亚高山湖泊天才湖周边土壤腐殖酸的光降解研究

溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统的物质循环和能量流动的基础.典型亚高山湖泊DOM的主要来源为流域土壤腐殖酸(外源DOM),其具有较强的光吸收特性,光降解是其重要的转化过程,从而改变碳、氮、磷等物质的存在形式.在气候变暖的背景下,亚高山湖泊中DOM的浓度、pH、溶解氧及太阳辐射都可能发生变化;但这些环境变化对亚高山湖...     

太湖梅梁湾藻华暴发消退-周期表层水体溶解性有机质分子特征

人类活动引起的富营养化对太湖的碳循环模式可能产生严重影响,精细描述太湖藻华暴发-消退周期的溶解性有机质分子是了解太湖碳库动态变化的关键.本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱技术,以太湖北部梅梁湾2017年5月至2018年5月的表层水体为研究对象,解析藻华暴发-消退周期溶解性有机质的来源和分子组成特征,进而理解浮游藻类异常增殖对水体溶解性有机质的影响及其在区域碳循环中的角色.研究结果表明,藻华暴发期浮游藻类生产力显著增加,使得表层水体的溶解性有机质从含量到分子组成均发生剧烈改变.含量上表现为溶解性有机碳浓度升高,分子组成上表现为CHO类化合物和以脂肪族类化合物为代表的活性组分占比增加,特征化合物以相对高饱和度和高含氧的小质量数分子为主.而在藻华消退期,随着藻类有机质贡献的减少和有机质降解过程的持续进行,含量上表现为溶解性有机碳浓度下降,分子组成上表现为CHOS、CHONS类化合物和富羧酸脂环类化合物等惰性分子占比增加,特征化合物以大质量数分子和相对低饱和度和低含氧的小质量数分子为主.研究结果表明,太湖水体的溶解性有机质分子组成在藻华暴发期受藻类有机质输入控制,在消退期受藻类有机质降解的影响.     

水生生态系统中溶解性有机质表生行为与环境效应研究

溶解性有机质(DOM)是一类包含了复杂结构及交互作用的溶解性有机化合物,其在水生生态系统中存量达到万亿吨.DOM是水生生态系统生产力的重要组成部分,在全球碳循环中扮演重要角色;其表生行为和环境效应丰富,不仅影响污染物的生物有效性,也是重要的活性氧激发物,还能保护水生生物不受紫外线伤害.DOM组成、结构与来源等方面的研究多,较为简单且系统性较强,而其表生行为与环境效应方面的研究则比较复杂,受到诸多因素的影响,仍然处于不断的发展之中.本文重点阐述了DOM与颗粒态有机质(POM)的相互转化机制、诱导产生活性氧的光化学行为、与有机物的结合作用、与微生物的相互作用、对污染物生物有效性、毒性和生态风险影响等表生行为与环境效应的研究进展,以及存在问题与发展趋势,希望有助于系统地了解DOM的表生行为和环境效应以及促进该类研究的不断深入开展.     

溶解性有机质与水生生物的直接相互作用研究进展

溶解性有机质广泛存在于天然水体中,具有重要的生态与环境意义.然而在环境科学领域内,天然水体中的溶解性有机质长期以来仅仅被作为惰性的吸附剂对待,其自身的与生物的直接作用却一直被忽视.近年来,越来越多的研究证据表明溶解性有机质自身即具有生物效应.它能在生物表面吸附.并影响细胞膜的电化学性质与膜渗透性,能被生物吸收,进而诱导...     

江苏省西部湖泊溶解性有机物光谱学特征和来源解析

利用光谱学手段研究江苏省西部湖泊表层水体中溶解性有机物(DOM)组成与结构,并对其来源进行分析.单位浓度可溶性有机碳在254和280 nm波长下的吸光度值(SUVA)测定结果表明,各湖泊芳香性程度及分子量大小依次为邵伯湖>天岗湖>白马湖>石臼湖>洪泽湖>固城湖>骆马湖>高邮湖>宝应湖.特定波长下吸光度的比值(E2/E3、E3/E4)显示邵伯湖和白马湖中的DOM结构复杂、分子量大、苯环多,以腐殖酸为主要成分;其它湖泊的DOM腐殖化程度较低,以富里酸为主.指数函数曲线斜率(S275～295nm)拟合结果也同样表明邵伯湖DOM分子量最大,而宝应湖最低.各湖泊荧光指数和生物指数分别处于1.13～1.30和0.47～0.67范围内,体现出DOM强烈的陆源性.四个主要荧光峰的相对荧光强度之间均存在良好的相关性,表明这些湖泊的类腐殖酸及类蛋白物质可能有着相同的来源.结合这些湖泊的特征及流域经济发展水平,可以初步推断经入湖河流携带的由农业及其下游产业产生的有机质是江苏西部湖泊中DOM的主要来源.     

崇明岛河网浮游植物和无机、有机氮的时空分布特征

为研究崇明岛河网浮游植物和无机、有机氮的时空分布特征及其相互关系,于2014年1、4、7和10月在崇明岛河网内选取界河、堡镇港、八滧港3条河道9个采样点采集浮游植物和表层水样,并选取崇西水闸作为对照点进行研究.结果表明:河网内浮游植物以绿藻和硅藻为主,其中水闸和堡镇港夏季裸藻生物量所占比例超过50%.八滧港总溶解性氮(TDN)的主要组分是溶解性无机氮,而水闸、界河和堡镇港溶解性有机氮(DON)在TDN中的比例在夏、秋季低于冬、春季,农田土壤释放可能是DON的重要来源.水温、溶解氧和化学需氧量是影响铵态氮浓度变化的重要环境因素.此外,通过冗余分析发现,铵态氮影响绿藻和裸藻分布,尿素影响甲藻分布.     

淮河流域周村水库夏季CDOM吸收光谱特征、空间分布及其来源分析

基于2015年8月采集的24个淮河流域以周村水源水库为代表的表层水样的有色溶解性有机物(CDOM)吸收系数数据,研究了CDOM吸收光谱的空间分布特征,考察了CDOM的吸收系数与水质参数的相关关系,同时探讨了周村水库夏季CDOM的潜在来源.结果显示:依据CDOM的吸收光谱空间分布特性及采样点分布特征,周村水库分为入库口、过渡区和主库区3个特征水域;CDOM的吸收系数沿入库口到主库区依次递减,S值呈现相反的趋势;分析发现S240~500与a(355)和a*(355)呈极显著负相关(R~2=0.98、0.88);CDOM吸收系数a(355)与溶解性有机碳(DOC)浓度具有良好的线性相关,有利于建立DOC遥感反演模型;同时,CDOM吸收系数a(355)与a_(ph)(440)存在极显著正线性相关,表明浮游植物的新陈代谢及其降解产物是夏季周村水库CDOM的潜在来源.综上,通过对夏季周村水库水体CDOM的研究,丰富了关于水源水体CDOM的调查资料,可为日后水库的管理提供技术支撑.     

过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质碳同位素的古环境指示意义

通过测定抚仙湖沉积物全有机样品的稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(org))、总氮、总有机碳含量指标并计算碳氮比值,对过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质来源、δ~(13)C_(org)的影响因素及其所指示的古环境意义进行分析.结果表明:在过去的5000 cal a BP里,抚仙湖沉积物有机质主要来源发生明显变化,沉积物有机质输入由内源水生生物和陆生C_3植物共同输入(5000-2300 cal a BP阶段)转变为以内源沉水植物、浮游植物和藻类等输入为主(2000 cal a BP至今阶段);有机质来源发生变化是造成抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值变化的主要原因;2000 cal a BP以来,陆源有机质输入的锐减与人类活动的影响密切相关;在2300-2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值的快速变化可能指示了抚仙湖流域的古环境在这一时期经历了快速变化的气候事件.     

富营养化条件下浙江象山港可溶性有机质的光谱和分子特征初探

利用碳稳定同位素、紫外-可见吸收和三维荧光光谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱等手段,分区域研究了2019年5月浙江象山港这一代表性的半封闭富营养化港湾水体可溶性有机质(DOM)的组成、来源,并初步推断了其迁移转化过程.通过三维荧光建模识别出一个类蛋白荧光组分(C1)和两个类腐殖质荧光组分(C2和C3),利用高分辨率质谱获得了各类分子的数量和相对强度.可溶性有机碳(DOC)浓度, C2、C3和黑碳类分子组分的相对强度均和盐度呈显著负相关,指示象山港存在海水对陆源信号的稀释作用.象山港在空间上光透射能力存在差异从而导致光降解程度不同,光降解作用可能在象山港惰性有机质转化中发挥了重要作用. C1组分和盐度的弱相关性表明自生源不能主导象山港地区的类蛋白荧光组分,富营养化条件下外源(如人类输入、孔隙水释放)均影响了类蛋白荧光组分的分布.将象山港和我国其他代表性沿海港湾对比,可发现象山港的类蛋白荧光组分在荧光溶解有机质(FDOM)中的相对占比处于中等水平.在富营养化背景下,人类活动输入可能是我国港湾DOM的重要来源.     

潮白河上游有机质的碳、氮稳定同位素分析及来源探讨

河流是连接陆地和海洋两大生态系统的一个重要通道,河流中的颗粒有机质不仅反映了流域植被类型和土壤侵蚀状况的变化,而且记录了人文活动对其自然状态的改变.天然存在的碳、氮稳定同位素对于研究河流体系中颗粒有机质的来源有着非常重要的作用.本文通过测定和分析潮白河上游表层沉积物、植物和土壤中有机质的碳、氮稳定同位素值,对沉积有机质的来源进行了示踪,并在此基础上估算了不同物源的贡献.实验结果表明:该流域沉积物中有机质的碳、氮稳定同位素变化范围分别是27.75‰~21.58‰和1.32‰~6.74‰.有机质来源分析表明,土壤有机质、水生维管束植物和河流浮游生物是该流域沉积有机质主要的三种来源,其中土壤有机质的贡献最大;密云水库物源分析表明潮河和白河携带的有机物是该水库沉积有机质的主要来源,而水库本身有机质的贡献则较少,个别站位有少量的C4植物来源;和河北境内相比,潮河、白河北京境内沉积有机质中土壤有机质的贡献明显减少,水生维管束植物和河流浮游生物的贡献明显增加,反应出流域土壤侵蚀状况与河流有机质来源的密切关系.