[科普中国]-海洋有机地球化学-

海洋有机地球化学，是研究海洋中天然的和人为释放的有机化合物的来源、分布、迁移、转化、相互作用、循环和归宿的科学。70年代已作为一门新崛起的学科而发挥其作用。1

简介海洋地球化学的一个分支学科。它主要通过研究与碳相关的物质来揭示海洋生态系的结构、功能与演化。海洋有机地球化学随着海洋有机化学研究的不断发展，已作为一门新崛起的学科而发挥其作用。1

研究内容海洋有机地球化学主要从事：

①研究海洋有机物的来源和组成，主要是海洋输入源界面，海－陆、海－空和海洋－沉积物界面的输入通量，包括占有机物主要来源的天然有机物质的生产和形成过程。

②研究有机化合物的分布、迁移、转化及相互作用，特别是有机物质之间的相互作用，有机－矿物的相互作用和有机－无机的相互作用。

③有机化合物的循环、归宿及环境效应，包括海洋的垂直通量和再悬浮过程，也可能扩展到海水－生物的海洋生物有机地球化学的研究领域。海洋有机物来自4个方面：海洋天然有机物、陆源海洋有机物、大气输入和海底喷发的有机物。主要有机化合物形式有：溶解有机物和颗粒有机物，如有机碳、有机氮和有机磷。典型的化合物，如烃类、碳水化合物、脂肪酸、氨基酸、色素、腐殖质、甾醇和维生素等。目前由于对颗粒性和溶解性海洋有机物的碳、氮、磷的采样和总体分析困难较大，给研究工作带来了一些影响。 1

研究现状及特征20 世纪末，我国海洋有机地球化学的各个领域都开始发展起来：比如对全球变化有重要影响的二甲基硫的研究，被认为是未来新能源的天然气水合物的研究，国际上也刚起步的对海洋食物网研究有重要意义的特定化合物同位素分析技术。另外有机污染物和生物标志物的研究也在先前的基础上得到发展。

研究题材的多样化生物标志物的研究历来是传统有机地球化学的重要部分，常见的生物标志物包括正构烷烃、多环芳烃、类异戊二烯、脂肪酸、脂类化合物、甾烷、萜烷以及其他的一些烷烃等。这些标志物的研究为探讨物质输入、沉积环境、沉积成熟度和早期成岩演化过程等提供了有用的信息。近年来，在这些常见生物标志物被综合运用的基础上，还出现了氨基酸、二甲基硫、烯酮化合物等标志物，呈现出多样化的特点。微生物壳体中的氨基酸保存了生物体中的大量信息，为我们对生物体的研究提供了有利的保证。二甲基硫与全球变化问题密切相关，是酸雨的重要贡献者，它在大气中的氧化产物是硫酸盐气溶胶的主要来源。烯酮化合物不饱和比值与其所处沉积物生长环境的温度密切相关，在古气候研究中被广泛应用。

总体来说，近年来我国在新生物标志物的发现检出、研究应用方面达到了较高的水准，出现了大批的新生物标志物。但如果想要被国际同行认可,还需要加强结构确认和成因分析等方面的工作。

研究手段和国际接轨我国近几年在有机地球化学方面的研究更加广泛，分析手段和应用也得到提高,逐渐和国际接轨。比较突出的例子有特定化合物同位素的分析研究等。特定化合物同位素测定技术是指分子水平上的稳定同位素分析，在国际上也是由于20 世纪90 年代第一台GC/ C - IRMS 的问世才推广开来。通过它可以认识特定化合物的源和能量来源,用作生态系统中污染物的示踪研究，还可以得到生物体所处的营养级别情况和生态系统的稳定性等信息。相比于生物体总有机物的同位素特征，特定化合物同位素的特征提供了更为深入和丰富的信息。

对单分子体碳同位素的分析，可以用来认识生物地球化学系统中碳循环，沉积环境和沉积有机质来源；而单分子体氮同位素则被广泛应用于生物氮循环的示踪。这是因为在氮的固定作用和同化作用中所发生的同位素分馏可能会改变有机质或无机营养盐中氮的天然同位素丰度，硝化和反硝化所造成的无机氮δ15N 值的改变也会间接影响光合作用所产生的有机物的同位素比值。

特定化合物同位素最主要的作用是判断来源：对河流沉积物、植物的碳氮同位素研究可以揭示流域植被的同位素特征和控制源；对沼泽植物的碳氮同位素研究可以揭示草本植物或木本植物来源；对页岩的研究还可以指示古沉积环境，对石油工业产生积极影响。

研究内容与国际大计划接轨地球系统科学是20 世纪80 年代国际科学界为迎接全球环境挑战而提出的一门新的集成研究方法。20 多年来,地球系统科学得到了飞速发展，在全球环境变化的研究实践中不断充实和完善它的理论体系和观测系统，丰富了研究内涵，拓展了研究方法，构建了合作伙伴关系，在推动地圈生物圈相互作用研究和全球变化的集成研究方面发挥了不可替代的重要作用。围绕着它的主要科学问题国际上诞生了一系列全球性大计划和核心子项目。中国近几年在海洋有机地球化学方面的研究内容也逐渐和国际大计划接轨。1

存在的问题中国近年来海洋有机地球化学的研究积极参与了国际合作,开始向国际先进水平看齐，但还存在着一定的不足：首先是原创的方法和研究思路比较薄弱，研究不够深入，不少文章都是综述和翻译性质的。比如我国在新生物标志物的发现和应用方面都是比较突出的，但如果想要被国际同行认可，还需要加强结构确认和成因分析等方面的工作，研究得更透彻才能使其被广泛应用；另外我国近年来海洋有机地球化学的研究对局域的认识多，从全球的角度归纳和提升的成果比较少，大部分的研究集中在沿海区域。1

面临的挑战如何鉴别、定量出每一种有机组分？

迄今为止，溶解在海水与保存在沉积物中的有机物至少有一半以上仍未鉴定出来。

海洋的有机组分通常以痕量、复杂的混合物形式存在，它是不同来源、不同年龄、不同反应历史的集成产物，而通常所采用的分子水平的化学分析方法仅仅是特定地测定其中某一组分，往往不能代表混合物的整体。

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学