长链烯酮单体碳
  <strong>-14</strong>同位素分析技术进展与研究意义

doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2021.112

地球科学进展 ›› 2021, Vol. 36 ›› Issue (12): 1258 -1271. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2021.112

长链烯酮单体碳 -14同位素分析技术进展与研究意义

肖睿 ¹ ^, ² ^, ³(

), 包锐 ¹ ^, ² ^, ³(

), 邢磊 ¹ ^, ²

^1.深海圈层与地球系统前沿科学中心，海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，中国海洋大学，山东青岛 266100
^2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室，山东青岛 266071
^3.南方海洋科学与工程广东省实验室（广州），广东广州 511458

收稿日期:2021-07-27 修回日期:2021-10-22 出版日期:2021-12-10
通讯作者: 包锐 E-mail:xiaorui3077@stu.ouc.edu.cn;baorui@ouc.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目“基于单体分子化合物碳-14技术的边缘海有机碳转化、迁移与埋藏过程研究”(42076037);南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项“粤港澳大湾区海岸线及滩涂湿地千年至十年尺度环境演变”(GML2019ZD0209)

Alkenones-specific Radiocarbon Analysis：A Review of Approaches and Implications

Rui XIAO ¹ ^, ² ^, ³( ), Rui BAO ¹ ^, ² ^, ³( ), Lei XING ¹ ^, ²

^1.Frontiers Science Center for Deep Ocean Multispheres and Earth System，Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology，Ministry of Education，Ocean University of China，Qingdao 266100，China
^2.Marine Ecology and Environmental Science Laboratory，Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology （Qingdao），Qingdao 266071，China
^3.Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Guangzhou），Guangzhou 511458，China

Received:2021-07-27 Revised:2021-10-22 Online:2021-12-10 Published:2022-01-20
Contact: Rui BAO E-mail:xiaorui3077@stu.ouc.edu.cn;baorui@ouc.edu.cn
About author:XIAO Rui (1994-), female, Qingdao City, Shandong Province, Ph. D student. Research areas include marine organic geochemistry. E-mail: xiaorui3077@stu.ouc.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China "Investigating transformation, distribution and burial of sedimentary organic carbon in marginal seas: insight from compound specific radiocarbon analysis"(42076037);The Key Special Project for Introduced Talents Team of Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Guangzhou) "The environmental evolution of the coastline and tidal flat wetlands in the Guangdong-Hongkong-Macao Greater Bay area on a millennium to ten-year scale"(GML2019ZD0209)

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生物标志物是研究古环境重建和物质循环理论的重要载体。针对海洋生物标志物的同位素研究是研究古海洋学与海洋元素循环理论的重要手段，应用国际先进的单体分子天然放射性碳同位素（碳-14）技术开展海洋环境演变和碳循环相关研究有着重要的科学意义。其中，长链烯酮单体分子碳-14年龄分析能够反映海洋搬运作用对有机质沉积过程的影响，对生物标志物重建古环境等应用提出了新认识，并为建立利用有机质进行沉积物定年的方法奠定基础，也为建立海洋环境变迁和海洋碳循环模型提供进一步的年龄约束。因此，有必要对长链烯酮单体分子碳-14年龄的测定与研究意义进行系统归纳总结。在此基础上，综合介绍了2种关键的长链烯酮单体的分离提纯技术、1种重要的烯酮单体分离技术和长链烯酮单体分子碳-14分析及计算方法，以及长链烯酮单体分离提纯的过程空白评估方法；并总结了长链烯酮单体分子碳-14分析技术在海洋学中的指示意义：①间接地指示海洋搬运作用；②示踪海洋碳库；③具有改进沉积物年代学和古环境指标的潜力。最后，提出了应用长链烯酮单体分子碳-14解决海洋碳循环的几点核心科学问题。系统地总结长链烯酮单体分子碳-14技术特点与典型范例，对未来在中国近海开展相关研究具有重要启示意义。

关键词: 长链烯酮, 单体放射性碳同位素分析技术, 放射性碳同位素, 碳-14, 生物标志物

Biomarkers are important organic geochemical fingerprints in studying paleoceanography and oceanic elemental cycles. Isotope compositions of biomarkers have significant meanings in investigating the paleoenvironmental reconstruction and carbon cycles in marine realm. Radiocarbon age of Long-Chain Alkenones （LCAs） has greatly scientific significance in constraining age models for establishing marine environmental changes， and studying oceanic carbon cycles at a molecular level， setting an important dimension for the future researches in compound-specific radiocarbon analysis. It thus is necessary to summarize systematically the approaches and implications of Alkenones-Specific Radiocarbon Analysis （ASRA）. The separation and purification technologies of LCAs， radiocarbon calculation methods， and blank correction are summarized here. The significant implications of ASRA are proposed as follows： ASRA ①indicates indirectly transportation and deposition processes on sedimentary organic matter， ② can be used to trace marine carbon pool， and ③ to improve chronology and paleoenvironmental indicators in the ocean. The foreground of the development and application of ASRA are also demonstrated. We suggest that systematically summarizing the technical characteristics and typical applications of ASRA is of significance in carbon cycles and paleoenvironment reconstruction in marine system， especially for marine biogeochemical studies in China marginal seas.

Key words: Alkenones, Compound-Specific Radiocarbon Analysis （CSRA）, Radiocarbon isotope, ¹⁴C, Biomarker.

中图分类号:

P597

图1 C₃₇-LCAs结构式

Fig. 1 The structures of the LCAs with 37 carbons

图2 LCAs单体放射性碳同位素分析技术流程图

Fig. 2 Flow chart of alkenones preparation for radiocarbon analysis

图3 空白校正对实验结果准确度的影响示意图
（a）实验数据准确性与外源碳占样品含碳量的百分比（Y轴）随样品量（X轴）变化的概念模型；（b）直接法和间接法校正空白校正对比图（化石源和现代源标准样品） ^{［

46
］}；（c）化石源标准样品过程空白校正前后FM值对比图 ^{［

44
］}；（d）现代源标准样品过程空白校正前后FM值对比图 ^{［

44
］}；图中黑实线为标准样品的FM值，虚线箭头代表实验结果与标准样品真实FM值的误差随样品量的变化趋势

Fig. 3 Schematic diagrams for influences of blank corrections on the accuracy of measured results
（a） The conceptual model of accuracy of experimental results and percentage of blank carbon against sample carbon abundance；（b） Radiocarbon values of fossil and modern standards revised by direct and indirect blank corrections ^{［

46
］}； Radiocarbon values of fossil standards （c） and modern standards （d） before and after blank corrections ^{［

44
］}. The bold lines indicate the radiocarbon values of standards. The dashed arrows represent the trends of the offsets between measured results and standards coupled with carbon abundances

图4 LCAs单体分子碳-14技术在重建海洋古环境及海洋碳循环研究中应用示意图

Fig. 4 Schematic diagram for four applications of alkenones-specific radiocarbon in marine paleoenvironment reconstruction and marine carbon cycle

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