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类脂生物标志物的研究可以示踪有机质的来源及其相对贡献,揭示各种微生物活动对有机质的蚀变作用的影响,追溯微生物参与的有机质降解的生物地球化学过程。类脂生物标志物的研究对于揭示湖泊的富营养化变化进程、湖泊周边区域环境的变化和人类活动对环境的影响具有重要的指导意义。
本论文以四海龙湾、博斯腾湖、双塔水库、苏干湖、青海湖、密云水库、巢湖、太湖、鄱阳湖、程海、红枫湖、滇池、洱海、湛江玛珥湖等十四个湖泊的沉积物为研究对象,开展了总有机质的碳、氮元素及其碳、氮稳定同位素,以及烷烃、脂肪酸、脂肪醇和甘油二烷基四醚脂(GDGTs)等类脂生物标志物的分析测试,研究类脂生物标志物的组成和分布特征,识别了有机质的来源,并揭示了类脂生物标志物分布特征和湖泊富营养化的关系。
滇池沉积柱分析表明,滇池中有机物的输入以水生生物来源为主,近二百年来,由于周围环境的变化,湖泊生产力逐渐增加。湖泊沉积物记录下了滇池从一个贫营养化的湖泊演变成富营养化湖泊的过程,特别是最近几十年,湖泊沉积物中来自湖泊内源菌藻类的脂肪烃、脂肪醇、脂肪酸等的含量呈现快速增长的趋势,结合湖泊沉积物中碳、氮同位素组成特征,表明滇池进入了重富营养化阶段。
四海龙湾、博斯腾湖、双塔水库、苏干湖、青海湖、密云水库、巢湖、太湖、鄱阳湖、程海、红枫湖、洱海、湛江玛珥湖等十三湖泊表层沉积物分析研究表明,湖泊表层沉积物中富含正构烷烃、游离和结合态脂肪醇、游离和结合态态脂肪酸。试验湖泊沉积物样品中,各种类脂组分的含量差别很大,这是和湖泊的富营养化程度和外源环境对湖泊有机物输入量密切相关的,各种类脂物含量的差别,在一定程度上能反映出湖泊受外源污染及自身富营养化的程度。研究表明,我国个别湖泊富营养化程度严重,多个湖泊有明显受到外源性石油污染的倾向。
通过对四海龙湾、博斯腾湖、双塔水库、苏干湖、青海湖、密云水库、巢湖、太湖、鄱阳湖、程海、红枫湖、滇池、洱海、湛江玛珥湖等14个湖泊的20个表层沉积物样品的分析测试,发现甘油甘油二烷基甘油四醚(Glycerol dialkylglycerol tetraether lipids,缩写GDGTs)在我国湖泊沉积物中广泛存在,且具有明显不同的分布特征。研究表明:(1)、以海洋沉积物研究为基础而建立的基于类异戊二烯类GDGTs组成分布的古温度指标TEX86(tetraether index of lipids with86 carbons),在高BIT值情况下,和湖泊年平均气温不存在强的相关性。(2)、湖相沉积物中支链类GDGTs主要来自湖泊流域的土壤,湖泊自身也产生一定量支链类GDGTs,支链GDGTS的甲基化参数(MBT)与湖泊年平均水温和水体pH值具有一定程度的相关性,支链GDGTs的环化参数(CBT)和湖水年平均水温和湖泊水体pH值没见明显相关性。我们的结果普遍支持用MBT/CBT作为重构陆地古气温的工具。