来源于古菌或细菌的甘油二烷基甘油四醚类化合物(GDGTs)是有机地球化学领域研究的热点之一,基于其分布的古环境指标(如TEX86、MBT、CBT和BIT等)在海洋和陆地古气候定量重建中具有重要作用。目前土壤和湖泊中的GDGTs研究正被广泛开展,然而对我国北方地区GDGTs的报道还比较少,而且前人研究的重点是针对GDGTs的古温度和p H指标。为探究这一地区土壤和湖泊中的GDGTs分布及其潜在的古环境指示意义,本论文利用高效液相色谱-大气压化学电离-质谱(HPLC-APCI-MS)技术重点调查了我国北方土壤以及青藏高原东北部多个内陆湖泊中GDGTs的分布,并分析了它们与多种环境因子的关系,以期为该新兴生物标志物在我国西北干旱半干旱地区和青藏高原的古环境研究提供可信的地球化学机制认识。土壤研究结果表明:(1)水分条件是影响我国北方土壤GDGTs分布的一个主要因素:在黄土高原及其周边地区土壤中,支链GDGTs(b GDGTs)环化指数(CBT)与土壤水含量或年平均降雨量有很好的负相关关系,表明土壤湿度可能对干旱-半湿润地区b GDGTs的CBT指标具有控制作用;青海湖和柴达木盆地现代土壤中表示b GDGTs与奇古菌醇(奇古菌的特征GDGT)比值的BIT指标与土壤水含量正相关,因此BIT可能可以用来指示土壤泥炭沉积的古湿度变化。(2)温度和p H对b GDGTs分布也具有重要影响:从黄土高原到东北地区,前人提出的基于b GDGTs分布的MBT’/CBT温度指标和中国逐步选择回归方程(SSM方程)重建的温度均与气象站温度反相关,不能反映实际温度的变化;但新提出的基于5-甲基b GDGTs及其6-甲基异构体的MBT’5ME和Index 1指标以及MATmr和MATmrs方程计算的温度与气象站温度和实测土壤温度有较好的正相关关系,能够较好的指示温度的变化;另外,基于5-甲基和6-甲基b GDGTs的新p H指标CBT’在整个区域内与土壤p H的相关性较好,可能可以用来示踪过去土壤p H变化。湖泊研究结果显示,湖水深度、盐度和温度等参数均会对GDGTs分布产生重要影响。(3)青海湖深水区沉积物中古菌类异戊二烯GDGTs(i GDGTs)可能主要来自于水生奇古菌,因此TEX86指标可能适用于重建深水湖泊的水体古温度。早期被认为是陆地来源的湖泊沉积物中的b GDGTs在青海湖中也有自生贡献,因此青海湖沉积物中的b GDGTs不能用来重建周边陆地土壤古环境。(4)奇古菌醇相对含量(%cren)在青海湖表层沉积物中随采样处原位水深的增加显著增高,且在青海湖和Clarkia湖沉积序列中与其他指标反映的水深同步变化,可能是古水文研究中一个有效的重建水深的指标。(5)青海湖地区和柴达木盆地湖泊表层沉积物和水体悬浮物中盐度指标ACE与湖水盐度显著相关,表明ACE可能适用于内陆湖泊古盐度重建。(6)基于以上对湖泊GDGTs现代过程的认识,我们根据青海湖钻孔中全新世以来的GDGTs分布重建了湖水温度和水文的演化历史,结果显示青海湖在晚全新世湖面较高盐度较低,而在早全新世湖面较低盐度较高。另外,TEX86温度记录与%cren水深指标在1~4 ka BP反相变化,可能反映了干旱半干旱地区温度导致的蒸发量变化对区域有效湿度的作用。本论文的研究结果表明我国北方土壤和湖泊中不同的GDGTs组合分布敏感的响应了不同的环境参数的变化,尤其是水文环境的变化,因此GDGTs是该区域古环境重建的有力工具。