湖泊沉积物溶解性有机质特征变化研究

论文摘要

湖泊富营养化是全球面临的主要水环境问题之一，我国的湖泊富营养化问题较为严重。除外源污染对湖泊富营养化影响较大外，沉积物对其影响也不容忽视，特别是对我国大量的浅水湖泊而言，随着外源污染逐步得到有效控制，沉积物对其富营养化的影响日益受到重视。溶解性有机质（DOM）是湖泊沉积物中生物活性较高的有机组分，其含量和结构等的变化直接影响氮磷等环境行为，对湖泊富营养化有较大的影响。基于此，本论文对湖泊沉积物中溶解性有机质特征及其变化开展了较为系统的研究，开展工作的主要内容和得到的主要结论如下：1.选择洱海、太湖、滇池等湖泊沉积物样品，开展了不同提取剂对DOM提取效果的对比研究，结果表明：在其他条件相同，以纯水、氯化钾、氯化钙溶液为提取剂分别进行DOM提取，纯水提取含量较高、荧光表征更为清晰、结果重现性与稳定性较好；抑菌剂的加入对湖泊沉积物DOM含量变化造成较大偏差，影响最终结果分析，不加抑菌剂效果更好；基于更为真实准确的揭示湖泊沉积物DOM的特征考虑，最终选择用纯水为浸提液不加抑菌剂来提取DOM，并以此为基础提取手段来研究后续湖泊沉积物DOM含量结构分布情况。2.选取洱海、鄱阳湖、巢湖及洞庭湖沉积物样品进行了DOM含量和组成的差异性研究。结果表明，在本研究条件下，不同湖泊沉积物DOM含量呈现出洱海>洞庭湖>鄱阳湖>巢湖的特征，其中洱海含量尤为突出，洞庭湖与鄱阳湖含量相当；洱海沉积物DOM中类腐殖质物质与类蛋白类物质含量均较其他湖泊高，以可见光类腐殖质类物质为最多，洞庭湖、鄱阳湖沉积物DOM中均含较多类腐殖质物质，鄱阳湖沉积物DOM中还有较多的以酪氨酸为代表的类蛋白类物质，洞庭湖类蛋白类物质较少，而巢湖沉积物DOM中类蛋白类物质与类腐殖质类物质均较少；各湖泊DOM来源不同，洱海沉积物DOM主要是生物来源，而其他三个湖泊沉积物DOM则均为陆源与生物来源共同作用的结果，并以陆源输入为主。3.通过对洱海、鄱阳湖以及洞庭湖湖泊沉积物继续进行DOM生物有效研究，结果表明：本研究条件下，湖泊沉积物在培养过程中结构变化显著且较为一致，均主要体现在DOM中类蛋白类物质的不断减少，可能主要是由于酪氨酸或色氨酸的被生物利用所致；DOM生物可利用量占DOM总量的20%-50%；各湖泊生物有效性由大到小依次为：鄱阳湖>洞庭湖>洱海。4.通过对洱海4个季节表层沉积物DOM含量、分布特征与结构的季节性变化的研究表明，洱海沉积物DOM含量季节性变化与其相应水质条件密切相关，呈现较好的正负相关性；洱海沉积物DOM结构的季节性更替变化主要表现在南部冬季可见光类腐殖质的增多及类蛋白类物质的消失；洱海沉积物DOM四季主要来源均为生物来源，可能由于生物因素的干扰影响，导致其有小幅度的季节变化，冬夏两季单一简单，春秋两季相对多元复杂。5.选取洱海7个采样点沉积物DOM样品进行不同组分的差异性研究，结果表明：洱海沉积物DOM可分出四个组分，疏水酸性组分（HOA）、疏水碱性组分（HOB）、亲水组分（HIM）、亲水中性组分（HON），不含酸不溶组分（AIM）；洱海沉积物DOM中各组分平均含量呈现出HON>HIM>HOA>HOB趋势，而各组分结构复杂程度呈现HOA>HON>HIM>HOB特征规律；洱海沉积物DOM以亲水性物质组分为主，还有结构复杂的HOA及少量结构简单的HOB，不同点位之间主要差异为HON与HIM含量、比例关系及结构的不同所致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 DOM含量、来源与结构组成
• 1.2.2 DOM与湖泊富营养化
• 1.3 课题来源
• 1.4 研究内容
• 2 实验材料及方法
• 2.1 采样区概况
• 2.2 样品采集与预处理
• 2.3 实验试剂与仪器
• 2.3.1 实验试剂
• 2.3.2 实验仪器
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 沉积物理化组成及检测方法
• 2.4.2 沉积物DOM光谱学分析测定
• 2.4.3 沉积物DOM分组方法
• 2.5 数据处理方法
• 3 DOM提取方法研究
• 3.1 研究目的
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 提取方法对湖泊沉积物DOM含量影响
• 3.3.2 提取方法对湖泊沉积物DOM组成影响
• 3.4 小结
• 4 湖泊沉积物DOM组成及来源研究
• 4.1 研究目的
• 4.2 实验设计
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 洱海沉积物DOM特征
• 4.3.2 鄱阳湖沉积物DOM特征
• 4.3.3 巢湖沉积物DOM特征
• 4.3.4 洞庭湖沉积物DOM特征
• 4.3.5 湖泊沉积物DOM差异分析
• 4.4 小结
• 5 湖泊沉积物DOM生物有效性研究
• 5.1 研究目的
• 5.2 实验设计
• 5.3 结果分析
• 5.3.1 含量变化
• 5.3.2 DOM组成变化
• 5.4 小结
• 6 洱海沉积物DOM季节变化规律及其各组分特征变化研究
• 6.1 研究目的
• 6.2 实验设计
• 6.2.1 洱海沉积物DOM季节性变化规律研究
• 6.2.2 洱海沉积物DOM各组分特征变化研究
• 6.3 结果分析
• 6.3.1 洱海沉积物DOM含量及荧光特征的季节性差异
• 6.3.2 洱海沉积物DOM各组分特征差异性分析
• 6.4 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢