高原湖泊沉積物溶解性有機氮(DON)特征及其與流域間變化.pdf

1、本文以高原典型湖泊為例，基于環(huán)境放射性核素（210Pb和137Cs）計年法確定沉積年代，通過對氮形態(tài)歷史演變及溶解性有機氮（DON）累積和來源特征進行研究，揭示了DON累積演變特征與湖泊流域間響應(yīng)關(guān)系；通過比較不同營養(yǎng)水平高原湖泊（程海、洱海、滇池、瀘沽湖）表層沉積物DON含量、組分及分布特征，分析了DON對水質(zhì)的指示意義，并探討了高原湖泊DON的環(huán)境影響因素，以期為預(yù)測湖泊水環(huán)境變化和治理湖泊富營養(yǎng)化提供理論依據(jù)。獲得的主要研究結(jié)果如

2、下：
　　(a)：程海沉積物平均沉積速率為0.20cm/a；沉積物顆粒以細粉砂為主，具體表現(xiàn)為細粉砂>粘粒>粗粉砂>砂質(zhì)；沉積物平均粒徑在人類活動和自然沉積作用的共同影響下，表現(xiàn)為18世紀70年代之前，粒徑變化不大，18世紀70年代到20世紀50年代，呈波動性變化，20世紀50年代之后，呈明顯增大趨勢。程海不同湖區(qū)TOC、TN、C/N、TP均呈現(xiàn)南部>中部>北部的變化趨勢，其中，南部湖區(qū)沉積物有機質(zhì)和氮來源于外生藻源和自生藻源，而

3、北部和中部湖區(qū)來源于沉水植物和自生藻類的共同作用。程海沉積物中 TOC、TN、TP及 OM均與粒徑31-63μm呈顯著正相關(guān)，與粒徑＜2μm呈顯著負相關(guān)，表明 TOC、TN、TP、OM主要吸附在粗粉砂顆粒中。自18世紀70年代以來，受人類活動和湖泊環(huán)境共同影響，沉積物氮形態(tài)變化趨勢和平均粒徑一致
　　(b)：云南高原湖區(qū)湖泊沉積物DON含量范圍為12~120mg/kg，沉積物DON結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，分子量相對較大，污染程度較為嚴重，其

4、污染來源多來自湖內(nèi)自身生物源。類腐殖質(zhì)熒光強度同營養(yǎng)指數(shù)TLI存在明顯的線性正相關(guān)，而類蛋白熒光強度同營養(yǎng)指數(shù)TLI存在較為明顯的線性負相關(guān)關(guān)系，表明可通過對類腐殖質(zhì)和類蛋白物質(zhì)檢測來預(yù)測高原湖泊富營養(yǎng)化爆發(fā)風險。程海與洱海沉積物DON各熒光組分C1、C2、C3之間存在顯著正相關(guān)（R2=0.55,P＜0.05），說明在湖泊富營養(yǎng)化演化過程中，中營養(yǎng)水平階段湖泊泊沉積物DON組分特征與營養(yǎng)指數(shù)之間有較好的相關(guān)性，能更好的指示富營養(yǎng)化水平。

5、
　　(c)：20世紀80年代以前，瀘沽湖瀘沽湖沉積物DON SUV254、A253/A203、Sr均大于程海，表明其分子腐殖化程度和苯環(huán)官能團比程海高，有著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，脂肪鏈物質(zhì)較少主要為大分子物質(zhì)。80年代后期程海程海流域率先得到有利的發(fā)展，人口增長速度明顯比瀘沽湖加快，程海沉積物DON分子腐殖化程度加重，羰基、羧基、羥基、酯類等物質(zhì)增加，大分子物質(zhì)不斷增多。05年后期國家對高原湖泊的有效治理，使得湖泊沉積物DON受內(nèi)外源

6、周期性影響。
　　(d)：未加汞光照條件下，洱海上覆水DON含量隨光照時間延長呈波動上升趨勢，NH4+與DON含量呈顯著負相關(guān)（R2=0.94，P＜0.05），即NH4+與DON之間存在相互轉(zhuǎn)化，且光照可能促進了NH4+向DON的轉(zhuǎn)化；加HgCl2后實驗組與對照組SUVA254（1.78、1.85）、A253/A203（0.346、0.344）、E2/E3（5.848、5.772）及SR（1.03、1.14）均值差別不大，未加Hg

7、Cl2實驗組較對照組SUVA254、A253/A203、E2/E3值有一定差別，表明光照主要是通過微生物作用，進而影響DON特征，表現(xiàn)為光照增強了DON芳香環(huán)取代基結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，并且使得羰基、羧基、羥基和酯基種類有所增多； PARAFAC分離出類蛋白質(zhì)物質(zhì)（T峰）和類富里酸物質(zhì)（A峰）兩類組分，表明腐殖質(zhì)類物質(zhì)與蛋白質(zhì)類物質(zhì)之間可能存在相互轉(zhuǎn)化，且微生物所發(fā)揮的作用較為明顯，光照可增強生物活性，進而影響對DON的轉(zhuǎn)化和降解。光照可促進