单体分子放射性碳同位素分析在海洋科学及环境科学研究中的应用

单体分子放射性碳同位素分析(CSRA)是近十几年来发展起来的一项新兴的分析手段,将所需的单体分子(生物标志物)从复杂的环境样品基质中分离并富集,再进行加速质谱仪(AMS)的放射性碳(14C)测定。这种分子水平的放射性碳同位素测定技术能够揭示出总有机质同位素组成的异质性,为解释有机碳的来源、迁移和转化等提供了新型的手段。在海洋科学研究中,单体分子放射性碳同位素分析已应用于计算碳在全球各储库的逗留时间并揭示和定量估算化石源有机碳的输入、指示沉积物的搬运过程、示踪微生物的代谢途径、改进沉积物年代学等;在环境科学研究中,单体分子放射性碳同位素分析可用于有毒物质(如多环芳烃)的源解析,示踪有机污染环境中微生物的代谢途径等。伴随着单体分子分离技术的改进及AMS灵敏度的提高,CSRA技术的应用会更加广泛。

生物标志物单体放射性碳同位素分析技术的发展

自Eglinton等(1996)首次将单体放射性碳同位素分析技术(CSRA)应用于海洋沉积物中生物标志物14C研究以来,该技术发展迅速,广泛应用于海洋科学、生物地球化学和古气候学等领域。但是,自然环境样品中生物标志物大多含量低、干扰基质复杂而且难以分离。因此,如何从基质组成复杂的样品中分离富集高纯度的目标化合物已经成为限制CSRA技术发展和应用的瓶颈。近些年来,不断改进的色谱分离富集技术不仅提高了目标化合物分离的纯度和回收效率,同时也扩展了生物标志物的碳同位素示踪应用。综合介绍了自然环境研究中单体化合物放射性碳同位素分析技术中常见生物标志物单体分离纯化的技术方法以及发展现状。

长链烯酮单体碳-14同位素分析技术进展与研究意义

生物标志物是研究古环境重建和物质循环理论的重要载体。针对海洋生物标志物的同位素研究是研究古海洋学与海洋元素循环理论的重要手段,应用国际先进的单体分子天然放射性碳同位素(碳-14)技术开展海洋环境演变和碳循环相关研究有着重要的科学意义。其中,长链烯酮单体分子碳-14年龄分析能够反映海洋搬运作用对有机质沉积过程的影响,对生物标志物重建古环境等应用提出了新认识,并为建立利用有机质进行沉积物定年的方法奠定基础,也为建立海洋环境变迁和海洋碳循环模型提供进一步的年龄约束。因此,有必要对长链烯酮单体分子碳-14年龄的测定与研究意义进行系统归纳总结。在此基础上,综合介绍了2种关键的长链烯酮单体的分离提纯技术、1种重要的烯酮单体分离技术和长链烯酮单体分子碳-14分析及计算方法,以及长链烯酮单体分离提纯的过程空白评估方法;并总结了长链烯酮单体分子碳-14分析技术在海洋学中的指示意义:①间接地指示海洋搬运作用;②示踪海洋碳库;③具有改进沉积物年代学和古环境指标的潜力。最后,提出了应用长链烯酮单体分子碳-14解决海洋碳循环的几点核心科学问题。系统地总结长链烯酮单体分子碳-14技术特点与典型范例,对未来在中国近海开展相关研究具有重要启示意义。