生物成因和非生物成因甲烷
编号：337
稿件编号：2106 访问权限：私有
更新：2021-06-19 12:49:45
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口头报告
摘要
甲烷有生物成因和非生物成因两种，对二者的区分可为研究地表甲烷的形成机制和寻找地外生命提供重要的线索。碳氢同位素及近几年发展的甲烷团簇同位素是区分甲烷成因的重要工具，而甲烷形成的动力学模型是理解并定量研究这些同位素效应的关键。尽管学界已发展了几个不同的动力学模型，但这些模型在解释甲烷同位素成分时仍存在重大缺陷。基于前人对甲烷形成机制的认识，我们为定量研究生物和金属催化二氧化碳形成甲烷过程的同位素效应发展了特定同位素体动力学分析的新模型，并通过蒙特卡洛技术和两个实验结果限定了模型所涉及的同位素效应及所对应化学反应的可逆度。研究结果显示，生物成因和非生物成因甲烷所对应的化学反应可逆度相同，它们巨大的同位素组成差异来自于氢原子源区的不同。生物成因甲烷的氢来自于生物酶中与碳或硫相连的氢原子，而非生物成因甲烷的氢来自于金属或矿物表面吸附的氢原子。氢原子源区的差别导致非生物成因甲烷与生物成因甲烷相比更亏损12CH2D2团簇同位素。尽管真实环境的复杂性可能会模糊生物和非生物成因甲烷同位素组成的差别，但我们提出的新模型为不同成因甲烷的同位素组成提供了一个统一的基于分子水平的解释机制。
稿件作者
曹晓斌
南京大学
鲍惠铭
南京大学
彭永波
南京大学
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