地下油藏中的生物降解机制仍然存在争议。基于地下油藏中通常缺乏氧气的前提,越来越多的研究开始认为厌氧生物降解机制是地下油藏中的主要生物降解机制,但这一论断尚缺乏可靠、直接的证据。
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朱钢添副教授团队选取南襄盆地泌阳凹陷原油作为研究对象,通过气相色谱-质谱(GC-MS)、全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC/ToF-MS),系统分析了一系列母源关系接近但生物降解等级不同的原油样品中的甾烷酸分布。GC-MS分析结果表明,在未降解和低降解等级的原油样品中,未检出甾烷酸信号,只有在生物等级较高(规则甾烷开始发生明显降解)的原油样品中才能检测到甾烷酸,说明该类酸性生物标志物是甾烷的生物降解产物(图1)。

图1、生物降解原油中 “延长型”甾烷酸色谱图
利用全二维气相色谱-飞行时间质谱分析技术,研究团队获得了这些甾烷酸的质谱图。基于质谱碎片“拼接”甾烷酸分子结构,发现这些甾烷酸与已报道的甾烷酸相比,具有异常高的碳数,最高碳数达到32。而本研究中被生物降解的规则甾烷的碳数分布是27~29,这意味着甾烷在被微生物氧化形成甾烷酸的过程中发生了碳链延长。进一步对比甾烷酸及其对应的甾烷前体分子结构,发现甾烷在被生物降解形成甾烷酸过程存在侧链末端延长1~3个亚甲基单元的现象。

图2、全二维气相色谱-飞行时间质谱碎片离子结构解析
富马酸加成是广泛存在的烃类厌氧生物降解机制之一。在该机制中,烃类分子通过加成到富马酸被激活,所产生的初级代谢物最鲜明特征是其碳链相对于母体烃的延长。但目前仅在实验室模拟降解实验中检测出这类代谢物分子标志化合物,在油藏降解原油中尚未报道此类碳链延长的标志物。研究团队发现的“延长型”甾烷酸预示着油藏中甾烷可能通过富马酸加成被微生物氧化,即甾烷D环的侧链末端被激活而发生碳链延长反应。
本研究首次基于生物标志物证据提出油藏中烃类生物降解存在富马酸加成机制,也进一步证实了油藏生物降解过程更可能是厌氧微生物主导。

图3、油藏中甾烷的可能降解机制
该研究成果发表于国际著名地球化学期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上,第一作者为cos成人视频
(武汉)cos成人视频
博士研究生谢灿,通讯作者为朱钢添副教授。合作者还包括cos成人视频
(武汉)侯宇光副教授,澳大利亚国立大学Jochen J. Brocks教授。
论文信息:Xie, C., Zhu, G.*, Hou, Y., Brocks, J.J., 2025. Steroid acids with extended side chains and fumarate addition in reservoirs. Geochimica et Cosmochimica Acta 407, 105–120.
原文链接://doi.org/10.1016/j.gca.2025.08.043