舟山群岛位于我国东南沿海，长江口的南侧，杭州湾外缘，受海洋和长江径流的影响，接受了大量的有机碳^[1]。这些主要来自河流的陆源有机碳与近岸水体自身的初级生产力产生的有机碳，是全新世以来东海有机碳的“汇”。此外，舟山海域受人类活动影响日益加剧，原油和成品油中转基地、石化企业、船舶业、水产养殖等人类活动频繁，富营养化程度增大，水体初级生产力增强，赤潮频发，并逐渐由简单的硅藻赤潮向硅-甲藻赤潮演变^[2]，这些变化都会引起海区沉积质组成的变化。因此，有效判别沉积有机质来源能了解其分布、降解、转化和迁移等行为机制。

目前，生物标志物被广泛应用于古生态重建中，在地质演化过程中，生物体死亡后，经一系列地质化学变化，不稳定物质降解，但相对稳定的有机化合物保存于岩石和沉积物中^[3]。其中，脂质标记物能够很好地保留原物质的生化特征，其组成和结构特征反映了海洋生态环境状况。

近年来应用脂生物标志化合物对我国近海表层沉积物进行有机质来源研究取得了大量成果，但通过脂类标记物分析沉积物中的浮游植物群落分布的研究较少。例如卢龙飞等^[4]分析了东海表层沉积物中脂肪酸的分布及其组合特征，认为靠近长江河口站位中的海洋输入略低于远离河口的站位；鲁晓红等^[5]通过分析正构烷烃和甾醇的分布和组成特征，认为黄海表层沉积物中的有机质来源受到海陆混合影响，而且指示硅藻来源的菜子甾醇含量较高。我们在岱山、衡山和嵊泗这3个岛屿附近采集23个样本，分别检测了正构烷烃、脂肪酸、脂肪醇、甾醇和完整极性脂类(intact polar lipids, IPLs)这几个生物标志物，希望借此为舟山海域的有机质来源和浮游植物群落提供参考信息。

1   材料与方法

1.1   样品采集

采样时间为2015年5月，其地理位置图和站点设置如图 1所示。采样仪器为多管采样器，所采样品皆为软泥质。采样后，取沉积物表层0~4 cm于取样桶中，并立即置于-20℃冷柜保存，在1个月内分析处理完毕。

图  1  舟山站位点(a：取样地理位置，b:取样站位)

Fig.  1  Map of Zhoushan station(a:sampling geographic location, b:map of sampling site)

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1.2   非极性衍生物的提取和分析

将冻干后的沉积物研磨至150 μm，称取20.0 g样品装入索式提取器中，用90.0 mL二氯甲烷：甲醇(v：v=2：1)混合溶液置于60℃水浴抽提48 h。加入活化铜片，在4℃下放置12 h。除去铜片，加入2.0 mL 5%氢氧化钾-二氯甲烷-水(4：1, v/v)混合溶液，在60℃水浴下皂化2 h。用正己烷萃取皂化液，在下层液中加6 mol/L HCl，酸化至pH为1.0。上层液浓缩至0.5 mL，全量转移至硅胶层析柱(10×150 mm，150 μm硅胶在索式抽提器中提取48 h，然后80℃烘干，再在140℃条件活化4 h)，分别用10.0 mL正己烷和甲醇淋洗，得到正己烷相溶液和甲醇相溶液。正己烷相浓缩定容到1.0 mL，此为正构烷烃相；甲醇相旋转蒸干后加100.0 uL过量BSTFA，60℃水浴2 h，N₂吹干，正己烷定容到1.0 mL，此为脂肪醇相。酸化后的下层液加入14%的BF₃甲醇液0.5 mL，60℃水浴甲酯化1 h，用正己烷萃取并浓缩至1.0 mL，此为脂肪酸相。所得定容液进入GC-MS(7000C/7890B，美国Agilent公司)分析^[6]。

GC条件：进样口温度250℃，载气为高纯氦，柱流速0.81 mL/min，柱前压73.0 kPa，色谱柱：HP-5MS(0.25 μm, 30 m×0.25 mm)。酸性脂相升温程序柱起始温度60℃，保持1 min，以5℃/min升至305℃，保持15 min；正己烷相和甲醇相升温程序：柱起始温度60℃，保持1 min，以4℃/min升至280℃，保持20 min。不分流进样1.0 μL。

MS条件：用EI源分析时电子能量为70 eV，离子源温度200℃，接口温度250℃，选取全扫描(SCAN)模式，质量扫描范围为40~600 m/z，溶剂延迟3.5 min。用CI电离源分析时，反应气为甲烷。

1.3   完整极性膜类脂物提取和分析

为测定完整极性膜类脂物(IPLs)，将冻干后的沉积物研磨至150 μm，称取5.00 g样品装入50.0 mL试管中。用Blight-dyer法^[7]提取脂类，加入20.0 mL甲醇-二氯甲烷-水(1：1：0.8)混合溶液，冰水浴超声提取5 min，重复3次，合并上清液，静置4 h。下层氯仿层用N₂吹干，用1.0 mL色谱级甲醇复溶，进UPLC-MS(ULTIMATe 3000，美国Thermo Fisher Scientific公司)分析。

色谱条件：使用Waters Acquity UPLC^TM BEH C₁₈色谱柱(3 μm, 2.1×100 mm)，柱温40℃；流动相A水-甲醇=1：2(v/v)混合溶液，流动相B甲醇：异丙醇=1：3(v/v)混合溶液，向流动相中加入0.01%氯化锂(1×10^-4)和0.02%氨水(1×10^-4)；采用梯度洗脱时的条件为：在0~3 min内：流动相保持50%A+50%B，在3~20 min内：流动相保持90%A+10%B；进样量为10.0 μL。

质谱条件：电喷雾电离源(ESI)，离子源温度100℃，脱溶剂温度250℃，脱溶剂气(N₂)流速400 L/h。在负离子电离模式下，毛细管电离电压2.5 kV，取样锥孔电压45 V；在正离子电离模式下，毛细管电离电压3.0 kV，取样锥孔电压35 V。质量扫描范围100~1200 m/z，一次扫描时间为0.1 s。二级质谱模式(MS/MS)下，碰撞能量在30 V。

1.4   特殊参数分析

本研究主要用了陆海比(terrigenous/aquatic ratio，TAR)、陆源正构烷烃与海源正构烷烃之比(∑Terrigenous alkanes/∑marine alkanes，∑T/∑M)和∑C₁₆/∑C₁₈这3个特殊参数来研究沉积物，其计算方式如下：∑T/∑M=∑C_21-34/∑C_12-20，TAR=(C₂₇+C₂₉+C₃₁)/(C₁₅+C₁₇+C₁₉)；∑C₁₆/∑C₁₈=(C_16:1+C_16:0)/(C_18:2+C_18:1+C_18:0)。

2   结果与讨论

2.1   舟山沉积物中正构烷烃和分子特征指标的分布

23个站位点的沉积物中的正构烷烃分布显示出3种峰型，其中ZJ3、ZJ4和ZJ6的前峰群(C12~C20)含量高于后峰群(C21~C34)；ZJ2，ZJ15，ZJ9，ZJ18-20和ZJ23的前峰群含量和后峰群含量差不多；ZJ1，ZJ7-8，ZJ10-14，ZJ15-17，ZJ21-22的前峰群含量低于后峰群，图 2以ZJ3，ZJ5和ZJ15为例显示了3种分布峰型。短链正构烷烃(C12~C20)主要来源于海洋微藻和细菌；长链正构烷烃主要来源于陆生高等植物^[8]。这说明舟山海域表层沉积物中的有机质来源主要是陆源输入和海源输入。

图  2  舟山沉积物中3种不同的正构烷烃分布

Fig.  2  Three different distributions of alkanes in Zhoushan sediments

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应用正构烷烃特征指数可以进一步研究沉积物的有机质来源，结果如表 1所示。陆源正构烷烃与海源正构烷烃之比(∑T/∑M)的范围为0.54~2.73(平均值为1.36)，陆海比(TAR)的范围为0.51~4.12(平均值为1.58)。ZJ1，ZJ7，ZJ8，ZJ10-ZJ17，ZJ21，ZJ22的TAR值和∑T/∑M值都大于1；ZJ2，ZJ5，ZJ9，Z18-ZJ20和ZJ23的TAR值和∑T/∑M值接近于1，ZJ3，ZJ4，ZJ6的TAR值和∑T/∑M值小于1。

表  1  舟山沉积物的正构烷烃特征参数

Tab.  1  Characteristics of alkanes in Zhoushan sediments

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∑T/∑M和TAR可以消除粒度和沉积速率的影响，从而更准确的指示有机质的来源。通过分析发现TAR与∑T/∑M的相关性可达r=0.89，两者指示意义一致。Gearing P等人认为∑T/∑M值越高，陆源贡献的有机质越多^[9]。所以可以得到如下结论：ZJ1，ZJ7-8，ZJ10-ZJJ17，ZJ21-22陆源输入较多，ZJ2，ZJ5，ZJ9，Z18-ZJ20和ZJ23是海陆混合输入，ZJ3，ZJ4，ZJ6海源输入较多。研究发现高∑T/∑M值区域靠近杭州湾，低∑T/∑M值区域靠近东海近岸海域。岱山和大衢山岛之间有一条落潮道^[10]，长江口的陆源输入随着落潮道沉积在杭州湾附近，所以形成了近杭州湾区的高∑T/∑M趋势。褚宏大等人研究发现东海赤潮高发区沉积物的∑T/∑M值为0.12~0.72(平均值为0.32)^[11]，郭志刚等人研究发现长江口沉积物的∑T/∑M值为2.56^[12]。舟山沉积物的∑T/∑M值比东海赤潮高发区高但比长江口区低，说明舟山沉积物受陆源输入的影响高于东海赤潮高发区，但低于长江口区域。

2.2   舟山沉积物中脂肪酸的分布

沉积物中共检测到25种脂肪酸，碳数范围是C12~C32，其中C16：0和C18：0脂肪酸含量占总脂肪酸的43.53%~67.54%。奇数碳脂肪酸主要是C15：0，C17：0，C19：0，支链脂肪酸(BSFA)主要是10-me-C17，单不饱和脂肪酸(PUFA)主要是C18：2(n=9, 12)，多不饱和脂肪酸(MUFA)主要是C18：1(n=9)。由表 2可知，奇数脂肪酸的含量为2.37%~6.81%，支链脂肪酸的含量为0.45%~2.42%，单不饱和脂肪酸的含量为4.1%~13.41%，多不饱和脂肪酸的含量为0.59%~2.91%，长链脂肪酸的含量为10.31%~30.94%，其中ZJ4的长链脂肪酸含量高达30.94%。23个站位点的∑C₁₆/∑C₁₈值在1附近，其中ZJ3，ZJ6-7，ZJ14，ZJ18和ZJ23的∑C₁₆/∑C₁₈值高于1，剩余站位点的∑C₁₆/∑C₁₈值均小于1。

表  2  舟山沉积物中不同类型脂肪酸组成(%)和脂肪酸参数

Tab.  2  Composition (%) and fatty acid parameters of different types of fatty acids in Zhoushan sediments

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奇数碳脂肪酸，支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸主要来源于细菌，多不饱和脂肪酸和短链偶碳数脂肪酸主要来源于海洋微藻，长链脂肪酸主要来源于陆源植物^[13]。在各站位点中，多不饱和脂肪酸和短链偶数脂肪酸含量较高，长链脂肪酸含量较低，这说明各站位点的有机质来源主要是海洋输入。这和正构烷烃结果有所出入，可能是因为陆源脂肪酸在河口的快速降解和强稀释作用，使陆源脂肪酸不能得到很好的保存^[14]，所以脂肪酸的分布不能准确的指示沉积物中有机质的来源。

脂肪酸参数∑C₁₆/∑C₁₈在硅藻中大于1，在甲藻中小于1，是硅藻的指示物。舟山沉积物的∑C₁₆/∑C₁₈值在1附近，这说明舟山沉积物中甲藻和硅藻的优势都不明显。刘亚娟等人在长江口区域检测到的∑C₁₆/∑C₁₈值在1附近，闽浙沿岸地区检测到的∑C₁₆/∑C₁₈值大于1.5^[15]，舟山沉积物的∑C₁₆/∑C₁₈值和长江口区域相近，但小于闽浙沿岸地区。这可能是因为闽浙沿岸地区大都受到硅藻赤潮影响，而长江口和舟山海域大都受到甲藻赤潮影响，再加上舟山区域水文动力强烈，所以两种赤潮对舟山沉积物中浮游植物的分布规律都造成了一定的影响。

2.3   舟山沉积物中脂肪醇和甾醇的分布

舟山表层沉积物中检出的烷基醇主要包括直链脂肪醇、甾醇两类。脂肪醇分布也呈现三种峰型，ZJ3、ZJ4和ZJ6的前峰群(C12~C20)含量高于后峰群(C21~C34)，ZJ2，ZJ5，ZJ9，ZJ18-20，ZJ23的脂肪醇分布的前峰群含量和后峰群含量差不多，ZJ1，ZJ7-8，ZJ10-17，ZJ21，ZJ22的前峰群含量低于后峰群，图 3以ZJ3，ZJ5和ZJ15站位点为例显示了3种脂肪醇分布情况。碳数小于20的脂肪醇主要来源于海洋输入，而碳数高于20的脂肪醇则是由高等植物产生的^[16]。这说明沉积物中的有机质主要是陆源输入和海源输入两种。

图  3  舟山沉积物中3种不同的脂肪醇分布

Fig.  3  Three different fatty alcohol distributions in Zhoushan sediments

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在23个站位中，ZJ7和ZJ11没有检测到甾醇，其他的21个站位点都能够检测到4种甾醇，分别是胆甾醇(cholest-5-en-3β-ol, C27：1△⁵)，菜子甾醇(campesterol, C28：1△⁵/24Me)，豆甾醇(stigmasterol, C29：2△^{5, 22}/24 Ethyl)和β-谷甾醇(β-sitosterol, C29：1△⁵/24 Ethyl)。将C27-C28-C29的百分比含量用三角图来表示表示不同来源甾醇的贡献，如图 4。各站位点的分布散点图均集中在C29端，其中C29甾醇的贡献率在60%左右。

图  4  舟山沉积物中不同来源的甾醇三端元图解

Fig.  4  Sterols from different sources in Zhoushan sediments

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C29甾醇来自于陆源高等植物，而C28甾醇和C27甾醇主要以来源于海洋输入^[17]。这说明舟山沉积物中的陆源输入为60%左右，海洋输入为40%左右。李凤等人也对东海赤潮高发区沉积物中的甾醇做了三端元分析，发现陆源输入占50%，海源输入占50%^[18]。舟山沉积物中的陆源输入贡献比赤潮高发区多，这也和正构烷烃的结果一致。

2.4   舟山海域沉积物中完整极性膜脂(IPLs)的分布

舟山海洋沉积物中主要有磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol, PG)、脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine, PE)和磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol, PI)三种磷脂。通过图 5a发现23个站位点之间磷脂总含量相差较大，其范围在35.71×10^-9~1298.25×10^-9之间，ZJ2-ZJ4和ZJ13-16的磷脂含量少于其他站位点。在各站位点中，PG的含量最高，其范围在38.66%~96.76%，PE的含量范围在0.46%~60.23%，ZJ4，ZJ14-16，ZJ19和ZJ20站位点没有发现PI，剩余站位点的PI含量范围在0.27%~6.38%。图 5b是PG，PE和PI在各站位点中的百分比含量图，ZJ2，ZJ3和ZJ11中的PE含量高于PG，剩余其他站位点的PG含量均高于PE。

图  5  23个站位点中的磷脂总含量和各磷脂含量百分比(a.23个站位点中的磷脂总含量；b.23个站位点中各磷脂含量百分比)

Fig.  5  Total phospholipid content and percentage of phospholipid contents in 23 stations (a.total phospholipid content in 23 stations; b.percentage of phospholipid in 23 stations)

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舟山沉积物中的IPLs主要是磷脂，分别为PG，PE和PI。在许多微藻中，PG，PC和PI含量较多，也存在着少量的二磷脂酰甘油(DPG)和PE^[19]。在舟山沉积物中，PG含量较高，PE和PI含量较低，这说明沉积物中的浮游植物主要是微藻。

3   结论

(1) 通过正构烷烃、脂肪酸、脂肪醇和甾醇等非极性脂类对舟山海域表层沉积物中的有机质进行研究。其中，TAR和∑T/∑M的分布趋势较相似，指示意义一致，靠近杭州湾海域的沉积物的TAR和∑T/∑M值较高，靠近东海近岸海域的沉积物TAR和∑T/∑M值较低，可能是因为靠近杭州湾海域受到更多的陆源输入影响，而靠近东海近岸海域的沉积物更多的受到海洋输入的影响。脂肪醇和甾醇结果显示沉积物的有机质来源涉及陆源输入和海洋输入，其中陆源输入占60%，海洋输入占40%。由于陆源脂肪酸在河口的快速降解和强稀释作用，所以脂肪酸的分布不能准确的指示沉积物中有机质的来源。

(2) 通过极性脂类对舟山海域表层沉积物中的浮游植物群落分布进行研究。舟山海域表层沉积物中的极性脂类主要是磷脂，分别为PG，PE和PI，说明沉积物中的浮游植物群落主要是微藻，∑C₁₆/∑C₁₈值接近于1的分布特征进一步说明舟山沉积物中的甲藻和硅藻的优势都不明显。