湖泊沉積物溶解性有機(jī)質(zhì)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(duì)象，利用三維熒光光譜技術(shù)、XAD-8樹(shù)脂分離技術(shù)以及室內(nèi)培養(yǎng)方法，對(duì)湖泊沉積物溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）熒光特征、影響因素以及生物有效性等方面開(kāi)展了較為系統(tǒng)的研究，這對(duì)湖泊水污染控制與富營(yíng)養(yǎng)化治理具有重要指導(dǎo)意義。主要的研究結(jié)論如下：
　　1.采用三維熒光光譜（3DEEM）技術(shù)研究了烏梁素海沉積物DOM的結(jié)構(gòu)組成特征。結(jié)果表明，烏梁素海沉積物DOM出現(xiàn)六種熒光峰，代表類(lèi)富里酸物質(zhì)和類(lèi)蛋白物質(zhì)，且不同湖區(qū)沉

2、積物DOM結(jié)構(gòu)組成具有一定差異性。烏梁素海沉積物DOM的熒光指數(shù)處于1.74～1.96之間，即其DOM來(lái)源具有陸源和內(nèi)源的雙重特性，其中陸源主要來(lái)自西部河套灌區(qū)農(nóng)田退水輸入，內(nèi)源主要來(lái)自蘆葦?shù)却笮屯λ参锼劳龈癄€分解。因此，控制河套灌區(qū)農(nóng)田退水排入以及抑制蘆葦?shù)韧λ参锎罅可L(zhǎng)是保護(hù)烏梁素海生態(tài)環(huán)境和控制其富營(yíng)養(yǎng)化的有效措施。
　　2.利用3DEEM技術(shù)研究外加葡萄糖對(duì)洱海沉積物DOM釋放及轉(zhuǎn)化的影響以及DOM的光譜特征變化。培養(yǎng)

3、試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理（C1、C2、C3、C4），ρ(葡萄糖)分別為0、50、100和200 mg·L-1。結(jié)果表明：①洱海沉積物DOM出現(xiàn)類(lèi)蛋白熒光峰和類(lèi)富里酸熒光峰，并且熒光峰位置在1~8 d呈“藍(lán)移”現(xiàn)象，8~17 d呈“紅移”現(xiàn)象。②紫外區(qū)與可見(jiàn)區(qū)類(lèi)富里酸（A和C峰）隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)逐漸升高，其中C4處理的A峰熒光強(qiáng)度小于C1處理；在培養(yǎng)初期C4處理的C峰熒光強(qiáng)度小于C1處理，培養(yǎng)后期則相反。③隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，上覆水中類(lèi)蛋白熒光強(qiáng)度呈“

4、單峰”曲線(xiàn)變化，其峰值均出現(xiàn)在培養(yǎng)后第8天，在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，類(lèi)蛋白熒光強(qiáng)度均表現(xiàn)為C4處理>C1處理。在微生物調(diào)節(jié)作用下，外加葡萄糖可促進(jìn)洱海沉積物DOM轉(zhuǎn)化，使部分DOM轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)色氨酸、類(lèi)酪氨酸等類(lèi)蛋白物質(zhì)。
　　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(shù)研究了其DOM培養(yǎng)前后熒光光譜特征變化。結(jié)果表明：①培養(yǎng)前，洱海沉積物DOM類(lèi)富里酸熒光峰在pH（2~8）發(fā)生“紅移”，pH（

5、8~12）時(shí)發(fā)生“藍(lán)移”，熒光強(qiáng)度A峰＞C峰，類(lèi)富里酸熒光物質(zhì)受pH影響不大，這與其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易降解有關(guān)。②培養(yǎng)前，洱海沉積物DOM類(lèi)酪氨酸物質(zhì)受pH值影響較大，熒光強(qiáng)度B1峰＞B2峰，這與其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、易降解及其酚羥基解離pH范圍有關(guān)。③培養(yǎng)后，洱海沉積物DOM可見(jiàn)區(qū)與紫外區(qū)類(lèi)富里酸熒光強(qiáng)度比培養(yǎng)前分別降低了34.1%，32.22%，可見(jiàn)區(qū)與紫外區(qū)類(lèi)酪氨酸熒光強(qiáng)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(lèi)富里酸物質(zhì)逐漸降解為易被微生物利用的類(lèi)酪氨酸物質(zhì)，且在偏堿性（pH=8）環(huán)境條件下轉(zhuǎn)化最為明顯，沉積物DOM組成結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化對(duì)湖泊水污染與富營(yíng)養(yǎng)化具有重要指導(dǎo)意義。
　　4.選擇烏梁素海和洱海沉積物樣品，利用 XAD-8樹(shù)脂分離和3DEEM技術(shù)，在室內(nèi)培養(yǎng)條件下，研究了其溶解性有機(jī)氮（DON）不同組分的藻類(lèi)可利用性。結(jié)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(shù)脂分離技術(shù)可以用于湖泊沉積物DO

7、N的分組研究。②通過(guò)3DEEM分析，湖泊沉積物DON親水組分以類(lèi)蛋白質(zhì)為主，疏水組分以類(lèi)腐殖質(zhì)為主。③親水組分培養(yǎng)條件下，來(lái)自烏梁素海和洱海沉積物DON處理，其藻類(lèi)生長(zhǎng)分別呈“S”型曲線(xiàn)和直線(xiàn)上升趨勢(shì)，最大藻密度分別達(dá)到535.5×104個(gè)·mL-1和709.5×104個(gè)·mL-1；其ρ(DON)均呈顯著降低趨勢(shì)，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(lèi)可利用的有機(jī)氮