生物标志化合物在有机地球化学研究中的应用.pptx

生物标志化合物在有机地球化学研究中的应用

中科院兰州地质所

主讲：孟仟祥教授

2010年9月

目录

■第一节基本概念

■第二节饱和烃相关参数的地球化学意义

1.气相色谱图或GC/MSTIC中正构烷烃信息

2.气相色谱图或GC/MSTIC中类异戊二稀烷烃信息3.两环倍半萜烷信息

4.藿烷系列和甾族系列信息

第三节细菌微生物作用的生物标志物特征

什么是生物标志化合物(Biomarkers)

生物标志化合物(Biomarkers)是指现代和古代沉

积物、原油、天然气中，现代生物体动物、高等植物、水生生物、细菌微生物，以及它们的降解产物中，乃至宇宙物质中所发现的具有以下明显特征的有机化合物。

①生物标志化合物是生物自身合成的

②这些化合物具有稳定的基本碳骨架

③这些化合物能够提供一些重要信息

第一节基本概念

生物标志化合物是生物自身合成的

这些化合物具有明显的生物母源可追溯：他们来源于高等动物、陆生植物、水生植物、浮游动物以及细菌微生物的机体；或者是这些机体中的生物先驱物在热力、压力及其各种催化作用或微生物作用下，经过复杂的化学、物理变化转化而来的。

第一节基本概念

生物标志化合物是生物自身合成的(例)

■植物叶、茎表层的保护膜(也称植物蜡)及类脂物的降解产物是系列奇碳优势的长链烷烃的主要来源；

■动、植物体中的激素是孕(雄)甾烷的先驱物；

■动、植物体中的胆固醇是甾族系列化合物的前身；

■松香烷(abietane)、松香亭(abietine)、西蒙内利稀(simonellite)、惹稀(retene)这一系列三环二萜类化合物来自高等植物树脂中的松香酸(醇)的降解产物；

第一节基本概念

■姥鲛烷(pristane)、植烷(phtane)、降姥鲛烷(nor-pristane)和法呢烷(farnesane)等系列类异戊二稀烷烃(isoprenoids)等的前身物是叶绿素的α侧链植醇；

■高碳数的藿烷来源于四羟基细菌烷脱羟基后经加氢还原的

产物；

■桉叶油烷(eudesmane)来自高等植物β-桉叶油醇；

■8β(H)补身烷(drimane)。是由锥满醇合成的，主要来源于细菌；

β-胡萝卜烷(carotane)和γ-胡萝卜烷来源于高等植物、细菌或甲藻的色素。

第一节基本概念

■豆甾醇和谷甾醇主要存在于陆源高等植物中，它是24-乙基-胆甾烷[C₂9]的前身；

胆甾醇(cholestanol)主要存在于水生生物和甲壳动物体内，它是胆甾烷[C₂7]的前身；

真菌中主要是麦角甾醇，绝大多数藻类主要含胆甾醇(C₂7)和麦角甾醇(C₂8);

在m/z191质量色谱图三环萜后段检测出的C₂4、C₂6、C₂7、C₂8-四环萜烷，Ts与Tm之间的芒柄花根烷，C₂9αβ与βα之间的γ-羽扇烷 (1upane),C₃0αβ前的18α(H)-奥利烷(oleanane)是典型的高等植物输入的特征生物标志化合物。

第一节基本概念

这些化合物具有稳定的基本碳骨架

■在漫长的地质史或遭受强烈的异常降解作用时，也仅发生失去某些官能团、碳碳双键的氢化或芳构化过程，但会保留可辨认的、从先驱物继承下来的基本碳骨架特征。

第一节基本概念

H₃C

OctadecanoicacidC18:0

CH₃

Heptadecane

nC17

生物标志化合物碳骨架示意图

AbietanoicacidAbietineSimonalineRetene

脱羧→H₃C

0人

OH

这些化合物能够提供重要信息

■有关母质来源、母质类型信息；

■样品有机质的氧化还原程度及成熟度；

■古环境水质的咸淡程度及水体深浅；

■样品有机质的热演化程度(热历史);

■成烃古环境中是否细菌微生物发育等信息。

第一节基本概念

第二节饱和烃相关参数的地球化学意义

1.气相色谱图或GC/MSTIC中正构烷烃信息

■正构烷烃的碳数分布、峰型、主峰碳位置、ZC₂₂-/ZC₂₃+值、0EP值变

化等可提供有机质的母质类型、演化程度及是否遭受过细菌微生物的降解等重要信息

●正构烷烃主要来自于陆源生物或水生生物的蜡质及生物体