近日，自然资源部第一海洋研究所在大洋热液环境四醚类生物标志物（GDGTs）表征领域取得新进展。研究结果以“Improved protocols for large-volume injection and liquid chromatography–mass spectrometry analyses enable determination of various glycerol dialkyl glycerol tetraethers in a small amount of sediment and suspended particulate matter”为题发表在地球科学领域期刊 Chemical Geology 上。

      甘油二烷基甘油四醚类化合物（GDGTs）是一类由古菌/细菌产生的细胞膜脂成分，广泛存在于海洋、湖泊、泥炭以及热液和冷泉等环境中；GDGTs作为一类新兴的古环境研究生物标志物，已广泛用于海洋、极地和陆相古环境及生物地球化学过程研究。通过测定沉积物岩芯中的GDGTs对古温度的重建，可以反演海洋和陆地气候变化历史。然而，目前广泛使用的海洋沉积物GDGTs测定方法，存在样品用量大（一般5–10 g）的问题，对于深海、超深渊和热液区等获得难度较大的沉积物岩芯样品，常常因为样品量不足导致无法满足各类GDGTs的系统表征和精准测定。此外，对于开阔大洋海水悬浮颗粒物中GDGTs的检测，通常要对几百升甚至上千升海水悬浮颗粒物进行收集，制约了对深海悬浮颗粒物GDGTs研究的开展。

      针对上述问题，科研人员创新地将液相色谱大体积直接进样技术（LVI）与大气压化学电离质谱（APCI-MS）方法联用，结合加速溶剂萃取GDGTs的样品前处理方法，建立了一种适用于少量/半微量海洋沉积物和悬浮颗粒中各种GDGTs测定的新方法（图1）。该方法仅需0.02–0.10 g海洋沉积物样品即可实现各类GDGTs (isoGDGTs、H-GDGTs、brGDGTs和OH-GDGTs)及其结构类似物（Archaeol、GDDs和GMDs)的全面表征和准确定量；而仅需过滤收集10 L开阔大洋海水中的悬浮颗粒物样品，就能满足大洋悬浮颗粒物中GDGTs测定灵敏度要求。与传统方法相比，该方法大幅提升了对各类GDGTs检测灵敏度、减少了样品用量，提高了样品分析效率；对于珍贵的极地、热液、冷泉及超深渊海域环境/地质样品，保证了一份样品获得尽可能多的测试数据。

      随后，科研人员采用该方法对西南印度洋中脊两个典型热液区(Longqi, Tianzuo)沉积物环境中的各类GDGTs进行了全面表征，根据不同类群GDGTs（图2）特别是对热液活动具有指示作用的H-GDGTs的指纹特征和诊断比值的分析，阐释了热液活动对周边海域沉积物有机碳库的影响，为评价热液活动对海底沉积环境的影响提供了新思路。此外，科研人员还对采自东印度洋的海水悬浮颗粒物GDGTs进行了分析，率先阐明了亚印太交汇区海域表层和叶绿素最大层海水中GDGTs的分布特征，而基于表层海水悬浮颗粒物isoGDGTs的TEX 86指标计算的海表温度与原位测定得到的表层海水温度相近，说明GDGTs在东印度洋古温度研究领域具有良好的应用潜力。

图1 高效液相色谱-大气压化学电离质谱大体积进样新技术高灵敏度检测微量沉积物/悬浮颗粒物中的GDGTs

图2 西南印度洋中脊采集的热液区沉积物样品中各类GDGTs的相对丰度图。黑色实心正方形用实线表示isoGDGTs、BrGDGTs、H-GDGTs和OH-GDGTs的总浓度，水平条形图显示它们的相对丰度。LQ1表示龙祈热液区1号沉积物样品、LQ2表示龙祈热液区2号沉积物样品、TZ表示天作热液区沉积物样品

      自然资源部第一海洋研究所2019级海洋化学专业研究生王愉宁为相关研究论文的第一作者，陈军辉研究员为通讯作者。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254122000870

本文来源：自然资源部第一海洋研究所