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湖泊沉积物溶解性有机质与有机氮特征研究

作　者: 闫彩虹
导　师: 薛南冬；王圣瑞；龚道新
学　校: 湖南农业大学
专　业: 环境科学
关键词: 高原湖泊沉积物 DOM SON 沉水植物富营养化
分类号: X524
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

湖泊富营养化及伴随的蓝藻水华暴发是全球性的生态学问题。湖泊富营养化已经成为我国云贵高原湖泊中越来越突出的环境问题,溶解性有机质(DOM)和溶解性有机氮(SON)作为引发湖泊富营养化重要内在因素,其结构和分布特征的研究对理解湖泊富营养的形成机理及应对措施具有重要意义。本文利用三维荧光光谱、紫外可见光谱等技术对云贵高原湖泊沉积物DOM和SON进行了研究,以期了解云贵高原湖泊DOM和SON的结构与含量分布特征,为预防和治理云贵高原湖泊富营养化提供理论参考。主要的研究结论如下：(1)不同外源氨氮浓度下沉水植物对湖泊沉积物DOM特征的影响。单纯添加(外加)氨氮对沉积物DOM的荧光特征影响较小,而种植沉水植物使沉积物DOM荧光强度明显增强。在沉水植物存在的条件,外加氨氮增加明显的增加了沉积物DOM的荧光光谱特征参数。即适当外源氨氮浓度下,沉水植物通过增加沉积物蛋白质和氨基酸等含量,提高了沉积物有机氮的生物有效性。(2)区域湖泊沉积物DOM特性差异。所测样品中共出现了四个荧光峰,Peak A、B、C、D。洱海沉积物采样点中有植物影响的2#、13# DOM荧光组分D没有形成中心峰,且2#、13#位点处荧光强度高于7#和9#位点。其他云贵高原湖泊沉积物样品DOM中四个荧光组分中心峰明显。且污染严重的湖泊,相应沉积物DOM荧光强度强。洱海沉积物DOM荧光组分A、C荧光强度强于组分B、D,组分D含量最低,即DOM中类腐植酸和类富里酸含量多于类蛋白质和类氨基酸；而程海、抚仙湖、星云湖沉积物DOM荧光组分D含量高于其他各组分,即腐殖酸类物质含量低于蛋白质类物质的；而泸沽湖、滇池沉积物DOM荧光以腐殖酸类组分含量最高,类蛋白质物质含量最低。(3)洱海沉积物DOM紫外可见吸收光谱特征。洱海沉积物中DOM在280nm处吸光度值a280的分布特征与DOC的分布特征类似。洱海沉积物的DOM的E3/E4值范围在2.5～5.4之间,绝大多数在3.5～5.4之间。由此可以判断,沉积物DOM腐殖化程度比较低、芳香性较小,而分子量分布以小分子量的富里酸含量为主,大分子量的腐殖酸相对较少。(4)SON提取方法的完善。盐溶液提取沉积物SON效果较水提好,氯化钙提取时数据稳定性好,重复性试验结果较好；虽然用氯化钾提取时SON含量与用氯化钙提取时相近,但试验数据易出现负值,且重复试验性较差。试验中加入抑菌剂氯化汞能够抑制SON在试验过程中分解。试验方法定为：采用0.02 mol/LCaCl2溶液(加入浓度为1 Ommol/L抑菌剂HgCl2)浸提沉积物样品。(5)湖泊沉积物SON含量分布特征。A、通过对29个样品中SON的研究,结果显示,所测样品中SON含量在1.336-136.897mg/kg之间,平均值为47.511mg/kg。洱海沉积物(1-17#)SON含量在32.471-75.887mg/kg之间,平均值为47.216 mg/kg.洱海SON含量最高值出现在深水区9#站点,最低值则出现在中部无植被区的7#位点。B、所测样品的SON值与TSN、TOC之间呈现显著正相关关系,其相关系数(R2)分别为0.8969、0.8346,即SON随湖泊沉积物碳氮污染程度的升高而增大。分布状况则与湖泊污染程度、人类活动干扰强度等紧密相关。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 引言  10-18
  1.1 研究的背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 沉积物溶解性有机质的研究进展  12-15
    1.2.2 沉积物溶解性有机氮的研究进展  15-18
2 材料与方法  18-25
  2.1 研究内容与技术路线  18-19
    2.1.1 研究的内容  18
    2.1.2 研究的技术路线  18-19
  2.2 拟解决的关键问题与创新点  19-20
    2.2.1 拟解决的问题  19-20
    2.2.2 研究创新点  20
  2.3 研究方法  20-25
    2.3.1 研究区概况  20-22
    2.3.2 沉积物样品的采集与预处理  22
    2.3.3 沉积物理化组成及检测方法  22-23
    2.3.4 溶解性有机质的三维荧光光谱测定  23-25
    2.3.5 溶解性有机质的紫外可见光谱分析  25
    2.3.6 溶解性有机氮(SON)方法选择  25
3 结果与分析  25-45
  3.1 添加外源氨氮对沉水植物生长的影响  25-26
  3.2 外源氨氮对沉积物DOM荧光特性的影响  26-32
    3.2.1 沉积物DOM荧光组分分析  26-28
    3.2.2 根系与非根际沉积物DOM荧光光谱特性  28-32
  3.3 湖泊沉积物溶解性有机质光学特征研究  32-37
    3.3.1 DOM荧光光谱特征  32-37
  3.4 DOM紫外可见吸收光谱特征  37-39
  3.5 湖泊表层沉积物溶解性有机氮氮含量分布特征  39-45
    3.5.1 溶解性有机氮方法的选择  39-43
    3.5.2 洱海表层沉积物溶解性氮含量分布及与入湖河流及其他高原湖泊的比较  43-45
4 小结  45-47
参考文献  47-59
致谢  59-60
作者简介  60

湖泊沉积物溶解性有机质与有机氮特征研究

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