生物标志化合物对岩溶地下河有机质分布、来源的指示

摘要

研究岩溶水环境中有机质的分布、来源和迁移过程对分析全球碳循环过程有着重要意义。同时，作为农业灌溉、工业生产及人类生活的重要水源，岩溶水质与人类健康、人类发展等密切相关。溶解性有机质（Dissolved Organic Matter, DOM）是水生生态系统生产力的重要组成部分，主要来源于生物的代谢产物及其残体。DOM占水生生态系统有机质的97%，它的变化会导致水生生态系统生产力和全球碳传输的改变。同时，它与颗粒态有机质（POM）的互相转化，为无机碳和有机碳之间搭建了一条转化的桥梁，在全球碳循环过程中起着重要作用。虽然我国水资源总量巨大，但因人口基数庞大、水资源分布不均衡，加之经济建设发展与之前开发过程中环保理念的缺失，使得地下河水污染严重，而城市地下河尤甚，导致可用水资源相对匮乏。由于岩溶地下河裂隙与管道广布，导致污染物质极易进入地下水体从而污染环境。相对于人为干扰较少的地下河系统，研究城市岩溶地下河系统中有机物质的来源、迁移与转化过程，对全球碳循环、地下河系统水质安全评估与治理等尤为重要。老龙洞地下河出口位于重庆市南岸区金竹村，该地区为典型的岩溶地下河系统，并且城市化进程快、土地利用类型复杂。本文以老龙洞地下河系统为研究对象，旨在探明岩溶地下河系统中有机物质的分布与来源，从而为岩溶区城市绿色发展进程提供理论和现实依据。
　　本研究分析了老龙洞地下河系统（包括地下河和表层岩溶泉水体）中溶解态正构烷烃、脂肪酸与颗粒态甾醇的分布特征；探讨了导致地下河系统水体中有机质分布变化的相关因素；分析了该系统中主要污染物质，特别是粪便污染物的分布与来源。结果表明：整个南山地下河系统中以微生物源正构烷烃输入为主，而雨季后期则以植物输入为主。微生物对老龙洞地下河出口、仙女洞和赵家院子表层岩溶泉中溶解态正构烷烃输入的控制程度不尽相同：对老龙洞出口的控制最强而对赵家院子则最弱。南山地下河系统中溶解态正构烷烃的含量和组分呈现出显著的季节性差异，且降雨则是造成这种差异的主要环境因素。同时，由于岩溶介质的不均一性，表层岩溶泉和地下河中正构烷烃的物质含量、主要组分和组成具有较大差异。在全年范围内地下河与表层岩溶泉水中，虽然溶解态正构烷烃的输入均以雨季为主，但表层岩溶泉水中溶解态正构烷烃在旱季输入量多于地下河且含量更为稳定。与正构烷烃不同，水体中的溶解态脂肪酸在旱季的输入量大于雨季。另外，脂肪酸组分在各点内的变化也不尽相同：老龙洞的脂肪酸组分在全年范围内较为稳定，而赵家院子和仙女洞均在1、2月份和7、8月份则出现较大变化。表明不同岩溶含水介质水体具有不同的脂肪酸来源与变化状态。总体上，脂肪酸来源与正构烷烃具有相同的物源指示：旱季和前雨季主要为微生物输入、雨季后期则以植物输入为主。影响溶解态脂肪酸成分与含量的直接因素分别为地质结构和降雨。同时，也正是由于岩溶区独特的地质结构，使得旱季时的地下河系统遭受严重的微生物污染，而随着雨季的到来，这种污染会逐渐减轻。经过分析研究区颗粒态甾类物质的成分与特征参数指标，指示南山地下河系统的水体受到了粪便物质的污染，且粪便污染物主要来自于人类粪便的直接输入和陈旧型人类粪便的污染。通过对正构烷烃、脂肪酸和甾醇进行分析，表明南山地下河系统受到了显著的人为活动影响，水质受到了诸如汽油泄露、微生物污染和人类粪便污染物等的严重污染。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 科学问题的提出

1.4 主要研究内容及技术路线

第2章 研究区概况与实验方法

2.1 研究区概况

2.2 实验方法

第3章 正构烷烃示踪有机质来源

3.1 正构烷烃含量与组分

3. 2 正构烷烃来源解析

3.3 小结

第4章 脂肪酸对微生物来源有机质的指示

4.1 脂肪酸成分与含量分布特征

4.2 脂肪酸组分分布特征

4.3 脂肪酸来源解析及影响因素分析

4.4 小结

第5章 粪甾类指示地下河粪便污染

5.1 甾类成分与含量特征

5.2 主要组分与来源

5.3 地下河粪便污染判定

5.4 地下河粪便污染物质来源

5.5 小结

第6章 结论与展望

6.1 论文主要结论

6.2 论文新意

6.3 不足与展望

参考文献

致谢

作者简历