微藻生物标志物在缺氧海水中降解的模拟研究
近几十年来，一些近岸海区底层海水季节性的低氧/缺氧现象日益严重，威胁着河口/近海与陆架浅海生态系统的安全。季节性缺氧区也逐渐成为生物地球化学和环境科学研究的热点区域。近些年来，我国一些主要河口及附近海域如长江口、珠江口经常出现的季节性缺氧现象，伴随着频繁发生的赤潮，严重影响了当地的生态环境。研究有机物在这些环境中的降解，对研究近海碳循环和海洋环境保护有重要意义。 本研究以中国近海常见的赤潮藻中肋骨条藻为研究对象，通过建立一系列模拟实验，追踪该微藻中的多种脂类生物标志物在不同缺氧环境海水中的降解行为，模拟有机物在中国近海缺氧海水中的降解过程。通过调配空气，氮气和CO2体积比例建立氧饱和度分别为0％，25%，50%和100%不同程度的缺氧环境，并在这些环境中对指数生长后期的中肋骨条藻进行系列培养。在不同的培养时间下从模拟培养的藻样中分别提取出其中的中性脂类和脂肪酸类化合物，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析测定它们的含量，追踪培养周期内脂类化合物浓度随时间的变化情况并计算出降解速率常数。结果表明：海水体系中氧气的含量对微藻脂类标志物（中性脂和脂肪酸）降解有重要影响。（1）不同环境体系中，氧饱和度越高，脂类有机物降解越快，相应降解度也越高。培养结束时（T=90天），0%含氧组中仍有一定的残留，且甾醇类残留百分量相对较高；而含氧组中降解程度均较高，甚至完全降解。（2）通过代入有机物降解经典的multi-G模型，对中肋骨条藻中多种脂类化合物的降解进行模拟并计算它们的降解速率，结果显示，培养周期内（90天）中性脂的平均降解速率常数为0.019 d-1~0.31d-1，脂肪酸的平均降解速率常数0.15 d-1~0.46 d-1。而且多数中性脂和脂肪酸的降解速率常数Kav与含氧量（氧饱和度）的相关性结果显示两者呈线性正相关关系，表明氧饱和度对海水中有机物降解影响的显著性不同。（3）通过进一步计算和对比各种脂类化合物在不同含氧体系中降解速率常数与无氧体系降解速率常数比值（Ε）发现，不同含氧体系中的同一化合物Ε值随含氧量的升高而变大，氧饱和度100%体系中的十六烷醇和菜籽甾醇值较高，分别为6.31和7.21；脂肪酸类化合物的Ε值也有类似变化趋势，但各不同含氧体系中脂肪酸的Ε值（100%含氧组的最高值仅为2.85）明显低于相应含氧体系的中性脂的Ε值。结果说明，氧气量的改变对中性脂化合物降解影响更大，且相同环境中有机化合物自身结构的差异也导致它们有不同的降解行为。（4）相同氧饱和度体系中，脂肪酸化合物的降解速率Kav要高于中性脂化合物，表明脂类化合物自身结构以及环境中微生物降解的优先选择性不同对其降解亦有较大影响。
微藻生物标志物;缺氧海水;降解机理;海洋环境;气相色谱-质谱联用仪
中国海洋大学
硕士
海洋化学
丁海兵
2013
中文
P734.2
72
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）