湖泊沉积物溶解性有机氮组分结构特征及其生物有效性

摘要

本文以溶解性有机氮(DON)为研究对象，分析了洱海不同来源 DON特征以及沉积物DON结构特征，对比了不同湖泊沉积物DON结构特征差异，并以洱海沉积物DON为例展开生物有效性研究，揭示了沉积物DON结构特征及生物有效性对水体营养水平指示意义，为湖泊的保护和治理提供科学依据，主要研究结论如下： a）洱海不同来源DON浓度在0.022~1.710mg/L之间；上覆水、间隙水和入湖河流在洱海中部区域DON浓度较高，需加强关注洱海中部及入湖河流，控制氮输入。总体上，三者DON结构较稳定，生物有效性较低，对维持洱海水体良好起积极作用。湿沉降DON芳香性、分子量和腐殖化程度最低，类蛋白DON含量较高，利于被生物利用。 b）大部分洱海沉积物DON与类腐殖酸和溶解性微生物产物以及少量简单芳香蛋白质融合在一起，并由大量氨基化合物、胺类以及硝酸盐蛋白质组成。高分子DON组成了绝大部分洱海沉积物DON。与低分子量DON相比，高分子量DON中含有较多交换基团，能吸收有机污染物和金属离子，维持洱海水质良好。 c）藻类培养条件下洱海表层沉积物DON生物有效性(8.46-42.46%)略低于细菌培养条件（10.51-45.31%)。藻培养过程中，DON光谱学特征参数与DON含量均有显著相关关系，相关性较细菌培养条件好。DON生物利用率与藻细胞密度呈显著正相关，藻生长情况可以作为一种反映DON生物有效性的辅助手段。综合比较发现藻类培养方法比细菌培养方法更适用于评价洱海沉积物DON的生物有效性。洱海沉积物尚处于较为稳定的状态，其DON生物有效性低于正处于富营养化的高原湖泊，但仍需重视沉积物DON对洱海富营养化的影响，特别是加强对受污染较为严重的南部和北部区域沉积物 DON生物有效性的关注。 d）就我国富营养化水平较高的两个湖区而言，云贵高原湖泊沉积物DON结较稳定，对营养盐固持能力较强，较难被生物利用。同属于云贵高原湖泊，污染严重的滇池沉积物DON来源复杂、结构组分多样，分子活性较强，生物利用性高，相对清洁的洱海，其沉积物DON结构相对稳定，利于维持良好水质。东部平原湖泊中，太湖和东湖营养水平接近，沉积物DON结构组分较复杂，但芳香度和芳香取代基含量较低，对营养盐等的固持能力较弱，鄱阳湖处于中营养水平，沉积物DON结构组分相对简单，但芳香度和芳香取代基含量较高，对固持营养盐，维持良好水质起积极作用。P(Ⅲ+Ⅴ,n)/P(Ⅰ+Ⅱ,n)指数和 E4/E6指数对不同营养水平湖泊的区分度较好，两者可在一定程度上指示湖泊营养水平。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究目标与技术路线

第二章 研究区域与研究方法

2.1研究区域概况

2.2 研究方法

2.3实验试剂与仪器

2.4数据处理方法

第三章 洱海不同来源溶解性有机氮结构组分特征

3.1采样点布置及数据收集

3.2洱海不同来源DON含量及分布特征

3.3洱海不同来源DON结构组分特征

3.4洱海不同来源DON结构组分特征与湖泊水质间关系

3.5洱海不同来源DON结构组分层序聚类分析(HCA)

3.6 小结

第四章 洱海沉积物溶解性有机氮结构组分特征

4.1采样点布置

4.2 洱海沉积物DON含量特征

4.3 洱海沉积物DON结构组分特征

4.4 DON结构组分对洱海沉积物性质的影响

4.5洱海沉积物DON结构组分特征层序聚类分析(HCA)

4.6 小结

第五章 洱海沉积物DON生物有效性

5.1研究区域概况及样品采集

5.2细菌与藻类培养条件下洱海沉积物DON含量变化特征

5.3 细菌与藻类培养条件下洱海沉积物DON组分结构变化特征

5.4细菌、藻类对比培养下洱海沉积物DON生物有效性

5.5微生物培养条件下洱海沉积物DON生物有效性及环境指示意义

5.6小结

第六章 不同湖泊沉积物DON结构及组分特征

6.1 材料与方法

6.2不同区域湖泊沉积物DON组分结构特征

6.3不同营养水平湖泊沉积物DON组分结构特征

6.4 沉积物DON对湖泊营养水平的影响和指示意义

6.5小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

个人简历

致谢