生物標志物屬於什麼物質

① 生物學標志各自的含義是什麼有哪些應用

生物標志物是從生物學介質中可以檢測到的細胞、生物化學或分子改變.
生物學介質包括各種體液（如血液、尿液）、糞便、組織、細胞、頭發、呼氣等.
為什麼要用生物標志物暴露測量：精確研究對象選擇：減少錯分機體反應：提前發現個體易感性：健康損害：有助於闡明機理
易感性標志物舉例
標志物 暴露 疾病
α ₁ 抗胰蛋白酶 吸煙 肺氣腫
N-乙醯轉移酶 芳香胺 膀胱癌
芳香烴羥化酶 吸煙 肺癌
個體易感性

暴露內部劑量生物學有 早期反應 機體結構/ 疾病
效劑量 機能改變

② 生物標志物的分類

從功能上一般分為:
接觸（暴露）生物標志物
（biomarker of exposure）;
效應生物標志物
（biomarker of effect）;
敏感性生物標志物
（biomarker of susceptibility）

③ 環境污染作用人體後產生的生物標志物包括哪些

生物學標志又稱生物標志物或生物學標記。 生物學標志是指外源化學物通過生物學屏障並進入組織或體液後，對該外源化學物或其

所致生物學後果的測定指標，可分為接觸標志、效應標志和易感性標志。

接觸生物學標志是測定組織、體液或排泄物中吸收的外源化學物、其代謝物或與內源性物質的反應產物，作為吸收劑量或靶劑量的指標，提供關於暴露於外源化學物的信息。接觸生物學標志包括內劑量(如化學物原型或其代謝物)和生物效應劑量(如蛋白質加合物、DNA加合物等)兩類標志物。接觸生物學標志如與外劑量相關或與毒效應強度相關，可用於評價接觸水平或建立生物閾限值。

效應生物學標志指機體中可檢測的生化、生理、行為或其他改變的指標，包括早期生物效應標志、結構和(或)功能改變標志、疾病標志3類，反映與不同靶劑量的外源化學物或其代謝物有關聯的健康有害效應的信息。

易感性生物學標志是關於個體對外源化學物的生物敏感性的指標，即反映機體先天具有或後天獲得的對接觸外源性物質產生反應能力的指標。如化學物接觸者體內代謝酶、修復酶及靶分子相關的基因多態性，屬遺傳易感性標志物。環境因素作為應激原時，機體的神經、內分泌和免疫系統的反應及適應能力，亦可影響機體的易感性。易感性生物學標志可用以篩檢易感人群，保護高危人群。

④ 生物標志物分布與組成

鹽湖盆地特殊的沉積環境及生態條件和有機質生源構成，決定了由這一特定環境形成的烴源岩生成的原油常具有特殊的生物標志物組合，這在鏈烷烴和環狀生物標志物的分布與組成上均充分得到了印證。

一、鏈烷烴系列

與鹽湖盆地的烴源岩一樣，未—低熟原油中的鏈烷烴主要包括正構烷烴和類異戊二烯烷烴，其他支鏈烷烴的豐度相對較低。

1.正構烷烴系列

圖5-3 江漢鹽湖盆地未—低熟油正構烷烴系列碳數分布

圖5-3是江漢鹽湖盆地不同未—低熟油中正構烷烴系列碳數分布圖。依據其分布特徵可分成三大類，其一是以產自光明台構造潛一段未成熟油為代表，正構烷烴系列呈現出雙峰態分布，前峰群主峰碳數為nC₁₅和nC₁₇，後峰群主峰碳數為nC₂₈，且前後兩峰群豐度相當，這類原油中正構烷烴系列的奇偶優勢不明顯，OEP 和CPI值介於1～1.16 之間，且具有輕重比低(＜1.0)的特徵(表5-3)；其二是以產自廣華構造的潛一段未成熟油為代表，這類原油中的正構烷烴系列基本呈單峰態，主峰碳數nC₁₇，且有一定的偶碳優勢，CPI、OEP值小於1.0，輕重比也相對較高(＞1.0)；其三是以產自王場油田的高含硫的重質原油為代表，其正構烷烴系列也呈現出雙峰態分布，前主峰為nC₁₇，後主峰為nC₂₈，且前主峰群的相對豐度明顯低於後峰群，其輕重比異常低。另一最顯著的特點是這類原油nC₂₀～nC₃₀之間正構烷烴具有強烈的偶碳優勢，其CPI值＜0.7，OEP值小於0.8，而表徵偶碳優勢強弱的CPI₁值則高達1.70。這一系列的特徵均表明這類原油比較特殊，其烴源岩的性質及形成的環境均不同於該盆地一般意義上的未—低熟油。

表5-3 江漢鹽湖盆地未—低熟油中鏈烷烴地比參數

未—低熟油中正構烷烴系列的分布特徵主要是由其烴源岩的性質和有機質生源構成決定，雙峰態正構烷烴的分布特徵一般認為指示了低等生物藻類和陸源有機質的雙重貢獻。但對於

以上沒有明顯奇碳優勢的正構烷烴而言，它不一定來源於陸源有機質，而更可能來源於鹽湖環境中的某些低等生物如藻類等。這是因為鹽湖盆地有相當一部分烴源岩中的直鏈脂肪酸、醇、酮系列均不具明顯的偶碳優勢(見第三章)，而與陸源有機質有關的直鏈脂肪酸、醇、酮常具明顯的偶碳優勢。換言之，由這些不具偶碳優勢的直鏈脂肪酸、醇、酮生成的正構烷烴顯然也不會出現碳數優勢(奇碳或偶碳優勢)，而那些具有偶碳優勢的直鏈脂肪酸、醇、酮生成的正構烷烴應具有碳數優勢。就江漢鹽湖盆地未—低熟而言，正構烷烴系列具有偶碳優勢的原油並不十分普遍，大部分原油中的正構烷烴系列均不具明顯的偶碳優勢，而且未—低熟原油中正構烷烴是否具偶碳優勢，似乎與其成熟度的相對高低無關，如光明台和廣華構造的潛一段原油C₂₉20S/(20S+20R)≤0.25，但其正構烷烴並沒有明顯的偶碳優勢，而產自王場油田的潛一段原油其C₂₉20S/(20S+20R)值為0.35，但其正構烷烴具明顯的偶碳優勢。由此可見，盡管偶碳優勢的正構烷烴分布特徵常與鹽湖相沉積有關，但鹽湖相的沉積或由此沉積生成的原油其正構烷烴並不一定具有偶碳優勢。鹽湖環境原油和烴源岩中偶碳優勢正構烷烴的形成可能還需要某些特殊的地質-地球化學條件，而早期成岩階段硫與有機質鍵合形成富硫結構大分子可能是偶碳優勢正構烷烴形成的內在原因。

2.類異戊二烯烷烴

與鹽湖盆地烴源岩相似，鹽湖盆地的未—低熟油具有強的植烷優勢和異常低的姥植比。就江漢鹽湖盆地而言，極大多數未—低熟油的Pr/Ph比值＜0.30，而 Ph/nC₁₈值＞4.0，Pr/nC₁₇值＜1.0(見表5-2)。但仔細對比不同構造位置產出的未—低熟油其類異戊二烯烷烴組成上存在明顯的差異，如產自王場油田的那些重質富硫原油，其植烷優勢最強烈，Pr/Ph 值＜0.1，而光明台構造的未成熟油和廣華構造潛一段未成熟油的Pr/Ph值相當，介於0.2～0.23 之間。不同原油中Pr/Ph、Pr/nC₁₇和Ph/nC₁₈相對組成的三角圖更直觀地反映出了不同原油中植烷、姥姣烷及其與相鄰正構烷烴相對組成特徵的異同(圖5-4)。在那些油質重、含硫量高，正構烷烴系列具有明顯偶碳優勢的原油中其植烷優勢最顯著，反之植烷優勢則越弱。

圖5-4 不同原油中Pr/Ph、Pr/nC₁₇和Ph/nC₁₈相對組成三角圖

另一個值得注意的現象是在所分析研究的原油樣品中，類異戊二烯烷烴基本均由植烷系列(iC₁₃～iC₂₀)組成，

以上的類異戊二烯烷烴僅檢測到iC₂₁一個化合物，而沒有檢測到

類異戊二烯烷烴。但是在江漢鹽湖盆地潛江組烴源岩中，除了潛一段烴源岩外，其他層位大部分烴源岩中均檢測出iC₁₃～iC₂₅和iC₃₀(角鯊烷)類異戊二烯烷烴系列(依據明鉀1井和王4-2²井烴源岩的分析結果)。這一現象揭示出潛一段烴源岩可能是江漢鹽湖盆地大部分未—低熟油的主要油源層。

二、環狀生物標志物

江漢鹽湖盆地未—低熟油中的環狀生物標志物主要包括三環萜烷系列、藿烷和藿烯系列、伽馬蠟烷和甾烷系列和三芳甾烷系列，其分布與組成與原油的成因及相對演化程度的高低有關。

1.三環萜烷和四環萜烷

在所研究的江漢鹽湖盆地的未—低熟油中，檢測到13β(H)，14α(H)和13α(H)，14α(H)兩個系列的三環萜烷以及C₂₄四環萜烷，但是在相對熱演化程度不同的原油中，這兩個系列三環萜烷相對豐度存在明顯的差異。如在相對演化程度很低的未成熟油中，兩個系列的三環萜烷均很發育，13α(H)，14α(H)的豐度相當於13β(H)，14α(H)豐度的一半，如光明台和廣華構造的潛一段原油。隨原油相對演化程度的升高，13α(H)，14α(H)三環萜烷系列的豐度逐漸下降，直到完全消失，而13β(H)，14α(H)三環萜烷系列則逐漸升高(圖5-5)，值得注意的是同碳數兩種構型的三環萜烷同系物的比值與甾萜烷成熟度參數間存在良好的正相關關系(圖5-6)。其內在的原因是13α(H)，14α(H)構型三環萜烷是一種熱穩定性很低的生物標志物，對成熟度的微小變化極為敏感，而13β(H)，14α(H)構型的三環萜烷是一種熱穩定性很高的化合物，它對成熟度變化的敏感性則很低。結果隨原油成熟度的升高，兩種構型三環萜烷的比值也會隨之發生變化。由於13α(H)，14α(H)構型的三環萜烷大多出現在鏡質體反射率R_o＜0.6%的未成熟樣品中，因此，13α(H)，14α(H)與13β(H)，14α(H)兩種構型的比值是一個適用於反映低演化階段原油和烴源岩中有機質相對演化程度高低的成熟度參數。

圖5-5 江漢鹽湖盆地不同原油中兩種構型三環萜烷系列分布特徵

值得注意的現象是在江漢盆地的未—低熟原油中均富含C₂₄四環萜烷，但沒有檢測到其他四環化合物，它與相鄰的C₂₆三環萜烷的比值均大於1.0，這與文獻報道的蒸發岩盆地原油中C₂₄四環萜烷組成特徵是一致的(Cannan等，1986；Hite 和Arders，1991)。而在一般的湖相成因的未熟油中，C₂₄四環萜烷的相對豐度則是較低的。因此，富含C₂₄四環萜烷可能是鹽湖盆地原油在生物標志物組成上的一個重要特徵。

圖5-6 不同原油中甾萜烷成熟度參數與兩種構型三環萜烷比值的關系圖

2.藿烷系列和伽馬蠟烷

藿烷和藿烯系列是一類代表細菌生源的生物標志物，它在江漢鹽湖盆地的未—低熟油中豐度較高，表徵細菌在鹽湖盆地烴源岩油氣生成過程中起了重要作用。鹽湖盆地未—低熟油中的藿烷系列及伽馬蠟烷的分布與組成特徵較為相似，均表現出C₃₀藿烷和伽馬蠟烷是三萜烷中的優勢組分，C₂₇和C₂₉降藿烷的豐度相對較低(圖5-7)。

Ts和Tm相對組成受制於成熟度和沉積環境的性質，Ts相對豐度低是鹽湖盆地未—低熟油的共同特徵。實際上，高鹽度強還原的沉積環境是不利於Ts形成的。C₃₁～C₃₅升藿烷系列組成中，C₃₅五升藿烷豐度的高低常與沉積環境還原的程度密切相關，在C₃₁、C₃₃和C₃₅升藿烷碳數組成三角圖中(圖5-8)，產自王場油田的重質富硫原油富含C₃₅五升藿烷，它們分布在C₃₅五升藿烷介於40%～50%的范圍內，而其他原油則分布在30%～40%的區間。這一現象揭示出富硫原油形成的環境其還原性強於其他含硫量相對較低的原油，而早期成岩階段硫與有機質結合(分子間或分子內)可能是細菌藿烷四醇骨架得以保存，然後經硫—硫和硫—碳鍵斷裂形成C₃₅五升藿烷的內在原因。

伽馬蠟烷是江漢鹽湖盆地未—低熟油中十分豐富的一類生物標志物，它常是m/z191質量色譜圖上的最高峰。如在王場油田富硫重質原油中，其豐度是C₃₀藿烷的三倍，在其他原油中伽馬蠟烷的豐度與C₃₀藿烷豐度相當(圖5-7)。而我國東部其他非鹽湖相盆地所產的未—低熟油中，伽馬蠟烷的豐度不高，它與藿烷的比值通常小於0.3(王鐵冠等，1995)。這一現象揭示出鹽湖環境適宜於原生動物的生長發育，而且它在鹽湖盆地烴源岩有機質生烴過程中起了重要作用。伽馬蠟烷含量高是江漢鹽湖盆地未—低熟油在生物標志物分布與組成上的又一重要特徵。

圖5-7 江漢鹽湖盆地不同未—低熟油中三萜烷系列分布特徵

圖中G代表伽馬蠟烷(黑峰)

圖5-8 江漢鹽湖盆地不同原油中C₃₁，C₃₃和C₃₅升藿烷相對組成三角圖

在不同生物標志物比值的關系圖中(圖5-9)，姥植比(Pr/Ph)與伽馬蠟烷/C₃₀藿烷和升藿烷指數間存在良好的相關性，表明低的姥植比與高的伽馬蠟烷和強的升藿烷指數的形成具有相似的地質-地球化學條件，而高的鹽度和強還原的沉積環境則是強植烷優勢，高含量伽馬蠟烷以及豐富的C₃₁五升藿烷形成的重要原因。因此，低的Pr/Ph比，高的伽馬蠟烷/C₃₀藿烷以及高的升藿烷指數是判別鹽湖沉積環境及由此環境的烴源岩生成的原油的重要的生物標志物組合。

圖5-9 江漢鹽湖盆地中Pr/Ph與伽馬蠟烷/C₃₀藿烷和升藿烷指數間的關系圖

此外，在所研究的未—低熟油中，普遍檢測到了17(12)-藿烯系列標志物，但其含量相對較低，一般不足藿烷系列的1%，但17(21)藿烯系列在未—低熟油中的普遍存在，更進一步證實這些原油的低成熟性。

3.甾烷

甾烷是一類源於真核生物的生物標志物，C₂₇甾烷和C₂₉甾烷分別對應於低等生物藻類的生源輸入和高等植物生源輸入的貢獻。因此，強的C₂₇甾烷優勢往往指示藻類的貢獻大，而C₂₉甾烷的優勢往往與大量的陸源有機質的貢獻有關。

就江漢鹽湖盆地的未—低熟油而言，普遍都存在C₂₇甾烷的優勢，其相對豐度介於40%～70%之間，而C₂₉甾烷的含量相對較低，一般介於30%～40%之間(圖5-10)，反映出在鹽湖盆地中藻類對生烴的貢獻占據主導地位。實際上，在某一地質時期鹽湖環境得以形成表明當時地表徑流帶來的淡水的影響較小，如果沒有地表徑流的注入或很少注入，盆地中陸源有機質供應就會變得相當饋乏。在這種情況下，鹽湖盆地烴源岩中生烴的主要原始母質就是那些適宜在這一特定沉積環境和生態條件下生存的低等生物如藍綠藻類、硅藻、綠藻、細菌和古細菌等一些耐鹽的生物。由此可見，江漢鹽湖盆地未—低熟油中富含C₂₇甾烷也是由這一特定的沉積環境所決定的。

圖5-10 江漢鹽湖盆地未低熟油甾烷碳數組成三角圖

仔細對比發現，在不同原油中甾烷碳數組成仍存在一定差異。主要表現為富硫的重質原油中特別富含C₂₇甾烷，如王場油田的高硫原油，而且不同原油中C₂₇甾烷相對豐度的變化與正構烷烴的CPI、伽馬蠟烷/C₃₀藿烷和升藿烷指數〔C₃₅/(C₃₁～C₃₅)〕之間存在良好的正相關性，而與Pr/Ph值之間則呈現出負相關性，且相關性均很高(圖5-11)。這一現象更進一步佐證了鹽湖盆地原油中甾烷碳數組成特徵不是一個孤立的現象，烴源岩形成的環境的性質及由此環境決定的古生態條件是控制原油甾烷碳數組成的內在原因。

圖5-11 江漢鹽湖盆地未—低熟油中C₂₇/C₂₉甾烷比值與其他生物標志物參數間的關系圖

三、生物標志物絕對濃度

為了比較不同原油中各類生物標志物濃度的差異，藉助於內標化合物，分別計算了所研究的幾個原油中藿烷、伽馬蠟烷、三環萜烷和甾烷以及單芳甾烷絕對濃度，圖5-12則是不同原油中各類生物標志物絕對濃度變化特徵。由此可以看出，產自光明台和廣華油田潛一段的典型未成熟油中，各類生物標志物的濃度均較高，而在成熟度相對較高的原油中(仍屬低成熟油)各類物標志物的濃度則明顯下降，尤其是藿烷和單芳甾烷系列，這一現象反映出未成熟原油是一種特殊成因的原油，由於它是有機質在熱演化早期階段由生物類脂物直接生成的，沒有受到後期由乾酪根熱降解的生烴稀釋的影響，因而其中所包含的具有成因意義的各類生物標志物的濃度就高；而對於成熟度較高的原油而言，其中不但含有由生物類脂物直接生成的各類生物標志物，同時也包含一部分乾酪根中由低活化能基團轉變來的烴類物質，因而其濃度相對較低。因此，未成熟油中各類生物標志物濃度高，也是由其成熟度決定的。

值得注意的是取自王場油田的兩個特別富含硫的重質原油中，除伽馬蠟烷外的各類生物標志物的濃度異常的低，與具有相當演化程度的原油相比，其各生物標志物濃度只有1/4～1/20，取而代之的是這類原油的芳烴餾分中存在豐富的各類有機硫化物，其中包括一些含硫的藿烷和甾烷(見第三節)。由此可以推測，這些富硫原油各類生物標志物的濃度異常低不是一個偶然現象，而可能暗示了硫在早期成岩階段與有機質結合形成了大量的含硫大分子。含硫大分子的形成降低了那些含氧基因的生物前身物直接經脫官能團形成相應生物標志物的概率，結果導致生物標志物的濃度下降。同時它給我們提供的另一重要信息是硫與有機質發生鍵合的時間可能早於生物類脂物的脫官能團作用，或者是在這一階段硫與有機質發生鍵合較生物類脂物的脫官能團作用更容易進行。

圖5-12 江漢鹽湖盆地不同未—低熟油中各類生物標志物濃度的變化特徵

1—潛深10井；2—明斜4-2井；3—廣27井；4—王14井；5—王31-12井；6—王31-6井；7—王8-1井；8—潭34井；9—王4-5-1井；10—潛深5井；11—王3井

如上所述，不同原油中各類生物標志物的濃度存在明顯差異，那麼究竟是什麼因素控制了不同原油中各類生物標志物的濃度變化呢？圖5-13是所研究的原油中C₂₉20S/(20S+20R)成熟度參數與各類生物標志物濃度間的關系圖。除了上述王場油田兩個原油外，它們之間存在良好的負相關性，突出表現為未成熟原油中各類生物標志物的濃度明顯較其他原油中高，反映出它是一個特殊成因類型的原油。因此，完全有可能依據原油中各類標志物的絕對濃度來判斷原油的成熟度，而且結論可能更加可靠。有研究表明，當成熟原油受到微量未熟瀝青的浸染時，其生物標志物成熟度參數就會顯示出低成熟性，但此時如果有該原油中各類生物標志物絕對濃度的信息就不難澄清浸染這一問題，因為微量的浸染不會掩蓋成熟原油中各類生物標志物絕對濃度低這一基本事實。

圖5-13 江漢鹽湖盆地原油中C₂₉20S/(20S+20R)

與各類生物標志物絕對濃度間的關系

⑤ 尋找產後抑鬱症的生物標志物

預防產婦精神疾病，特別是產後抑鬱症(PPD)，有可能帶來深遠的個人和 社會 結局。越來越多的證據表明，母親的心理 健康 會顯著影響孩子的身體、智力和 情感 發展。產後抑鬱症已被證明會導致暴露兒童的智商降低、語言發展緩慢、注意力缺陷/多動障礙的發病率增加，以及出現行為問題和精神疾病的風險增加。

此外，不良童年經歷(ACE)研究發現，童年時期遭受虐待或家庭功能障礙之間存在強烈的分級關系，而這反過來又與導致成人死亡的多種風險因素有關。ACE研究對家庭中的精神障礙進行了篩查，但許多其他的ACE可能與不良的孕產婦精神 健康 有關，包括葯物濫用、離婚和家庭虐待率的增加。

總之，以孕產婦心理 健康 為目標可以改善家庭中每個人的心理和身體結果，並有可能改善整個社區的狀況。雖然改善孕產婦心理 健康 比預防產後抑鬱症更重要，但如果從預防產後抑鬱症開始，我們至少可以改善母親及其子女的認知和心理 健康 結果。

產後抑鬱症的危險因素

那麼我們如何預防產後抑鬱症呢?

一種可能是，識別在個體水平上強烈預測PPD的標志物或因素，最好是在症狀出現之前。這些統稱為生物標志物：可測量的物質，其存在可指示或預測疾病的發病和結局。

PPD可能是比較容易研究的精神疾病之一，因為你可以識別高危人群並預測疾病何時發生。如果有100個孕婦，其中大約10到15個會在分娩後的最初幾周變得抑鬱。如果這些孕婦有情緒障礙病史，並且沒有服用精神葯物，這個比例甚至更高。通過追蹤孕婦，同時收集潛在的生物標記物，然後確定誰在產後生病，就可以確定預測日後疾病的生物標記物。

有許多因素與PPD的發展相關，例如，懷孕前有精神病史，有包括PPD在內的精神疾病家族史，以及懷孕時抑鬱，這些都與PPD的發展有關。這些都增加了患PPD的幾率，但具體個體的確切風險很難量化。這同樣適用於各種環境風險因素，如 社會 經濟地位、不良生活事件和產科結果(如早產)。作為精神 健康 提供者，我們可以在患者中篩查這些因素，並知道一個人的個人或家族病史增加了風險，但我們不能預測她是否會患產後抑鬱症。

要實現更個性化的預測，也許最有希望的PPD生物標志物是表觀遺傳學。結合環境影響和基因功能，表觀遺傳學檢測DNA的變化，這些變化不會改變DNA序列本身，但它們會開啟或關閉基因的功能。

這一領域的很多文獻都集中在DNA甲基化上，它可以被壓力、葯物使用和激素等環境因素改變。表觀遺傳改變有可能解釋一些精神疾病，這可能是環境壓力觸發的潛在生物易感性的結果。

就產後抑鬱症而言，一種可能是懷孕期間的激素變化導致特定基因的表觀遺傳變化，這些基因要麼是產後抑鬱症的標志，要麼是潛在原因。

尋找個性化生物標志物

Jennifer L. Payne及同事發表了一系列研究，確定了PPD的2個表觀遺傳生物標志物。在第一篇文章中，研究者最初在小鼠的海馬中發現了對高劑量雌激素有反應的基因位點。他們將這些基因位點與患有情緒障礙的孕婦血液樣本中的DNA甲基化差異進行交叉參照，這些孕婦在孕期和產後都進行了前瞻性隨訪。

TTC9B和HP1BP3基因的確切功能目前尚不清楚，但生物信息學分析表明，兩者都可能參與介導大腦突觸可塑性，並與雌激素信號傳導有關。有趣的是，沒有HP1BP3基因功能的小鼠表現出母性關愛受損，導致幼鼠存活率急劇下降，這表明該基因在母性行為中發揮作用。進一步研究這兩個基因的功能及其在PPD中的作用，可能最終有助於闡明PPD的生物學基礎。

總結性思考

研究者正在更大的樣本中驗證這些生物標記物，並檢查當生物標記物的預測與產後精神病學的實際情況不匹配時，可能涉及哪些因素。

下一個重要的科學步驟是嘗試預防研究。當女性在懷孕期間有這些生物標記物時，產後抑鬱症是否可以預防？或者有了這些生物標記物，產後抑鬱症的發展就不可避免嗎？如果產後抑鬱症可以預防，是否有一些干預措施比其他措施更有效？

⑥ （五）生物標志物色譜-質譜分析

1.基本原理

生物標志物是指發現於地質體中的化學性質穩定、碳骨架結構具有明顯生物起源特徵的有機化合物。如甾類和萜類化合物烷。這類生物標志化合物一般用色譜-質譜（GC-MS）或色譜-質譜-質譜（GC-MS-MS）連用儀分析鑒定，這種連用儀的特點是充分發揮GC的高分離效能和MS的高鑒別能力之特長，這樣即使有些化合物分不開，靠質量碎片也能把其鑒別出來。

樣品注入GC氣化室，氣化後隨載氣進入毛細柱，分離成的單一組分，依次進入MS離子源。當化合物進入離子源時，用能量為70eV或低於70eV的電子束轟擊，化合物就會失去一個電子變成等質量的分子離子，不同質量的分子離子或碎片離子（A⁺、B⁺、C⁺等）可在多個軌道中運行，經離子光學系統將其聚焦成具有一定速度的離子束，射入連續改變磁場強度的質量分析器，使具有不同質量的離子按從小到大的順序進行方向、能量聚焦，並通過收集狹縫射到電子倍增器上，放大後被計算機採集下來，經數據系統處理，即可得到定性用的質譜圖或質量碎片圖。

2.樣品要求

測定甾烷、萜烷的飽和烴組分，應按有機質族組分柱層析分析方法獲取；當正構烷烴含量高時，會影響檢測效果，應採用尿素絡合或分子篩除去。

色譜進樣方式為樣品直接或用溶劑稀釋後分流或無分流進樣。質譜離化方式為電子轟擊；解析度大於500 或全質量范圍為一個質量單位，掃描方式為全掃描或多離子檢測（MID）。

3.地質應用

色譜-質諧分析鑒定所提供的萜烷、甾烷有機地化指標，是目前公認的可靠和有效的有機地化參數，主要用於生油岩評價（類型、成熟度）、油源對比、原油運移、生物降解、原油類型的劃分、沉積環境的研究等方面，都取得了明顯效果，有效地指導了油氣勘探工作。

⑦ 生物標志化合物

分子有機地球化學是從分子級水平探討地質體中有機分子化合物演化規律的學科，它是有機地球化學學科的重要分支。目前研究已經證實，地質體中有機質的豐度和組成，特別是分子標志物(或生物標志化合物)組成均與原始生物的種屬和地區氣候變化密切相關^{［126，127］}。生物體死亡埋藏後有機質的演化又受控於沉積成岩環境，如鹽度、氧化還原條件、pH值、粘土礦物的催化作用等。有機生物標志化合物在地質體中發生一系列化學反應，包括氧化、還原、芳構化、異構化、裂解、縮合以及發生於化合物官能團上的許多反應，這些化學反應的速率、反應產物的結構和演化模式取決於上述控制條件。因此，有機地球化學家可以應用生物標志化合物的分布特徵、結構演化模式及其參數變化識別地質體中有機質的成熟度、生物輸入源、沉積古環境，進行油/油與油/源對比並成功地應用於油氣勘探實踐中。

長期以來，石油地球化學文獻中，生物標志化合物主要用來作為成油母質來源、油源對比、成熟度和生物降解作用等方面的研究標志，而對於生油岩沉積時期，生物標志物的古沉積環境意義，則相對較少論及^［128］。運用生物標志化合物判別沉積環境是有機地球化學家和沉積學家長期以來探求的目標。國內外已有不少研究成果^［129］。近年來研究表明，沉積環境中氧化還原條件的變化反映在特徵生物標志化合物上。例如，缺氧環境可能具有高含量的28，30-二降藿烷^［130］，25，28，30-三降藿烷^［131］和C₃₅αβ藿烷^［132］(Petersetal.，1991)

根據解啟來、陳多幅等人^［133］對松桃地區冷泉碳酸鹽岩———菱錳礦礦石的正構烷烴、類異戊二烯烴、甾和萜類等生物標志化合物特徵的較為詳細的研究成果，菱錳礦礦石和圍岩———碳質頁岩具有以下有機地球化學特徵:

1.正構烷烴

菱錳礦礦石的正烷烴以中、低碳數為主，呈單峰分布，碳數范圍主要介於nC₁₄～nC₂₁，nC₂₁之後的高碳數正烷烴含量甚低，主峰碳為nC₁₆或nC₁₇，無奇偶優勢。菱錳礦石和圍岩碳質頁岩nC₂₀之後的正烷烴豐度很低。

2.類異戊二烯烷烴

菱錳礦石和圍岩中均檢測到異十六烷(iC₁₆)，降姥鮫烷(iC₂₁)，姥鮫烷(Pr)、植烷(Ph)和異二十一烷(iC₂₁＞)的類異戊二烯烴豐度很低。

3.萜烷和甾烷

菱錳礦礦石和圍岩中均檢測豐富的三環萜烷和五環萜烷.三環萜烷在地質體中抗生物降解能力強和具較高的熱穩定性。碳數介於C₁₉～C₂₉，主峰碳均為C₂₁，從C₂₆開始的三環萜烷具有兩個差向異構體，且豐度相當。此外，還檢測出C₂₉Ts和C₃₀重排藿烷以及γ－蠟烷，但其豐度均較低。γ－蠟烷的豐度相當於C30升藿烷22R構型的豐度，γ－蠟烷/C₃₀藿烷比值為0.09～0.13。

甾烷在樣品中的含量很低，致使m/z217的質量色譜圖強度很弱，但仍表現為C27甾烷優勢，亦反映出該時期藻類的貢獻。