湖泊沉積物溶解性有機質熒光特征及其生物有效性研究.pdf

1、本論文以烏梁素海和洱海為研究對象，利用三維熒光光譜技術、XAD-8樹脂分離技術以及室內培養(yǎng)方法，對湖泊沉積物溶解性有機質（DOM）熒光特征、影響因素以及生物有效性等方面開展了較為系統(tǒng)的研究，這對湖泊水污染控制與富營養(yǎng)化治理具有重要指導意義。主要的研究結論如下：
　　1.采用三維熒光光譜（3DEEM）技術研究了烏梁素海沉積物DOM的結構組成特征。結果表明，烏梁素海沉積物DOM出現六種熒光峰，代表類富里酸物質和類蛋白物質，且不同湖區(qū)沉

2、積物DOM結構組成具有一定差異性。烏梁素海沉積物DOM的熒光指數處于1.74～1.96之間，即其DOM來源具有陸源和內源的雙重特性，其中陸源主要來自西部河套灌區(qū)農田退水輸入，內源主要來自蘆葦等大型挺水植物死亡腐爛分解。因此，控制河套灌區(qū)農田退水排入以及抑制蘆葦等挺水植物大量生長是保護烏梁素海生態(tài)環(huán)境和控制其富營養(yǎng)化的有效措施。
　　2.利用3DEEM技術研究外加葡萄糖對洱海沉積物DOM釋放及轉化的影響以及DOM的光譜特征變化。培養(yǎng)

3、試驗設4個處理（C1、C2、C3、C4），ρ(葡萄糖)分別為0、50、100和200 mg·L-1。結果表明：①洱海沉積物DOM出現類蛋白熒光峰和類富里酸熒光峰，并且熒光峰位置在1~8 d呈“藍移”現象，8~17 d呈“紅移”現象。②紫外區(qū)與可見區(qū)類富里酸（A和C峰）隨培養(yǎng)時間延長逐漸升高，其中C4處理的A峰熒光強度小于C1處理；在培養(yǎng)初期C4處理的C峰熒光強度小于C1處理，培養(yǎng)后期則相反。③隨著培養(yǎng)時間延長，上覆水中類蛋白熒光強度呈“

4、單峰”曲線變化，其峰值均出現在培養(yǎng)后第8天，在整個培養(yǎng)過程中，類蛋白熒光強度均表現為C4處理>C1處理。在微生物調節(jié)作用下，外加葡萄糖可促進洱海沉積物DOM轉化，使部分DOM轉變?yōu)轭惿彼?、類酪氨酸等類蛋白物質。
　　3.不同pH值條件下（pH=2、4、6、8、10、12）培養(yǎng)洱海沉積物，利用3DEEM技術研究了其DOM培養(yǎng)前后熒光光譜特征變化。結果表明：①培養(yǎng)前，洱海沉積物DOM類富里酸熒光峰在pH（2~8）發(fā)生“紅移”，pH（

5、8~12）時發(fā)生“藍移”，熒光強度A峰＞C峰，類富里酸熒光物質受pH影響不大，這與其結構復雜且不易降解有關。②培養(yǎng)前，洱海沉積物DOM類酪氨酸物質受pH值影響較大，熒光強度B1峰＞B2峰，這與其結構不穩(wěn)定、易降解及其酚羥基解離pH范圍有關。③培養(yǎng)后，洱海沉積物DOM可見區(qū)與紫外區(qū)類富里酸熒光強度比培養(yǎng)前分別降低了34.1%，32.22%，可見區(qū)與紫外區(qū)類酪氨酸熒光強度較培養(yǎng)前升高了57.06%，86.65%，即洱海沉積物DOM在培養(yǎng)后部

6、分類富里酸物質逐漸降解為易被微生物利用的類酪氨酸物質，且在偏堿性（pH=8）環(huán)境條件下轉化最為明顯，沉積物DOM組成結構的轉化對湖泊水污染與富營養(yǎng)化具有重要指導意義。
　　4.選擇烏梁素海和洱海沉積物樣品，利用 XAD-8樹脂分離和3DEEM技術，在室內培養(yǎng)條件下，研究了其溶解性有機氮（DON）不同組分的藻類可利用性。結果表明：①DON分組后，湖泊沉積物DON及DOC平均損失低于5%，即XAD-8樹脂分離技術可以用于湖泊沉積物DO

7、N的分組研究。②通過3DEEM分析，湖泊沉積物DON親水組分以類蛋白質為主，疏水組分以類腐殖質為主。③親水組分培養(yǎng)條件下，來自烏梁素海和洱海沉積物DON處理，其藻類生長分別呈“S”型曲線和直線上升趨勢，最大藻密度分別達到535.5×104個·mL-1和709.5×104個·mL-1；其ρ(DON)均呈顯著降低趨勢，培養(yǎng)后ρ(DON)分別降低了2.46 mg·L-1和2.98 mg·L-1，表明湖泊沉積物親水DON組分是藻類可利用的有機氮