黄土古土壤中有机质生物标志化合物

黄土-古土壤中有机组分的测定

Measurement of organic constituents

in the loess-paleosol

化学与分子工程学院00级张智锋

摘要：利用气相色谱—质谱联用仪（GC/MS）分析灵台和渭南地区的黄土古土壤系列8个样品，测定可溶性有机成分中饱和烃和芳烃的组成，得出在两

地黄土古土壤中，正构烷烃碳数分布范围是：C

15～C

33

，并且以C

18

和C

31

为主峰。

萜烷系列中，三环二萜烷碳数分布为 C

19～C

29

，以C

21

或C

23

为主峰，而五环三萜

烷的碳数分布是C

27～C

33

，以 C

30

为主峰.渭南地区的芳烃主要含萘系列，而灵台

地区的芳烃中主要含菲、蒽系列。

Abstract: The loess-paleosol in Lingtai and Weinan was analyzed by means of GC-MS to measure the constituent of saturated hydrocarbon and aromatic hydrocarbon in soluble organic constituents. The results show that the carbon atoms of normal alkane are C15～C33，in which C18 and C31 are dominant peaks in the loess-paleosol in the above districts.And about terpane,three-cyclo

two-terpane ranger from C

19～C

29

，maximizing at C

21

or C

23

.And five-cyclo

three-terpane ranger from C

27～C

33

，maximizing at C

30

.In Weinan aromatic

hydrocarbon mainly contains naphthalene,and in Lingtai aromatic hydrocarbon mainly contains phenanthrene and anthracene.

关键词：黄土-古土壤，正构烷烃、三环二萜烷、五环三萜烷、芳烃、有机成分

一：导言：

中国黄土古土壤沉积记录了最近2.5Ma的东亚季风演化历史，其良好的时间序列可与深海沉积物、极地冰芯以及青藏高原所记录的气候变化进行对比。黄土在沉积过程中不仅仅是简单的物理埋藏过程，其成土作用过程中包含了丰富的埋藏时期古气候信息【1】。我这次选用渭南和灵台两个地区的黄土－古土壤进行研究。

植物样品中检出的可溶有机质，化学成分相当复杂，分子结构更是千差万别，现主要讨论常用的烷烃系列及部分芳香族化合物。

（一）：正构烷烃：烷烃以直链为主，异构烷烃含量较低。分布特征：植物

抽提物中正构烷烃的碳数范围主要为：C

15～C

33

。从分布特征来看，检测出的正构

烷烃为混合来源。其中，以C

18

为主峰的低碳数正构烷烃源自菌藻类低等生物，

具明显偶碳优势的高碳数分子（>C

22

）来自高等植物，对古植被恢复有重要意义的也是这部分高碳数分子。现代分子有机地球化学的研究显示，木本植物的正构

烷烃以C

27或C

29

为主峰，而草本植物的正构烷烃以C

31

为主峰。当陆源有机质源

从木本变为草本时，沉积物中正构烷烃的主峰相应地从C

27变成C

31

。【2，3，4，

7】

（二）：萜烷：主要包括三环二萜烷和五环三萜烷系列。在低扫描数范围内，

是三环二萜烷系列，碳数分布：C

19-C

29

,主峰为C

21

和C

23

三环二萜烷；而在高扫描

数范围内，是五环三萜烷系列（主要是αβ型藿烷型），碳数分布：C

27～C

33

，以

C

30

藿烷为主峰。【12】

（三）：多环芳烃：样品中的多环芳烃主要有萘、三环的菲、蒽，四环的芘、萤蒽以及它们的甲基、乙基取代物等。分布特征：渭南地区的芳烃主要含萘系列，而灵台地区的芳烃中主要含菲、蒽系列。萘系列化合物包括萘、甲基萘、乙基萘、二甲基萘、三甲基萘。菲系列化合物包括菲、甲基菲、二甲基菲、乙基菲。蒽系列化合物包括蒽、甲基蒽。菲的含量比蒽高的多，而菲和蒽系列含量的差别主要源于它们分子结构的不同。蒽的三个环联成一条直线，为线式结合，其共振能为84卡/摩尔；而菲的三个环则是错开的，形成了一个角度，其共振能为91.3卡/摩尔，比蒽大的多，因此菲比蒽更加稳定，产率自然高【3】。

对于四环芳烃，分子量同为202的四环芳烃中，萤蒽含量比芘高，萤蒽和芘的甲基取代物含量随甲基数目的增加而降低，其中甲基萤蒽的含量要大于甲基芘。分子量为228的四环芳烃中，苯并蒽的含量较低。

二：样品及分析方法

1：选样：样品选自灵台和渭南地区，样品按照离地表深度来采集，如渭南样品，30－32代表离地表30cm－32cm。它们是典型的黄土古土壤，具有广泛的代表性。一共取样8个，编号为：

(1)：WN 03 SY 30-32 (2): LT 03 SY 10

(3): LT 03 SY 40-42 (4): LT 03 SY 98-100

(5): LT 03 SY 198-200 (6): LT 03 SY 398-400

(7): LT 03 SY 598-600 (8): LT 03 SY 898-900

2:分析方法步骤

2.1：抽提：本方法主要借助氯仿对土壤中沥青物质的溶解性，用脂肪抽提器进行抽提。

2.1.1：样品处理：首先样品在40～45℃下干燥4h以上。然后干燥后的全部样品在不超过50℃下粉碎，并保持干燥。

2.1.2：分析步骤：

（1）：包样：称取粉碎后的样品装入抽提的滤纸筒中，纸筒高度应低于虹吸管高度。

（2）：抽提：将包好的样品装入抽提器样品室中，在底瓶中加入数块用于脱硫的铜片和氯仿，氯仿加入量应为底瓶容量的1/2～2/3.溶液回流一次的时间不应超过30min。一共抽提12h。（注意：抽提过程中应注意补充氯仿，以防底瓶中