高原湖泊沉積物溶解性有機(jī)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(jì)年法確定沉積年代，通過(guò)對(duì)氮形態(tài)歷史演變及溶解性有機(jī)氮（DON）累積和來(lái)源特征進(jìn)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(guò)比較不同營(yíng)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(duì)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(cè)湖泊水環(huán)境變化和治理湖泊富營(yíng)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(xì)粉砂為主，具體表現(xiàn)為細(xì)粉砂>粘粒>粗粉砂>砂質(zhì)；沉積物平均粒徑在人類活動(dòng)和自然沉積作用的共同影響下，表現(xiàn)為18世紀(jì)70年代之前，粒徑變化不大，18世紀(jì)70年代到20世紀(jì)50年代，呈波動(dòng)性變化，20世紀(jì)50年代之后，呈明顯增大趨勢(shì)。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(shì)，其中，南部湖區(qū)沉積物有機(jī)質(zhì)和氮來(lái)源于外生藻源和自生藻源，而

3、北部和中部湖區(qū)來(lái)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(fù)相關(guān)，表明 TOC、TN、TP、OM主要吸附在粗粉砂顆粒中。自18世紀(jì)70年代以來(lái)，受人類活動(dòng)和湖泊環(huán)境共同影響，沉積物氮形態(tài)變化趨勢(shì)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(duì)穩(wěn)定，分子量相對(duì)較大，污染程度較為嚴(yán)重，其

4、污染來(lái)源多來(lái)自湖內(nèi)自身生物源。類腐殖質(zhì)熒光強(qiáng)度同營(yíng)養(yǎng)指數(shù)TLI存在明顯的線性正相關(guān)，而類蛋白熒光強(qiáng)度同營(yíng)養(yǎng)指數(shù)TLI存在較為明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明可通過(guò)對(duì)類腐殖質(zhì)和類蛋白物質(zhì)檢測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)高原湖泊富營(yíng)養(yǎng)化爆發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。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(shuō)明在湖泊富營(yíng)養(yǎng)化演化過(guò)程中，中營(yíng)養(yǎng)水平階段湖泊泊沉積物DON組分特征與營(yíng)養(yǎng)指數(shù)之間有較好的相關(guān)性，能更好的指示富營(yíng)養(yǎng)化水平。

5、
　　(c)：20世紀(jì)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(tuán)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(zhǎng)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(guó)家對(duì)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(shí)間延長(zhǎng)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，NH4+與DON含量呈顯著負(fù)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(jìn)了NH4+向DON的轉(zhuǎn)化；加HgCl2后實(shí)驗(yàn)組與對(duì)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(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組SUVA254、A253/A203、E2/E3值有一定差別，表明光照主要是通過(guò)微生物作用，進(jìn)而影響DON特征，表現(xiàn)為光照增強(qiáng)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(qiáng)生物活性，進(jìn)而影響對(duì)DON的轉(zhuǎn)化和降解。光照可促進(jìn)