綠藻和藍藻浮遊植物中存在的難降解脂肪族生物聚合物研究獲進展

2020-11-27 生物谷





乾酪根是分散在沉積巖中的不溶性大分子有機質，是迄今為止地球上有機質最為豐富的存在形式，但是，其來源、組成和結構，仍然非常不清楚；因為藻類（如綠藻和溝鞭藻等）中能夠產生藻質素的物種數量相對較少，所以乾酪根通過藻質素選擇性保存的形成機制還存在一些不確定性。藻類可通過難降解生物聚合物（藻質素或類藻質素）的選擇性保存作用成為沉積物和沉積巖中的乾酪根前體，這是因為它們對微生物和化學降解具有很高的抵抗力。雖然藻質素僅佔整個藻細胞組分的一小部分，但它被認為是某些乾酪根（如I型乾酪根）的主要前體之一，因此對某些乾酪根的形成有重要的貢獻。前期的研究應用封閉式熱模擬體系來研究藻質素轉化為類似於石油的烴類化合物的形成過程。然而，目前還沒有關於藍藻中藻質素類大分子結構方面的報導。


中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室博士張代男和研究員冉勇等人，研究了不同來源藻類中難降解有機質的分布和結構，研究成果發表在近期的Organic Geochemistry上。該研究對兩個實驗室培養藻類(綠藻類)和兩個野外收集浮遊植物(藍藻為主)樣品進行化學分級，得到類脂(LP)、去脂類 (LPF)、鹼不可水解有機碳(ANHOM)和酸不可水解有機碳(NHOM)組分，並應用元素分析、13C交叉極化/總邊帶抑制(CP/TOSS)，13C核磁共振(NMR)光譜編輯技術、X射線光電子光譜表面元素(XPS)分析、Rock-Eval熱解分析以及封閉式高壓釜黃金管裂解實驗對其進行表徵。


結構表明，NHOM組分的結構與文獻中報導的藻質素結構非常相似。野外收集的富含藍藻的浮遊藻類樣品中，含有與藻質素非常相似的脂肪性非水解生物聚合物。對廣州流花湖採集野外收集中的GP_NHOM組分進行熱解分析，結果表明GP_NHOM具有較高的產油潛力，其分子結構中含有一個長的直鏈飽和碳氫鏈結構單元，最高可達C33)。GP_NHOM最大的液態烴和氣態烴含量分別為55.9%和7.2%，與13C核磁共振技術得出的結果非常相近，表明13C核磁共振是一種有效評估產油產氣潛力的方法。


該研究對了解乾酪根通過選擇性保存作用的形成機理以及生物原油生成機理具有重要的理論指導意義。 (

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