文档介绍：分类号 X524 学校代码 10129
U D C 502 学号 2010206012

湖泊沉积物溶解性有机质荧光特征及其生物有效性研究
Fluorescence Characteristics and Bioavailability of
anic Matter in Lake Sediments

申请人:冯伟莹
学科门类:工学
学科专业:水文学及水资源
研究方向:水环境科学与工程
指导教师:张生教授
王圣瑞研究员

论文提交日期:二〇一三年六月
摘要

本论文以乌梁素海和洱海为研究对象,利用三维荧光光谱技术、XAD-8
树脂分离技术以及室内培养方法,对湖泊沉积物溶解性有机质( DOM)荧
光特征、影响因素以及生物有效性等方面开展了较为系统的研究, 这对湖
泊水污染控制与富营养化治理具有重要指导意义。主要的研究结论如下:
1. 采用三维荧光光谱( 3DEEM)技术研究了乌梁素海沉积物 DOM 的
结构组成特征。结果表明,乌梁素海沉积物 DOM 出现六种荧光峰,代表
类富里酸物质和类蛋白物质, 且不同湖区沉积物 DOM 结构组成具有一定
差异性。乌梁素海沉积物 DOM 的荧光指数处于 ~ 之间,即其 DOM
来源具有陆源和内源的双重特性, 其中陆源主要来自西部河套灌区农田退
水输入, 内源主要来自芦苇等大型挺水植物死亡腐烂分解。因此, 控制河
套灌区农田退水排入以及抑制芦苇等挺水植物大量生长是保护乌梁素海生
态环境和控制其富营养化的有效措施。
2. 利用 3DEEM 技术研究外加葡萄糖对洱海沉积物 DOM 释放及转化
的影响以及 DOM 的光谱特征变化。培养试验设 4 个处理(C1 、 C2 、 C3 、
-1
C4 ), ρ(葡萄糖)分别为 0、 50、 100 和 200 mg·L 。结果表明:①洱海沉积
物 DOM 出现类蛋白荧光峰和类富里酸荧光峰,并且荧光峰位置在 1~8 d
呈“蓝移”现象,8~17 d 呈“红移”现象。②紫外区与可见区类富里酸(A 和
C 峰)随培养时间延长逐渐升高,其中 C 4 处理的 A 峰荧光强度小于 C1 处
理;在培养初期 C4 处理的 C 峰荧光强度小于 C1 处理,培养后期则相反。
③随着培养时间延长, 上覆水中类蛋白荧光强度呈“单峰”曲线变化, 其峰
值均出现在培养后第 8 天, 在整个培养过程中, 类蛋白荧光强度均表现为
C4 处理>C1 处理。在微生物调节作用下, 外加葡萄糖可促进洱海沉积物
DOM 转化,使部分 DOM 转变为类色氨酸、类酪氨酸等类蛋白物质。
3. 不同 pH 值条件下(pH=2、 4、6、 8、 10、 12)培养洱海沉积物,
利用 3DEEM 技术研究了其 DOM 培养前后荧光光谱特征变化。结果表明:
①培养前,洱海沉积物 DOM 类富里酸荧光峰在 pH( 2~8)发生“红移”,
pH( 8~12)时发生“蓝移”,荧光强度 A 峰>C 峰,类富里酸荧光物质受 pH
影响不大,这与其结构复杂且不易降解有关。②培养前,洱海沉积物 DOM
类酪氨酸物质受 pH 值影响较大,荧光强度 B1 峰>B2 峰,这与其结构不稳
定、易降解及其酚羟基解离 pH 范围有关。③培养后,洱海沉积物 DOM 可
见区与紫外区类富里酸荧光强度比培养前分别降低了 %, %,可
见区与紫外区类酪氨酸荧光强度较培养前升高了 %,%,即洱海
沉积物 DOM 在培养后部分类富里酸物质逐渐降解为易被微生物利用的类
酪氨酸物质,且在偏碱性( pH=8)环境条件下转化最为明显,沉积物 DOM
组成结构的转化对湖泊水污染与富营养化具有重要指导意义。
4. 选择乌梁素海和洱海沉积物样品,利用 XAD-8 树脂分离和 3DEEM
技术,在室内培养条件下,研究了其溶解性有机氮(DON) 不同组分的藻
类可利用性。结果表明:① DON 分组后,湖泊沉积物 DON 及 DOC 平均损
失低于 5%,即 XAD-8 树脂分离技术可以用于湖泊沉积物 DON 的分组研
究。②通过 3DEEM 分析,湖泊沉积物 DON 亲水组分以类蛋白质为主,疏
水组分以类腐殖质为主。③亲水组分培养条件下, 来自乌梁素海和洱海沉
积物 DON 处理,其藻类生长分别呈“S”型曲线和直线上升趋势,最大藻密
度分别达到 ×104 个·mL -1 和 ×104 个·mL-1 ;其ρ(DON)均呈显著降
低趋势,培养后ρ(DON)分别降低了 mg·L-1 和 mg·L-1 ,表明湖