中国地质大学学报，19卷，5号，526页–533页，2008年10月 1002-0705 ISSN

在中国印刷

在室温下释放和藻脂肪酸吸附蒙脱石和方解石的影响

摘要：矿物可能作为重要的吸附剂和减少沉积有机质降解，有利于烃源岩的形成在地球的历史。由于大多数有机质在下沉过程中降解，在环境温度下，它是重要的调查在这个过程中的不同矿物的吸附能力，以评估从初级生产力到沉积有机质的有机损失。在这项研究中，蒙脱石和方解石已选定研究不同矿物对的释放，影响吸附和沉积的蓝藻（蓝细菌elonpata）脂肪酸（FAS）在环境温度。气相色谱（GC）、气相色谱-质谱法（GC-MS）已被用来检测脂肪酸的变化。初步结果表明，矿物有不同的溶解有机物的影响。蒙脱石能通过降低溶液的p H值提高蓝藻细胞脂肪酸的释放。蒙脱石对有机物的吸附作用也会在较低的值下提高。脂肪酸与蒙脱石形成复合物，有利于这些有机物的沉降和保存。不同碳数的脂肪酸中的选择性吸附。与之相反，方解石没有表现出任何影响的释放和吸附的有机物质，即使它是有能力作为催化剂在高温下的有机物质转化的能力。数据的主要桥梁和沉积有机质的初级生产力之间的联系，这表明烃源岩形成于地球历史上的系统的相对重要性。

关键词：吸附容量，蒙脱石，方解石，脂肪酸，烃源岩。

这项研究是由中国石化项目的财政支持（g0800-06-zs-319），国家自然科学基金

中国（编号40672081、40730209），和国家基本中国研究项目（编号2007cb815601）。

手稿收到2008年5月20日。

手稿接受2008年7月1日。

简介

在整个地质时期，温度一直被认为是影响有机质成熟度的关键因素（Tissot et al.，1974）。沉积盆地的热史研究与温度变化的时间，对油气生成、油气成藏模拟及油气勘探具有重要意义。同时，多种矿物质已经获得了极大的关注，由于其对有机物的沉积和埋藏有机质热解的影响（HETeacute;Nyi，1995；espitalie et al.，1980）。理论上，埋藏有机质的热解需要巨大的活化能。然而，较低的能量发生了有机物的热解（Price，1983；Connan，1974）。有可能是一个物质的催化反应的能量较低的条件下（stannage，1988）。发现这类催化剂，对多种矿物质已经进行了仿真实验，到目前为止，通过添加纯有机化合物（如脂肪酸）（Shimoyama and Johns，1972； Jurg and Eisma，1964）或地质和生物聚合物（例如，干酪根、树脂等）（HETeacute;Nyi，1995；Taulbee和Seibert，1987）。这些研究表明，粘土矿物，蒙脱石，高岭土和伊利石，可以大大提高在相对较高的压力和温度下的脂肪酸的转化率。然而，没有太多的影响，这些矿物质对沉积的生物成分，在水柱中的一个关键的下沉期间发生重大变化时，在环境温度下的有机成分的数量和组成。

海水中有机物分为0.45micro;mu;m滤膜，为两种类型，即颗粒有机物（POM）和溶解有机物（DOM）（Buesseler et al.，1996；Goldberg et al.，1952）。每种类型的特点是不同的周转率。尤其是对POM的一部分，它是由粘土矿物经物理、化学反应和吸附，在海洋中停留时间更长（Lu et al.，2006； Dai and Benitez-Nelson，2001）。目前，总有机碳（TOC）间的直线回归关系和沉积矿物表面积（SMSA）是在现代海岸了（Bock和Mayer，2000；Mayer，1999，1994；Ransom et al.，1998；见参考文献）。然而，个别矿物的吸附能力仍不清楚。

在生化、血脂被认为是比较难。他们的相似的石油，在组件中，提高他们的贡献石油形成（黄和李，1982）。作为一个在海洋生态系统中重要的和最古老的产氧光合的初级生产者（谢等人，2007年，2005），蓝藻可能捐赠大量脂类油气的形成。因此，脂肪蓝藻中的酸，研究矿物对有机物释放到海水的影响，在环境温度下。

材料和方法收集蓝藻生物量

蓝藻Synechococcus elonpata（410号；中国科学院水生生物研究所）培养在人工海水培养基（ASM）（详情参阅Berges et al.，2001）在25℃和150转下14 / 10 h光/暗周期约2的000力士酷白炽灯。一旦观察到明显的细胞混浊（深蓝色），通过离心收集的培养物（10000转10分钟），然后冷冻干燥，为未来的实验。

矿物的处理和实验设置

在这项研究中，由于其普遍发生在不同的地质年龄，特别是在潜在的烃源岩在华南的碳酸盐岩蒙脱石和方解石的选择。为了避免实验室污染，矿物粉（小于100目）进行混合二氯甲烷超声清洗（DCM）和甲醇（Me OH）（2 / 1，V / V；三次，每次5分钟）。干燥后，2克的矿物质与100毫克藻粉混合在一个50米的玻璃管。在实验之前，玻璃管被烤在500℃6小时避免有机污染物。随后，30 m l ASM添加到管。每种混合料制备的“复制从而得到提取物在不同时期2仪器分析实验。纯美国elonpata功率无矿物进行了一系列对比实验。样品在28℃每12小时的一次振荡培养。

每五天采样培养。有注意到，蒙脱石和方解石在实验过程中表现不同。蒙脱石漂浮在水相中，在整个实验过程中，而方解石沉积在管的底部，由于其高密度在晃动期间。梯度离心法分离的藻渣的矿物。收集的所有固体冻干细胞，并将上清液保存为PH值测量。

脂质提取与分析

藻类残脂采用布莱/代尔方法提取（Bligh and Dyer，1959）有轻微的修改。总脂提取物进行柱层析分离（硅胶60、150℃，干燥6 h）使用顺序洗脱用正己烷、苯、甲醇、成烃、芳烃、非烃。从蒙脱石提取的表面结合的脂质是用于土壤粘粒部分的方法的基础上进行的（Wattel-Koekkoek et al.，2001）。简而言之，蒙脱土在0.5米和0.1米的Na OH之后最好至少24小时。然后将溶液过滤，滤液摇匀，混合了DCM提取和我哦（2 / 1，V / V；三次，每次10分钟）。血脂吸附在方解石直接超声提取。提取的过程是重复三次每个样品在方解石系列，完全恢复吸附油脂。解提取相结合，集中，并利用气相色谱-质谱法（GC-MS）分析。

直接用GC和GC-MS检测，而碳氢化合物和蓝藻残留的非烃和芳烃，从矿物和ASM提取总脂质反应在70℃GC-MS分析加热90分钟前。休利特帕卡德5973个MS，直接与6890的GC和配备zb-5ms熔融石英毛细管柱（60米times;内径0.25毫米；0.25micro;M膜厚度），进行血脂分析。操作条件为：温度的增加从70到300℃℃3℃/分钟，在300日举行的30分钟，他作为载气。质谱仪的电离能为70电子五斜坡温度GC的过程（岛津，有机磷农药）和火焰离子化检测器（FID）是类似的分析对化合物的信号强度并计算脂肪含量，相对于内部标准（胆汁和胆烷酸）在GC-FID的痕迹。

结果与讨论

前10天在粘土矿物对ASM浓度增加显著有机脂肪酸释放的影响（图1A）。虽然类似的变化在脂肪酸的浓度随着时间的推移，在蒙脱土、方解石等所有的观察和对比实验，值得注意的是，蒙脱石组ASM显示脂肪酸浓度最高。这是说明蒙脱石对蓝藻细胞的脂肪酸释放的增强。

图1。ASM中总脂肪酸的变化（一）和p H（B），随着时间的推移，在不同的实验设置。

同时，ASM的p H值与实验时间不同。2实验中的p H值变化趋势均出现类似的观察，在第一个五天急剧下降值（图1b）后跟一个相当稳定的价值。然而，与蒙脱石的ASM表现出相对较低的p H值与ASM与方解石或对比实验比较。

两者的p H值和ASM的脂肪酸的浓度可比的变化暗示的因果关系。p H的下降可能是一个增加浓度的有机物释放到ASMS从蓝藻细胞的结果（图1A）。据报道，脂质成分能影响土壤P H为例，n-alkanic酸和omega;-羟基脂肪酸已经证明他们能降低土壤p H值（Bull et al.，2000）。在这些实验中，脂肪酸为主，所有使用的样本。因此这将是一个案件，蓝藻细胞中脂肪酸的释放减少ASM PH值

值得注意的是，在以往的研究中观察到的p H值升高（Otsuki and Hanya，1972）。据报道，p H值的增加在前40 d随着DOM浓度的增强，其次是P H值稳定下来，在200-d

实验。在所报告的系统中使用的死亡的绿色藻类细胞和从湖泥中提取的微生物群。增强的磷可能会导致从不同的脂质组合物的绿色藻类或在系统中的微生物区系的PH值调整。

它已被证明，有机酸降低pH更有效地比碳酸（Wang et al.，2006；meshri，1986）。此外，氢离子可能影响蒙脱石溶解速率，

被称为酸化（2002 jozefaciuk和bowanko，）。酸化导致Al3 、Mg2 和Fe2 溶解，在蒙脱石表面，并产生一个负电荷的表面（2002 jozefaciuk和bowanko，）。酸化和负电荷的蒙脱石能吸附脂肪酸和色素（Wang et al.，1998）。从液相吸附去除脂肪酸，破坏有机物在ASM的溶解平衡，并引起生物细胞溶解有机物的进一步释放。该机制可能是负责脂肪酸在蒙脱石ASM检测高浓度设置（图1A）

脂肪酸在蒙脱石的ASM确定含有饱和正常同系物从C13 C18不饱和碳原子数，正常（仅C16:1），和支链的单甲基化（ISO和反异-）的同源物（图2）。与那些在生物识别的比较，在这些实验显示相对较少的不饱和同系物ASM丰度。这些化合物被认为容易遭受氧化。氧化或选择性吸附是否会导致这些化合物的相对浓度的下降，有待进一步调查

图2。检测到的脂肪酸在ASM（蒙脱石集）。

蒙脱石对有机物吸附性能的影响

尽管脂肪酸转化烷烃增强方解石的存在下，在250℃（Jurg和eisma，1964），从本实验采用超声波提取方解石没有检测到吸附脂肪酸。吸附的脂肪酸是由连续提取钠和焦磷酸钠溶液蒙脱石恢复哦。值得注意的是，C18正常和支链脂肪酸甲酯的一部分没有检测到dsorbed分数，和吸附的脂肪酸的含量没有显示与ASM，相应的脂肪酸有正相关关系（表1）。这可能是由于粘土矿物的选择性吸附。粘土矿物的选择性吸附的阳离子是解决以前（Mizutaniet al.，1995；Smith和Galan，1995；Lee et al.，1990）。然而，没有明确的趋势，饱和的正常的吸附率，国际标准化组织，国际标准化组织和反脂肪酸（表1）。粘土矿物与溶解性有机物相互作用的进一步研究。

表1浓度和蒙脱石吸附FAS集溶解Fas

图3。图中吸附和溶解脂肪酸含量变化的图蒙脱石与时间的比率。

蒙脱石是2:1层硅酸盐矿物的膨胀。蒙脱石晶层的个体组成的两个四面体氧化硅片中间夹一个八面体氢氧化铝片。蒙脱石具有高度的永久负电荷，大表面积和高的阳离子交换容量（wattel Koekkoek et al.，2001）。Na OH主要提取免费的分数，然后将分解阳离子桥可交换的阳离子和有机质之间（wattel Koekkoek et al.，2001；Schnitzer and Schuppli，1989）。

因此，Na OH 焦磷酸钠的方法应该收回所有的表面结合的有机物质通过化学或物理吸附。基于在两相中的脂肪酸总含量计算了ASM和蒙脱土之间的分配比例。总吸附脂肪酸从0.03micro;g/g增加（第五天），0.04micro;克/克（第十天），0.07micro;克/克（第十五天），而且，值得注意的是，0.20micro;克/克（第二十天）（表1和图3）。然而，溶解脂肪酸在ASM保持相对稳定，只在第一次采样浓度（第五天）。

这样的结果表明，在一个较低的磷。吸附溶解脂肪酸的比例也随着时间的推移，即从0.73%，0.76%，1.3%，3.6%，第五，第十，第十五，和第二十天，分别为（图3）。以往的研究表明，被吸附的有机物达60%个（Satterberget al.，2003；Mayer，1994），甚至80%土壤（ruehrwein和Ward，1952）。所研究的结果与所报道的数据之间的差异可能来自不同的实验条件，如有机物、时间和温度的差异，大多数模拟实验用纯有机质代替微生物细胞。

粘土矿物对有机物沉积的影响

有机物的快速下沉有利于减少微生物降解。在比较与POM、DOM比较难沉。然而，通过吸附DOM与粘土，连接，有利于提高这些有机物的下沉下沉密度。此外，边界的有机质，这是在粘土层，可以避免由于离子桥（Lu et al，2006）的保护，并有利于有机质的保护。

粘土矿物显示不同的吸附能力。给予相同的质量，蒙脱石可以吸附大部分的有机物，随着不久后高岭石和绿泥石（Lu et al.，2006；Satterberg et al.，2003）。因此，在水柱或沉积物中的粘土的组合物可以影响沉积有机质（Kennedy et al，2002）的内容。总的来说，近年来海洋沉积物粘土矿物组合的起源主要是碎屑，反映土壤矿物风化形成的性质，在相邻的大洲（Cole and Shaw，1983）。此外，不同的地理位置，自己独特的粘土成分。因此，在地质历史的粘土组成的调查可以帮助我们重建基于矿物的吸附能力的古生产力，在烃源岩的地球生物学评价的关键问题（Xie et al.，2007b）。

结论

在环境温度下的模拟实验表明，矿物有不同的溶解有机物的影响。具体来说，蒙脱石可以通过降低溶液的p H值提高蓝

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[31848]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word