南海北部表層沉積物中甘油二烷基甘油四醚隨水深的分布特征

葛黃敏，吳偉艷，幸繼聯(lián)

(1.上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海深淵科學(xué)工程技術(shù)研究中心，上海 201306；2．同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)

邊緣海沉積物中保存著豐富的氣候和海平面變化、洋流活動(dòng)、沉積演化及生物地球化學(xué)過(guò)程等信息，是研究海-陸交互作用的很好材料[1].生物標(biāo)志化合物具有特定的結(jié)構(gòu)，可用來(lái)示蹤其生物來(lái)源，對(duì)于了解邊緣海的沉積物來(lái)源、重建古海洋環(huán)境變化和了解過(guò)去生物地球化學(xué)過(guò)程(如碳循環(huán)過(guò)程)非常重要.甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers，GDGTs)是古菌和細(xì)菌細(xì)胞膜的特征生物標(biāo)志化合物，廣泛存在于陸地(如土壤、泥炭、熱泉、湖泊及河流)和海洋環(huán)境[2].GDGTs的碳鏈與甘油分子通過(guò)醚鍵連接,其中古菌GDGTs(isoGDGTs)的碳鏈?zhǔn)穷惍愇於┙Y(jié)構(gòu)，甘油立體構(gòu)型為2，3-雙-o-烷基-sn-甘油；細(xì)菌GDGTs(brGDGTs)的碳鏈為非類異戊二烯結(jié)構(gòu)，甘油立體構(gòu)型為1，2-雙-o-烷基-sn-甘油[2].isoGDGTs包含多種化合物，其中泉古菌醇(Cren.)通常被認(rèn)為是海洋奇古菌(thaumarchaeota)的標(biāo)志物，有一個(gè)同分異構(gòu)體(Cren.′)[2].brGDGTs根據(jù)碳鏈上的甲基數(shù)和環(huán)數(shù)也可分為多類，普遍認(rèn)為其來(lái)源于土壤細(xì)菌[2-4].邊緣海作為銜接陸地與海洋的紐帶，其中檢測(cè)到的GDGTs通常是土壤、河流和海洋多種來(lái)源的疊加，它記錄著豐富的環(huán)境信號(hào)，同時(shí)也增加了信號(hào)解析的難度.因此，探究邊緣海沉積物中GDGTs的來(lái)源，是準(zhǔn)確利用該標(biāo)志化合物進(jìn)行環(huán)境重建的基礎(chǔ).

南海是西太平洋熱帶海區(qū)最大的邊緣海，海底地貌特殊，受不同海流的影響，其沉積物和有機(jī)質(zhì)的來(lái)源與分布具有高度的空間差異性.邊緣海的陸源信號(hào)主要通過(guò)河流輸入實(shí)現(xiàn)，南海北部受珠江流域和紅河流域陸源輸入的顯著影響[5].針對(duì)南海水體和沉積物中GDGTs的研究在過(guò)去幾年正快速開展[6-16]，但其中大部分以GDGTs已有環(huán)境指標(biāo)的應(yīng)用為重點(diǎn)，對(duì)GDGTs分布特征的研究相對(duì)較少.除了用基于GDGTs的指標(biāo)重建環(huán)境外，深入探究GDGTs的組成隨環(huán)境因素(如水深)的變化也十分重要.此外，越南北部灣作為南海的一部分，是典型的受河流輸入影響顯著的區(qū)域，目前還沒(méi)有關(guān)于GDGTs的研究報(bào)道.本研究結(jié)合已發(fā)表的部分南海站點(diǎn)數(shù)據(jù)[7,13,16](水深52～4 182 m)，以及北部灣淺水區(qū)(水深5～24 m)的表層沉積物樣品，詳見圖1，分析isoGDGTs和brGDGTs組成隨水深的變化規(guī)律，并分別探討其來(lái)源.

圖1 本研究涉及的南海北部表層沉積物站點(diǎn)分布

1 材料和方法

1.1 試劑和儀器

正己烷、二氯甲烷、甲醇和異丙醇(色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司).配備大氣壓化學(xué)電離(APCI)源的高效液相色譜-串聯(lián)三重四級(jí)桿質(zhì)譜(Agilent 6460 Triple Quad HPLC-MS)，Prevail Cyano色譜柱(2.1 mm×150 mm，3 μm；Alltech，Deerfield，Illinois，USA).

1.2 樣品采集與處理

2010年5月在越南海防海洋環(huán)境研究所(IMER)與同濟(jì)大學(xué)的合作航次上，利用箱式采樣器在越南北部灣7個(gè)站點(diǎn)采集了表層沉積物(圖1).將沉積物樣品采集到干凈自封袋后，于-18 ℃下冷凍保存，在實(shí)驗(yàn)室將樣品冷凍干燥48 h以上，然后在瑪瑙研缽中磨成均勻粉末，保存在干凈密封袋中，留作分析.

1.3 脂類提取

參照文獻(xiàn)[7]，采用超聲法提取沉積物脂類：稱取約10 g凍干研磨均勻后的樣品，加入30 μL內(nèi)標(biāo)(C46-GDGT)[17]，先用甲醇-二氯甲烷(體積比1∶3)超聲萃取4次，再用甲醇超聲萃取1次.用氮吹儀將萃取液吹干(水浴加熱溫度低于40 ℃)，然后溶于3 mL正己烷-異丙醇(體積比99∶1)，取1 mL用0.45 μm PFTE濾膜過(guò)濾后,再用氮吹儀吹干，并再次溶于300 μL的正己烷-異丙醇(體積比99∶1)，超聲溶解后待測(cè).

1.4 儀器分析和指標(biāo)計(jì)算

參考文獻(xiàn)[3]，采用HPLC-MS測(cè)定樣品中GDGTs的含量：進(jìn)樣量為20 μL，色譜柱溫保持40 ℃，流動(dòng)相流速保持0.2 mL/min.色譜洗脫程序?yàn)椋?～5 min內(nèi)以正己烷-異丙醇(體積比99∶1)洗脫，5.01～45 min內(nèi)梯度增加異丙醇的體積分?jǐn)?shù)至1.8%，隨后用正己烷-異丙醇(體積比99∶1)沖洗色譜柱10 min，再平衡10 min，使儀器回到初始狀態(tài)，進(jìn)行下一個(gè)樣品的測(cè)試.采用APCI源進(jìn)行化合物離子化，MS檢測(cè)模式為選擇性離子掃描(SIM)，控制條件如下：霧化壓力4.14×105Pa，霧化溫度400 ℃；氮?dú)饬魉? L/min，溫度200 ℃；毛細(xì)管電壓3.5 kV；電流5 μA(約3.2 kV).目標(biāo)GDGTs化合物m/z=1 302，1 300，1 298，1 296，1 292，1 050，1 048，1 046，1 036，1 034，1 032，1 022，1 020，1 018(由于大部分樣品中m/z=1 048和1 046的信號(hào)峰都低于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，所以最后統(tǒng)一放棄采集這兩類化合物)，標(biāo)樣C46-GDGT的m/z=744.通過(guò)各化合物離子峰[M+H]與加入內(nèi)標(biāo)的面積比值對(duì)GDGTs各組分進(jìn)行定量，分別得到isoGDGTs和brGDGTs的含量.

進(jìn)一步計(jì)算陸源輸入指標(biāo)(branched vs.isoprenoidal tetraether，BIT)[3]、環(huán)化指標(biāo)(degree of cyclization，DC)[18]和甲烷指標(biāo)(methane index，MI)[19]，計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

(3)

其中：w為含量，ng/g；Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分別為含有1，2和3個(gè)甲基的brGDGTs，Ⅰ a為含有1個(gè)甲基和1個(gè)碳環(huán)的brGDGTs，Ⅰ b為含有1個(gè)甲基和2個(gè)碳環(huán)的brGDGTs，以此類推；GDGT-i(i=1，2，3)表示含有i個(gè)碳環(huán)的isoGDGTs[7].

2 結(jié)果與討論

2.1 isoGDGTs隨水深的分布特征及來(lái)源

北部灣表層沉積物中總isoGDGTs的含量分布在20.5～162.3 ng/g之間，隨水深增加而增加，isoGDGTs不同組分的相對(duì)豐度隨水深(0～4 500 m)的分布如圖2所示：其主要成分為GDGT-0(不含碳環(huán)的isoGDGTs)和Cren.，兩者總和占isoGDGTs的77.5%～90.5%，GDGT-0的相對(duì)豐度變化范圍為10.3%～23.1%(平均值為(18.4±3.0)%，n=50)；Cren.的相對(duì)豐度整體上比GDGT-0高，變化范圍為56.7%～80.2%(平均值為(63.3±5.4)%，n=50)；GDGT-1，2，3和Cren.′是次要成分，總和占isoGDGTs的9.5%～22.5%，其中GDGT-3的相對(duì)豐度最低.

isoGDGTs各組分相對(duì)豐度隨水深的變化趨勢(shì)可分成3個(gè)階段(圖3)：第1段 (<30 m)，GDGT-0 的相對(duì)豐度隨水深增加而降低，Cren.則隨水深增加而增加；次要成分中，GDGT-2和GDGT-3均表現(xiàn)出隨水深增加而降低的趨勢(shì)；GDGT-1和Cren.′無(wú)明顯的變化趨勢(shì)，前者分布離散，后者相對(duì)穩(wěn)定.這部分樣品表征了北部灣近岸表層沉積物樣品中isoGDGTs的分布特征.第2段(30～200 m)，GDGT-0和Cren.的相對(duì)豐度均隨水深增加而緩慢降低；而GDGT-2、GDGT-3和Cren.′則均隨水深增加而增加，其中GDGT-2和Cren.′的增幅(61%)比GDGT-3的增幅(38%)大；GDGT-1仍然分布離散.第3段(>200 m)，隨水深增加GDGT-0和Cren.均未顯示出明顯的變化趨勢(shì)，但前者的離散程度比后者大；次要成分中GDGT-1和Cren.′也未隨水深出現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)，前者分布離散，后者相對(duì)穩(wěn)定；GDGT-2和GDGT-3則隨水深呈微弱下降的趨勢(shì).isoGDGTs不同組分含量之間呈現(xiàn)出顯著的兩兩相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2為0.872～0.996(圖4).

為了更好地展現(xiàn)isoGDGTs組成隨水深的分布特征，計(jì)算了w(GDGT-2)/w(GDGT-3)和w(Cren.′)/w(GDGT-3)的值(圖5(a)).結(jié)果顯示，這2個(gè)比值將表層沉積物以水深200 m為界線分成了2組.水深≤200 m的表層沉積物中isoGDGTs的分布特征為：w(GDGT-2)/w(GDGT-3)<4，w(Cren.′)/w(GDGT-3)<2.水深>200 m的表層沉積物中isoGDGTs的分布特征為：w(GDGT-2)/w(GDGT-3)>4，w(Cren.′)/w(GDGT-3)>2.為了和Jia等[14]的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以w(GDGT-2)/w(GDGT-3) 為橫坐標(biāo)，以Cren.′的相對(duì)豐度為縱坐標(biāo)作圖(圖5(b))，結(jié)果顯示不同深度的樣品也以200 m水深為界線分成了2組，其中Cren.′的相對(duì)豐度以4%為分界.而圖3中0～30 m的樣品并未表現(xiàn)出與30～200 m明顯不同的比值分布區(qū)間(圖5).這表明isoGDGTs組成在0～30 m的變化主要是北部灣近岸的區(qū)域性分布特征，但基于isoGDGTs的比值在整個(gè)0～200 m均反映了類似的微生物類群活動(dòng)，可用于指示相關(guān)環(huán)境變化.

圖2 isoGDGTs不同組分的相對(duì)豐度隨水深的變化趨勢(shì)

圖3 isoGDGTs的相對(duì)豐度隨水深的變化趨勢(shì)

基于isoGDGTs的指標(biāo)在古氣候和古海洋方面的應(yīng)用受到isoGDGTs組成變化的影響，詳細(xì)研究表層沉積物中isoGDGTs的組成和來(lái)源對(duì)準(zhǔn)確有效地運(yùn)用現(xiàn)有環(huán)境指標(biāo)十分重要.本研究綜合分析了南海北部表層沉積物中isoGDGTs的組成分布特征，發(fā)現(xiàn)isoGDGTs的組成整體上是相似的，Cren.相對(duì)豐度最高，其次是GDGT-0，這和海洋奇古菌的純培養(yǎng)結(jié)果一致[20-22].GDGT-0的來(lái)源比較豐富，包括廣古菌(Euryarchaeota)中的產(chǎn)甲烷古菌(methanogens)和嗜甲烷古菌(methanotrophic archaea)，以及海陸環(huán)境中廣泛存在的奇古菌，而Cren.則主要來(lái)自奇古菌[23].Blaga等[24]提出用w(GDGT-0)/w(Cren.)判斷湖泊環(huán)境中廣古菌對(duì)isoGDGTs輸入的影響，當(dāng)樣品中的w(GDGT-0)/w(Cren.)>2時(shí)，產(chǎn)甲烷古菌的輸入影響較大.本研究中南海北部表層沉積物樣品中w(GDGT-0)/w(Cren.)的平均值為0.30±0.07(n=50，圖6)，遠(yuǎn)低于2.Zhang等[19]提出了評(píng)價(jià)嗜甲烷古菌對(duì)isoGDGTs影響的MI，當(dāng)MI小于0.3時(shí)，isoGDGTs受嗜甲烷古菌的影響不大.本研究結(jié)果顯示MI的平均值為0.17±0.02(n=50，圖6)，明顯小于0.3.此外，Sinninghe Damsté等[25]也提出當(dāng)w(GDGT-0)/ (w(GDGT-0)+w(Cren.))>67%和w(GDGT-2)/(w(GDGT-1)+w(GDGT-2)+w(GDGT-3)+w(Cren.′))> 45%時(shí)，表明isoGDGTs的來(lái)源除奇古菌外還有其他古菌類群的貢獻(xiàn).本研究中，這兩個(gè)比值分別為(24±4)% (n=50)和(37±2)% (n=50).上述指標(biāo)結(jié)果均表明，南海北部表層沉積物中isoGDGTs主要來(lái)自于海洋奇古菌，廣古菌中產(chǎn)甲烷古菌或嗜甲烷古菌的貢獻(xiàn)均不明顯.

isoGDGTs的組成隨水深變化的特征沒(méi)有體現(xiàn)在主要成分Cren.和GDGT-0上，而是體現(xiàn)在次要成分的變化上.以200 m為界線，isoGDGTs明顯隨水深分成了2組(圖5)，無(wú)論是isoGDGTs單組分的相對(duì)豐度，還是isoGDGTs的各項(xiàng)指標(biāo)，都隨水深表現(xiàn)出截然不同的變化特征.已有的基于海洋懸浮顆粒物(SPM)和表層沉積物的isoGDGTs的研究觀察到w(GDGT-2)/w(GDGT-3)隨水深的增加而增加[25-29]，認(rèn)為深水古菌相對(duì)于浮游古菌而言具有更高的w(GDGT-2)/w(GDGT-3)和w(Cren.).在中國(guó)南海區(qū)域，Wang等[11]報(bào)道了珠江口及鄰近陸架淺水區(qū)表層沉積物中GDGT-2和GDGT-3相對(duì)豐度的變化，發(fā)現(xiàn)研究海域w(GDGT-2)/w(GDGT-3)偏低，為1～4，而在南海深海區(qū)該比值偏高，為4～10.Jia等[14]和郭威等[30]在珠江口和南海不同季節(jié)的SPM及表層沉積物中也發(fā)現(xiàn)了類似規(guī)律，對(duì)比水深<154 m和水深>200 m的表層沉積物，后者w(GDGT-2)/w(GDGT-3)明顯更高.楊義[15]基于南海63個(gè)表層沉積物樣品的GDGTs研究，發(fā)現(xiàn)水深<200 m時(shí)，GDGT-2和Cren.′含量與水深之間呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，水深>1 000 m時(shí)，則未與水深表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，但GDGT-3含量隨水深表現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì).

GDGT-5和5′分別表示Cren.和Cren.′.

圖5 w(GDGT-2)/w(GDGT-3)與w(Cren.′)/w(GDGT-3)(a)以及與Cren.′的相對(duì)豐度(b)之間的交叉分析圖

圖6 w(GDGT-0)/w(Cren.)(橙色)和MI(藍(lán)色)隨水深的變化趨勢(shì)

上述研究結(jié)果表明，不同水深對(duì)應(yīng)的古菌類群不同，不同類群之間的最主要差別可能表現(xiàn)在產(chǎn)生GDGT-2和GDGT-3的能力上.不同水深的沉積物中，微生物群落的分布較復(fù)雜，很大程度上受到地理位置的影響[31-32]，而不同水深微生物群落分布的差別可能引起GDGTs組成的變化.楊義[15]發(fā)現(xiàn)在水深1 000 m 上下，會(huì)有較多的GDGT-2和相對(duì)較少的GDGT-3的貢獻(xiàn)，而在碳酸鹽補(bǔ)償深度(3 500 m)以下，古菌群落可能受碳酸鹽補(bǔ)償?shù)挠绊懚l(fā)生變化.Kim等[28-29]也提出深海奇古菌會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較多的GDGT-2和相對(duì)較少的GDGT-3.盡管上述研究都認(rèn)為深水區(qū)沉積物中w(GDGT-2)/w(GDGT-3)高值是由深水奇古菌貢獻(xiàn)的，但目前沒(méi)有深水奇古菌的純菌株培養(yǎng)，無(wú)法確切了解深水奇古菌與淺水奇古菌isoGDGTs的組成差異.海洋中的浮游古菌主要包括兩種類型：奇古菌(marine groupⅠ)和廣古菌(marine groupⅡ)，其中廣古菌是海洋表層水體中最主要的古菌類型[33-34]，而奇古菌除了存在于表層水體外，也是深水古菌的主要類型[33].Lincoln 等[34]基于海水中古菌和isoGDGTs的分布特征，推測(cè)廣古菌也有可能產(chǎn)生Cren..Wang等[12]在珠江口水體中發(fā)現(xiàn)廣古菌可能產(chǎn)生GDGT-1，2，3，也會(huì)對(duì)isoGDGTs的組成產(chǎn)生影響.因此，南海不同水深的表層沉積物中，isoGDGTs的組成存在明顯差異，極有可能是不同水深的海洋奇古菌貢獻(xiàn)所致，但不能排除廣古菌的影響.其中，水深200 m(以淺是陸架區(qū)，以深是遠(yuǎn)海深海區(qū))是導(dǎo)致GDGTs相關(guān)參數(shù)變化的一個(gè)關(guān)鍵深度，所以GDGTs環(huán)境指標(biāo)的應(yīng)用首先要區(qū)分所研究區(qū)域處于何種海洋環(huán)境背景下，在此基礎(chǔ)上再探討相關(guān)參數(shù)背后的環(huán)境意義.如能根據(jù)淺水區(qū)和深水區(qū)isoGDGTs的組成差異建立指標(biāo)，用于指示水深或海平面的變化，將會(huì)是開展古海洋古環(huán)境研究的又一有利手段.

圖7 brGDGTs不同組分相對(duì)豐度隨水深的變化趨勢(shì)

2.2 brGDGTs隨水深的分布特征及來(lái)源

北部灣表層沉積物中總brGDGTs的含量分布范圍在23.1～83.1 ng/g之間，隨水深沒(méi)有明顯變化規(guī)律，其中不含環(huán)的Ⅲ+Ⅱ+Ⅰ占總brGDGTs的相對(duì)豐度為68.8%～76.1%，隨水深增加略微減少.結(jié)合已發(fā)表的數(shù)據(jù)，南海北部表層沉積物中brGDGTs 整體上以Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ為主，其相對(duì)豐度分別為3.3%～52.3% (平均值為(20.4±11.8)%，n=50)，10.8%～27.5%(平均值為(20.4±3.5)%，n=50)和22.0%～55.1%(平均值為(36.1±8.9)%，n=50)，其中Ⅲ的波動(dòng)范圍最大.次要成分中Ⅱb、Ⅱc、Ⅰb和Ⅰc的相對(duì)豐度分別為0～12.2%(平均值為(7.0±2.8)%，n=50)，0～5.3%(平均值為(1.9±1.6)%，n=50)，0～15.2%(平均值為(8.9±3.9)%，n=50)，0～12.5%(平均值為(5.3±3.6)%，n=50).brGDGTs 隨水深的分布特征可分成2段(圖7)：第1段，水深≤200 m，表層沉積物的Ⅲ、Ⅱb、Ⅱc 和Ⅰc的相對(duì)豐度隨水深增加而增加，而Ⅰ的相對(duì)豐度隨水深增加而減少，Ⅱ和Ⅰb 的相對(duì)豐度保持穩(wěn)定.第2段，水深>200 m，隨水深增加，Ⅲ的相對(duì)豐度先增加后降低，Ⅰc的相對(duì)豐度減小;此范圍內(nèi)的brGDGTs組成隨水深波動(dòng)開始較大，在2 200 m之后趨于平穩(wěn)，體現(xiàn)在Ⅲ、Ⅱb、Ⅱc 和Ⅰc的相對(duì)豐度變化上，而Ⅱ和Ⅰb 的相對(duì)豐度依然保持相對(duì)穩(wěn)定.brGDGTs不同組分含量之間的相關(guān)性(圖8)顯示：Ⅱ 與Ⅰ和Ⅰb，以及Ⅰ與Ⅰb的正相關(guān)性均很好，相關(guān)系數(shù)R2分別達(dá)到0.808，0.879和0.875；此外，Ⅲ與Ⅱb和Ⅱc的相關(guān)性也很好，R2分別為0.709和0.806.

圖8 brGDGTs不同組分間的相關(guān)性

圖9 DC(a)，w(Ⅲ)/w(Ⅱ)(b)和BIT(c)隨水深的變化趨勢(shì)

總的來(lái)說(shuō)，在淺水區(qū)(≤200 m)，Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ的相對(duì)豐度隨水深增加而有所減少(從76.1%降至60.6%)，可能是因?yàn)楹Ｑ笞陨腷rGDGTs跟陸源brGDGTs相比，會(huì)產(chǎn)生更多含五元環(huán)的brGDGTs.Sinninghe Damsté等[18]提出用DC表征brGDGTs中五元環(huán)的變化趨勢(shì).Weijers等[23]計(jì)算了不同類型樣品的DC值，其中全球范圍內(nèi)土壤的DC值平均為0.16±0.15，而海洋沉積物的DC值平均為0.40±0.16.Xing等[35]計(jì)算了渤海和黃海沉積物的DC值(0.32～0.57，平均值0.43)并由此推證渤海和黃海中檢測(cè)到的brGDGTs有海洋自生來(lái)源的貢獻(xiàn).本研究中，DC值分布范圍為0.12～0.33，隨水深呈先升高(<200 m，0.18～0.31)后降低(200～3 000 m，0.33～0.16)再升高(>3 000 m，0.16～0.29)的趨勢(shì)(圖9(a)).因?yàn)閃eijers等[23]的研究結(jié)果誤差范圍較大，其中當(dāng)DC值為0.24～0.31時(shí)，既包含陸地信號(hào)，也包含海洋信號(hào)，所以僅憑DC值難以判斷brGDGTs的來(lái)源.Xiao等[36]通過(guò)調(diào)查全球范圍內(nèi)的土壤和海洋沉積物樣品，發(fā)現(xiàn)90%以上土壤樣品中w(Ⅲ)/w(Ⅱ)<0.59，而90%以上的海洋沉積物樣品中w(Ⅲ)/w(Ⅱ)>0.92，由此提出w(Ⅲ)/w(Ⅱ) 可用以指示brGDGTs的來(lái)源.本研究中w(Ⅲ)/w(Ⅱ) 分布范圍為0.16～4.14，平均值為1.09±0.80(圖9(b))，指示明顯的海洋自生brGDGTs信號(hào)，尤其是水深>200 m的樣品中，w(Ⅲ)/w(Ⅱ) 值顯著分布在海洋自生區(qū)間.此外，用于指示來(lái)源于陸地土壤的有機(jī)物對(duì)水體環(huán)境貢獻(xiàn)量的BIT[3]，在南海北部62個(gè)表層沉積物樣品中也呈現(xiàn)出隨水深變化的分布特征(圖9(c)).BIT最高值(0.64)出現(xiàn)在水深最淺的沉積物中，在水深≤200 m時(shí)BIT值隨水深增加而降低(0.64～0.05)，其中在<40 m 范圍內(nèi)快速下降到0.1左右，40～200 m隨水深緩慢降低.在水深>200 m的沉積物中，BIT值(0.03～0.25，平均值為0.10±0.06)雖然分布離散，但整體呈現(xiàn)隨水深增加而升高的趨勢(shì).該水深范圍內(nèi)，Cren.含量保持平緩，而brGDGTs略有上升，應(yīng)該是造成BIT值呈上升趨勢(shì)的原因.因此，水深>200 m時(shí)BIT值的緩慢上升趨勢(shì)也暗示了海洋自生brGDGTs的存在.結(jié)合之前探究brGDGTs來(lái)源的相關(guān)研究結(jié)果[14，23，37-38]，可以認(rèn)為在淺水環(huán)境(≤200 m)，海洋沉積物中brGDGTs反映的主要是陸源信號(hào)，而在深水環(huán)境(>200 m)，brGDGTs則顯示出陸源輸入和海洋自生的雙重貢獻(xiàn).關(guān)于BIT對(duì)陸源輸入的指示作用，在淺水區(qū)尚能適用；在深水區(qū)，尤其是具有明顯證據(jù)顯示海洋自生brGDGTs貢獻(xiàn)時(shí)，BIT值的升高并不能用于指示陸源輸入增加，而關(guān)于其在深水區(qū)有何指示作用尚待進(jìn)一步研究.

3 結(jié) 論

本研究利用北部灣7個(gè)表層沉積物及南海北部已發(fā)表的55個(gè)表層沉積物的GDGTs數(shù)據(jù)，通過(guò)單個(gè)GDGT化合物相對(duì)豐度隨水深的分布特征、不同GDGTs之間的相關(guān)性分析以及基于GDGTs的多個(gè)比值和指標(biāo)的分析，探究了南海北部表層沉積物中GDGTs隨水深的分布特征及來(lái)源問(wèn)題.結(jié)果顯示，以200 m為界，GDGTs不同化合物及相關(guān)指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著的分段式分布趨勢(shì)：

1) isoGDGTs各組分的相對(duì)豐度隨水深的變化趨勢(shì)可分成3個(gè)階段：<30 m，30～200 m，>200 m.水深≤200 m時(shí)w(GDGT-2)/w(GDGT-3)<4，w(Cren.′)/w(GDGT-3)<2，而當(dāng)水深>200 m時(shí)，w(GDGT-2)/w(GDGT-3)>4，w(Cren.′)/w(GDGT-3)>2.這種變化趨勢(shì)顯示不同水深對(duì)應(yīng)的古菌類群可能不同，而類群之間最主要的差別可能表現(xiàn)在產(chǎn)生GDGT-2和GDGT-3的能力上.

2) 在淺水環(huán)境(≤200 m)，海洋沉積物中brGDGTs反映的主要是陸源信號(hào)，而在深水環(huán)境(>200 m)， 海洋沉積物中brGDGTs則顯示出陸源輸入和海洋自生的雙重貢獻(xiàn).隨著水深增加，brGDGTs的環(huán)化增強(qiáng)而甲基化減弱，說(shuō)明海洋自生的brGDGTs相對(duì)陸源輸入的brGDGTs來(lái)說(shuō)，更易產(chǎn)生環(huán)化結(jié)構(gòu)而較少產(chǎn)生甲基化結(jié)構(gòu)，這種差異性可能是微生物群落適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果.

3) 越來(lái)越多的證據(jù)表明GDGTs在不同環(huán)境中來(lái)源不同，因此在應(yīng)用全球性的GDGTs指標(biāo)時(shí)，應(yīng)嘗試校正區(qū)域性因素導(dǎo)致的偏差.

致謝：感謝張洪瑞在圖1繪制時(shí)提供的幫助，感謝賈國(guó)東教授和Harunur Rashid教授對(duì)文章校正提出的寶貴意見.