技术。
(五)海洋(3个)
(35)海斗深渊前沿科技问题研究与攻关。
(36)海洋生态环境安全工程。
(37)海底科学观测网和装备研究及示范。
(六)资源生态环境(11个)
1.资源方向
(38)页岩气勘探开发基础理论与关键技术。
(39)深地智能导钻理论与技术体系。
(40)特色金属矿藏的高效清洁综合利用。
2.生态环境方向
(41)青藏高原多层圈相互作用及其资源环境效应。
(42)大气灰霾追因与控制。
(43)典型污染物的环境暴露与健康危害机制。
(44)土壤-微生物系统功能调控及土壤污染治理。
(45)全国及重点区域生态环境评估与修复。
(46)典型区域水体污染综合治理技术。
(47)重大建设工程防护。
(48)“一带一路”典型区域地缘环境系统演化模拟研究。
(七)信息(7个)
1.信息方向
(49)量子通信。
(50)网络空间安全关键技术与应用。
(51)高效能计算与网络通信关键技术及应用。
(52)大数据与人工智能。
(53)人机交互与虚拟现实。
(54)集成电路与核心基础器件。
2.智能制造方向
(55)机器人与超精密极端制造。
(八)光电空间(5个)
(56)空间科学先导专项(二期)。
(57)载人空间站及空间实验室空间应用。
(58)月球与首次火星科学探测。
(59)北斗全球卫星导航系统。
(60)平流层飞艇。
再说,一个在北京(中国科研机构集中的地方),一个在武汉,你自己判断吧。
获奖概况 1956-2014年大连化物所取得科研成果800多项,曾先后获得省部级以上奖励240多项,其中获得国家奖励90项,中科院、省部级一等奖79项。2013年,张存浩院士获得国家最高科学技术奖;2014年,“甲醇制取低碳烯烃技术”获得国家技术发明一等奖。
截至2014年底,大连化物所累计申请专利5564件,其中发明专利5251件,累计专利授权2199件,其中发明专利授权1925件,累计申请中国国外专利350多件,其中PCT申请210多件,获得中国国外专利授权80多件。
获奖(部): 获奖年度获奖名称主要完成人获奖类别获奖等级2013态-态分子反应动力学研究 张东辉,杨学明等 辽宁省自然科学奖 一等 2013直接醇类燃料电池电催化剂应用基础研究 孙公权等 辽宁省自然科学奖 一等 2013质子交换膜燃料电池电化学界面及过程研究 邵志刚等 辽宁省自然科学奖 二等 2013全钒液流电池产业化技术及应用 张华民等 辽宁省技术发明奖 二等 2013甘油催化转化制备1 ,2-丙二醇技术 徐杰等 辽宁省技术发明奖 三等 2013多级孔共结晶分子筛催化剂研发及在清洁油品生产技术中的应用 徐龙伢等 辽宁省科技进步奖 一等 2013张存浩 张存浩 国家最高科学技术奖 最高奖 2013现代催化研究方法 辛勤 大连市科学著作奖 一等 2013膜技术术语词典 王从厚 大连市科学著作奖 三等 2013高效液相色谱实用手册 张维冰 大连市科学著作奖 三等 2013一种低碳烯烃直接水合生产低碳醇的方法 朱书魁 专利优秀奖 优秀奖 2013神华包头煤制烯烃示范项目成套工业化技术开发及应用 刘中民 石油化工联合会科技进步奖 特等 2012复杂生物样品的高效分离与表征 邹汉法等 国家自然科学奖 二等 2012全钒液流储能电池用高性能,低成本非氟离子交换膜材料 张华民等 辽宁省技术发明奖 二等 2012轻质铝合金催化制氢 孙立贤等 辽宁省科技进步奖 三等 2012海洋多糖基微/纳米药物控释载体制备技术及其产业化 马小军等 海洋工程科学技术奖 一等 2012包信和 包信和 何梁何利奖 2011由甲醇或/和二甲醚生产低碳烯烃的方法 齐越,刘中民,吕志辉 专利金奖 金奖 2011用于甲醛乙醛氨合成吡啶碱的钛基催化剂及其制备方法 徐龙伢,刘盛林,杨寿海 专利优秀奖 优秀奖 2011一种临氢异构化催化剂及其制备方法 田志坚,胡胜,王磊 专利优秀奖 优秀奖 专利(部):
专利名称专利类别申请日期授权日期发明人高危化学品监测离子迁移谱智能软件发明2013.10.292013.12.02鞠帮玉高危化学品监测差分迁移谱智能软件发明2013.10.232013.12.06鞠帮玉N-糖基化位点及结构鉴定软件发明2013.08.082013.09.23程凯蛋白质组修饰谱定量数据处理平台发明2013.08.082013.09.23程凯飞秒瞬态吸收光谱数据处理程序软件发明2013.08.072013.09.17韩克利一种用于正、负离子检测的飞行时间质谱仪检测器发明2013.07.012013.12.04李海洋一种光源与小孔光阑的同轴对准装置发明2013.06.282013.12.04关亚风一种转板式单重态氧发生器发明2013.06.082013.11.20邓列征一种高真空仪器腔体加热装置发明2013.05.082013.11.27唐紫超一种自动开关实验仪器真空系统的装置发明2013.04.242013.10.23唐紫超一种信号线检测装置发明2013.04.232013.11.27唐紫超一种实验室冷却水循环系统发明2013.04.232013.11.27唐紫超一种用于采集呼出气的加热保温密封装置发明2013.04.182013.11.06王新基于三维空间静电势重构的新型蛋白质粗粒化计算方法软件发明2013.03.272013.05.10李国辉化学氧碘激光器多物理场耦合模拟仿真软件发明2013.02.072013.03.26怀英乙酸气相加氢制乙醇的提纯装置发明2013.02.062013.09.25夏吴一种采样热解析渗透膜的复合装置发明2012.12.212013.06.12渠团帅一种用于热解析进样的步进电机进样器发明2012.12.212013.06.26王祯鑫一种固定光纤的镀膜夹具发明2012.12.212013.06.26龚选一种便携式快速检测压电微天平发明2012.12.212013.07.24孙立 科研方向
从2012年至2014年底,大连化物所确定和完善了研究所“一三五”规划,即,一个定位:“以洁净能源国家实验室为平台,坚持基础研究与应用研究并重,在化石资源优化利用、化学能高效转化、可再生能源等洁净能源领域,持续提供重大创新性理论和技术成果,满足国家战略需求,发挥不可替代的作用,建设世界一流研究所。”;四个重大突破:“煤代油新技术、WQZB用化学能高效转化关键技术、洁净能源相关的基元及催化反应中的重大科学问题、液流储能关键材料与新技术”;七个重点培育方向:“烃类清洁转化及高值化利用关键技术、化工过程节能减排关键技术、燃料电池及氢能关键材料及技术、生物质能高效转化利用技术、太阳能光-化学转化科学与技术、生物分析与生物转化技术、环境监测技术及设备”。 论文发表 1950-2014年发表论文总数14900余篇,其中,影响因子大于3的2859篇;据2015年10月研究所官网显示,该所实施知识创新工程以来,发表SCI论文8304篇,200余篇学术论文发表在Science、Nature、Angew、Chem 、JACS等学术刊物以及相关学科顶级刊物上,出版科技专著59部。
《催化学报》:月刊,于1980年3月创刊,是由中国化学会和中国科学院大连化学物理研究所主办,科学出版社出版的学术性刊物。中国化学会催化专业委员会会刊。主要报道能源、环境、有机化工、新材料、多相催化、均相催化、生物催化、光催化、电催化、表面化学、催化动力学等学科领域的基础性和应用基础性的最新研究成果。
《色谱》是中国化学会主办、中国科学院大连化学物理研究所和国家色谱研究分析中心承办、科学出版社出版、中国国内外公开发行的专业性学术期刊,于1984年创刊。主要报道中国国内外色谱学科的基础研究和色谱及其交叉学科的新方法、新技术、新仪器在各个领域的应用,以及色谱仪器与部件的研制和开发。该刊为中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国科技精品期刊。已被美国《化学文摘》(CA)、《美国医学索引》(Medline)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、日本科学技术文献数据库(JICST)、波兰《哥白尼索引》(IC)和英国《分析文摘》(AA)等20余种中国国内外重要检索刊物和数据库收录。据中国科学技术信息研究所2010年版《中国科技期刊引证报告(核心版)》公布,《色谱》的最新影响因子为1 .750(他引率为0 .87),名列中国国内化学类核心期刊的第一位。
《能源化学(英文)》主要报道化石能源、电化学能、氢能、生物质能和太阳能转化等与化学相关的创造性科研成果,以促进能源化学领域的学术交流,加速能源科学的探索研究和新能源技术的开发和利用。原刊名为《天然气化学(英文)》,1992年创刊,主办单位为中国科学院成都有机化学研究所,2002年由中国科学院大连化学物理研究所和中国科学院成都有机化学研究所共同主办。2006年JNGC与荷兰爱思唯尔(Elsevier)出版集团合作,所有文章在其Sciencedirect平台上发布。2011年SCI影响因子为1 .348,位居SCI收录的中国化学类期刊的第一位。
管红香1,2,3,4,冯东3,5,吴能友1,2,ROBERTS H.Harry5,陈多福1,3
管红香(1981-),女,博士,主要从事冷泉碳酸盐岩的地球化学研究,E-mail:guanhx@ms.giec.ac.cn。
注:本文曾发表于《科学通报》2010年第4~5期,本次出版有修改。
1.中国科学院广州天然气水合物研究中心,广州 510640
2.中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,中国科学院广州能源研究所,广州 510640
3.中国科学院边缘海地质重点实验室,中国科学院广州地球化学研究所,广州 510640
4.中国科学院研究生院,北京 100049
5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA
摘要:对墨西哥湾北部水深约540m的上陆坡GC185区(GC-F样品)和水深约2 200 m的下陆坡AC645区(AC-E样品)冷泉碳酸盐岩中的脂肪酸及其单体化合物的δ13C进行了分析。在AC-E和GC-F冷泉碳酸盐岩样品中检测到了30多种脂肪酸化合物,均以主峰碳为C16的低碳数(<C20)脂肪酸为主,具偶碳优势,主要包括正构脂肪酸、异构(i-)/反异构(ai-)脂肪酸以及带支链的奇碳数脂肪酸(iso/anteiso)。其中n-C12:0、n-C13:0、i-C14:0和n-C14:0具有明显偏低的δ13C值(-39.99‰~-32.36‰),可能来源于冷泉生物。n-C18:2和C18:1△9具有相同的碳同位素值,可能来源于冷泉渗漏区贝氏硫细菌属/辫硫菌属。支链奇碳数脂肪酸(iso/anteiso C13~C17)具有特别负的δ13C值(-63.95‰~-44.17‰),明显不同于其他类别脂肪酸的碳同位素值,推断这类化合物是海底渗漏区甲烷厌氧氧化过程中的硫酸盐还原细菌生命活动的产物。
关键词:脂肪酸;单体化合物稳定碳同位素;硫酸盐还原菌;甲烷厌氧氧化;冷泉碳酸盐岩;墨西哥湾
Fatty-acids and their 613C Characteristics of Seep Carbonates from the Northern Continental Slope of Gulf of Mexico
Guan Hongxiang1,2,3,4,Feng Dong3,5,Wu Nengyou1,2,Roberts Harry H.5,Chen Duofu1,3
1.Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research,CAS,Guangzhou 510640,China
2.Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate,Guangzhou Institute of Energy Conversion,CAS,Guangzhou 510640,China
3.Key Laboratory of Marginal Sea Geology,Guangzhou Institute of Geochemistry,CAS,Guangzhou 510640,China
4.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA
Abstract:Here we reported the fatty-acids and their δ13C values in seep carbonates collectedfrom Green Canyon 185(GC 185Sample GC-F)at upper continental slope(water depth:~540 m),and Alaminos Canyon 645(GC 645Sample AC-E)at lower continental slope(water depth:~2 200 m)of the Gulf of Mexico.More than thirty kinds of fatty acids were detected in both samples.Thesefatty acids are maximized at C16.There is a clear even-over-odd carbon number predominance in carbon number range.The fatty acids are mainly composed of n-fatty acids,iso-/anteiso-fatty acids and terminally branched odd-numberedfatty acids(iso/anteiso).The depleted δ13C values(-39.99‰~-32.36‰)of n-C12:0、n-C13:0、i-C14:0and n-C14:0suggest that they may relate to the chemosynthetic communities at seep sites.The unsaturated fatty acids n-C18:2and C18:1△9have the same δ13C values,they may originatefrom the Beggiatoa/Thioploca.Unlike otherfatty acids,the terminally branched fatty acids(iso/anteiso)show more depleted δ13C values(as low as-63.95‰)suggesting a possible relationship to sulfate reducing bacteria,which is common during anaerobic oxidation of methane at seep sites.
Key words:fatty acids,carbon isotope of individual lipid,sulfate reducing bacteria,anaerobic oxidation of methane,seep carbonate,Gulf of Mexico
0 引言
墨西哥湾是一个油气大量聚集的盆地,在晚三叠世-中侏罗世时期,盆地在断裂作用下发生张裂,沉积形成了巨厚的膏盐层,膏盐层的变形和活动断层为流体从盆地深部的油气系统向海底渗漏运移提供了有效通道,控制着海底冷泉的发育[1-3]。近年的研究表明墨西哥湾海底至少有几百个正在活动的天然气渗漏系统,发育于整个陆坡环境[4-5]。陆坡区的冷泉活动导致海底广泛发育天然气水合物、冷泉生物群和自生碳酸盐岩[4,6-12]。冷泉碳酸盐岩的形成是由于海底渗漏甲烷等碳氢化合物在海底沉积层缺氧带被微生物所消耗,由甲烷氧化古菌(anaerobic methane-oxidizing archaea,MOA)将渗漏CH4氧化为 ,同时硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)将孔隙水中的 还原为HS-, 与孔隙水中的阳离子结合形成冷泉碳酸盐岩固结在海底[13-17]。这种甲烷氧化和硫酸盐还原的细菌活动的信息保存在冷泉碳酸盐岩中[14-15,18-21]。
墨西哥湾北部陆坡与冷泉活动相关的水合物、冷泉碳酸盐岩和冷泉生物群(包括甲烷古菌和硫酸盐还原菌及其生物标志物)已有大量的研究成果发表[4-5,10,14-15,18-23],但有关下陆坡深水区的工作较少,尤其是缺乏冷泉碳酸盐岩中保存的微生物甲烷厌氧氧化作用的生物标志物的对比研究。本文通过研究墨西哥湾上陆坡GC 185区Bush Hill(GC-F样品)和下陆坡AC645区(AC-E样品)的冷泉碳酸盐岩中的脂肪酸及其单体化合物的δ13C组成,证实墨西哥湾上陆坡到下陆坡海底冷泉渗漏区均发生了渗漏烃(甲烷)的微生物厌氧氧化作用。
1 样品和分析方法
1.1 样品采集
图1 研究区域和采样点位置示意图(据[24]修改)
研究样品来源于墨西哥湾上陆坡和下陆坡区(图1)。深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品(图2)是1990年采集于墨西哥湾下陆坡Alaminos Canyon区内水深2 200 m的一个活动冷泉,采样点的地理经纬度坐标为26°21 ' N,94°31 ' W,采样区发育有大量的冷泉生物群落,主要有管状蠕虫、贻贝及呈分散状分布的蛤和微生物菌席等。AC-E冷泉碳酸盐岩结壳中孔洞发育,主要由生物壳碎屑和碳酸盐岩胶结物组成,矿物组成几乎全部为文石(达98%),仅有少量方解石,碳同位素δ13C为-31.3‰~-23.4‰[24]。浅水区GC-F样品(图2)是1998年在墨西哥湾上陆坡Green Canyon 184和185区块分界线附近的Bush Hill (27°46' N,91°30' W)采集的,水深约为540m,海底温度约为7℃在Bush Hill冷泉渗漏系统中,在海底能观察到正在活动气泡渗漏、冷泉生物群、自生碳酸盐岩及出露的天然气水合物[4,22,25-26]。GC-F冷泉碳酸盐岩可见管状serpulid蠕虫碎片,保存有Lucinid-vesycomyid双壳类冷泉生物的壳体,碳酸盐岩基质胶结物部分几乎全部由文石组成,仅有少量的方解石和白云石,碳同位素δ13C为
图2 墨西哥湾上、下陆坡区冷泉碳酸盐岩样品外貌
a.AC-E样品,采集于水深2 200 m的下陆区Alaminos Canyon区内的一个活动冷泉;b.GC-F样品,采集于水深约为540m的上陆坡Green Canyon 184区Bush Hill活动冷泉。标尺为1cm
-29.4‰~-15.1‰[27]。
1.2 实验分析
样品磨碎至200目干燥,用二氯甲烷/甲醇混合溶剂索氏抽提72 h。抽提后的残渣自然晾干,用10%的盐酸缓慢溶解,为避免脂交换反应,待样品溶解80%后停止加入盐酸,用二氯甲烷萃取有机质,并与抽提得到的有机质合并。用硅胶-氧化铝柱进行族组分分离,分别用正己烷、6:4正己烷/二氯甲烷和CH3OH溶剂洗脱获得饱和烃、芳烃和极性组分[19-20,28-31]。
将酸解获得的HCl不溶物冷冻干燥,得到的酸解残渣和非烃分别用6% KOH-甲醇溶液皂化,平衡12 h后,用正己烷萃取其中的有机质,萃取出的有机质进行硅胶/氧化铝柱层析,分别用正己烷/二氯甲烷(3:1)混合溶剂和二氯甲烷/丙酮(9:1)混合溶剂填充柱,依次得酮和脂肪醇,余下的溶液进行反萃取获得脂肪酸组分,酸性组分加入HCL-CH3OH饱和溶液,在80℃加热2 h进行甲酯化,并用二氯甲烷萃取脂肪酸甲酯。然后将脂肪酸甲酯组分进行GC-MS、GC/IRM分析。
1.3 仪器分析
GC-MS分析在有机地球化学国家重点实验室HP 6890Ⅱ型气相色谱仪和Platform Ⅱ型质谱仪上完成,离子源为电子轰击源(70 e V),色谱柱为DB-5MS硅熔融毛细柱(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm涂层)。无分流进样1μL,进样口温度为290℃,升温程序初始温度80℃(5 min),以3℃/min升温至290℃,保留20 min,载气为高纯氦气,流速1.0 m L/min。
GC/IRMS分析在英国GV公司Isoprime色谱-同位素质谱仪上完成,色谱柱为JW-DB-5型60 m×0.25 mm×0.25μm毛细柱,样品直接进入温度为290℃无分流注入器,氦气为载气,升温程序初温80℃(5 min),以3℃/min升温至290℃(40 min)。同位素测定误差小于0.5‰。碳同位素以6表示,V-PDB标准,并依段毅等[31,32]报道的方法对脂肪酸甲酯化增加的碳进行了校正。
2 结果
在墨西哥湾下陆坡深水区的AC-E和上陆坡浅水区的GC-F冷泉碳酸盐岩样品中均检测到30多种脂肪酸化合物,主要由正构脂肪酸、异构(i-)和反异构(ai-)脂肪酸组成,以低碳数(<C20)为主,并有少量的高碳数脂肪酸(表1,图3和图4)。
AC-E样品中正构脂肪酸碳数分布范围为C12- C28,GC-F样品碳数分布范围C12- C24,且均检测到C14:1△7、C16:1△7、C18:1△9和C18:2正构不饱和脂肪酸。A C-E样品中丰度最高的脂肪酸为n-C16:0,其次为C18:1△9、n-C14:0和n-C18:0,G C-F样品中丰度最高的脂肪酸为n-C16:0,其次为n-C14:0、ai-C15:0和n-C18:0。样品AC-E中正构饱和脂肪酸δ13C值为-32.36‰~-27.64‰,正构不饱和脂肪酸C16:1△7和18:1△9的δ13C值分别为-19.97‰和-25.48‰。样品GC-F中正构饱和脂肪酸δ13C值-39.99‰~-26.52‰,正构不饱和脂肪酸Cl8:1△9的δ13C为-31.04‰。
图3 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩AC-E样品中脂肪酸化合物
图中数字编号与表1中编号和脂肪酸相对应,N代表未知化合物
图4 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩GC-F样品中脂肪酸化合物
图中数字编号与表1中编号和脂肪酸相对应
表1 墨西哥湾冷泉碳酸盐岩样品中脂肪酸化合物及其碳同位素组成
除正构脂肪酸外,下陆坡深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品中还检测到支链的奇碳数脂肪酸(iso/anteiso-C15:0),其δ13C值分别为-63.95‰和-50.48‰。上陆坡浅水区冷泉碳酸盐岩样品GC-F中支链的奇碳数脂肪酸主要有iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0,其δ13C范围为-48.62‰~-44.17‰。
3 讨论与结论
墨西哥湾是一个油气大量聚集的盆地,盆地中沉积形成了巨厚的膏盐层,GC185和AC645区断裂发育,盐层变形和活动断层为流体从盆地深部的油气系统向海底渗漏运移提供了有效通道。以烃类化合物为主的流体通过断裂等通道渗漏到海底附近的沉积层中发生微生物的氧化,在海底发育有大量的微生物细菌席、管状蠕虫,双壳类等冷泉生物[1-3],并通过这些冷泉生命活动形成了冷泉碳酸盐岩[24-27],同时形成了一些特殊的脂肪酸。
本文所研究的冷泉碳酸盐岩样品中饱和脂肪酸以低碳数(<C20)脂肪酸为主,n-C15:0、i-C16:0、n-C16:0、n-C17:0和n-C18:0的δ13C在AC-E样品中为-28.99‰~-27.64‰,在GC-F为-31.11‰~-30‰,这些脂肪酸的δ13C范围在同一样品中小于±2‰,反映同一样品中这些不同的脂肪酸可能来源于相同生态环境条件下的细菌或海洋浮游生物[32-33]。
在所分析的AC-E样品中还存在有异构饱和脂肪酸i-C14:0和正构饱和脂肪酸n-C14:0,它们的δ13C为-36.6‰~-32.36‰。同时GC-F样品存在异构饱和脂肪酸i-C14:0和正构饱和脂肪酸n-C12:0、n-C13:0和n-C14:0, 它们的δ13C为-39.99‰~-33.7 1‰。这些脂肪酸的δ13C值明显比前述脂肪酸的低。墨西哥湾北部冷泉渗漏区双壳类软体组织δ13C为(-43.2±4.1)‰[34],管状蠕虫的软体组织δ13C为(-45.6±5.2)‰[35],墨西哥湾GC185区海底渗漏区的Bathymodiolus childressi的软体组织613C为(-38.9±1.2)‰[36],这些生物体的δ13C值都比正常海洋生物体的低,表明冷泉区的这些生物主要是以化能自养生物(如嗜甲烷细菌等)为食物的[34]。最近的研究表明双壳类和管状蠕虫等大生物体常与细菌微生物共生,贻贝类依赖甲烷氧化菌和/或硫酸盐还原菌,管状蠕虫依赖于硫酸盐还原菌[37]。因此在冷泉碳酸盐岩样品中存在的n-C12:0、n-C13:0、n-C14:0和i-C14:0可能来源于冷泉区的大生物体。
在正构脂肪酸中均检测到C14:1△7、C16:1△7、C18:1△9和C18:2正构不饱和脂肪酸,其中GC-F样品的n-C18:2和C18:1△9的δ13C均为-28.04‰,AC-E样品的n-C18:2和C18:1△9的δ13C均为-25.48‰。在同一个样品中n-C18:2和C18:1△92个脂肪酸均具有相同的δ13C值,说明n-C18:2和C18:1△9的生物来源和合成途径相近[32]。最近研究表明在冷泉渗漏区的贝氏硫细菌属/辫硫菌属发育有n-C18:2和C18:1△9脂肪酸[38]。此外,海洋浮游生物尤其是硅藻也存在n-C18:2和C18:1△9[39]。考虑到所分析的样品是天然气渗漏区形成的冷泉碳酸盐岩,且这些样品中浮游生物化石非常少,这2个n-C18:2和C18:1△9脂肪酸很可能来源于冷泉渗漏区贝氏硫细菌属/辫硫菌属。
此外,AC-E样品还存在δ13C为-19.97‰的正构不饱和脂肪酸C16:1△7,它具有与其他脂肪酸明显不同的δ13C,而与中低纬度典型海洋现代沉积有机质的δ13C值-23.10‰~-19.10‰一致[32,40],表明很有可能来源于海洋现代沉积有机质,如在海洋微藻中检测到很高含量的C16:1△7脂肪酸[41]。
除上述的脂肪酸外,所分析的样品均存在δ13C值极负的支链奇碳数脂肪酸iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0。其中下陆坡深水区AC-E冷泉碳酸盐岩样品中检测到的i-C15:0和ai-C15:0的δ13C值为-63.95‰~-50.48‰。上陆坡浅水区冷泉碳酸盐岩样品GC-F中iso/anteiso-C13:0,-C15:0 和-C17:0的δ13C 为 -48.62‰ ~ -44.17‰。这些奇碳数异构(is-)/反异构(ai-)脂肪酸δ13C比所分析样品中的其他脂肪酸的碳同位素显著的低,也低于冷泉碳酸盐岩的碳同位素值(-31.3‰~-15.1‰)、冷泉渗漏烃(-28‰~-26‰)和GC区渗漏甲烷的δ13C值(-44.1~-46.7‰)[22,24,27],说明奇碳数异构(is-)/反异构(ai-)脂肪酸在形成过程中产生了同位素的分馏。目前对海底天然气渗漏区沉积物和细菌席的脂肪酸的研究表明,这种具有极低碳同位素的奇碳数异构(i)/反异构(ai)脂肪酸主要来源于甲烷厌氧氧化作用中的硫酸盐还原菌的生命活动[15,18,20-21,42-44]。因此,本文所研究的冷泉碳酸盐岩样品中具有极负δ13C值的支链奇碳数脂肪酸(iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0)来源于硫酸盐还原菌。
致谢:冷泉碳酸盐岩样品由美国路易斯安那州立大学H H Roberts教授提供,实验分析是在中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室完成,并得到徐世平副研究员、贾蓉芬研究员和胡建芳副研究员的帮助。
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