湖泊沉积物溶解性有机氮特征研究

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1、分类号X52学校代码10129UDC502学号2009204023湖泊沉积物溶解性有机氮特征研究Characteristicsofdissolvedorganicnitrogeninlakesediments申请人：高悦文学科门类：农学学科专业：土壤学研究方向：土壤资源利用与改良指导教师:张伟华副教授王圣瑞研究员论文提交日期：二〇一二年五月摘要湖泊富营养化及伴随蓝藻水华爆发已成为全球性的环境问题。溶解性有机氮不仅是蓝藻等水生植物生长的重要氮营养源，而且是湖泊富营养化的重要内在因素，其分布与结构特征对深入理解

2、湖泊的富营养化及蓝藻水华爆发机理具有重要的作用。因此，对于湖泊沉积物溶解性有机氮的研究显得尤为重要。本研究利用三维荧光光谱、高效液相色谱等技术，对长江流域及云贵高原湖泊沉积物溶解性有机氮的提取方法、组成、来源、季节性变化、生物有效性及结构特征等方面进行研究，以期为揭示湖泊富营养化及蓝藻水华爆发机理提供参考价值。主要研究结果如下：1．利用6种DON提取方法分析洱海、太湖和滇池3个湖泊8个表层沉积物样品。通过DON含量与荧光结构稳定性综合分析，认为CaCl2溶液作为浸提剂提取DON效果较好。2．选取洱海（10个

3、），洞庭湖（16个），巢湖（13个），鄱阳湖（14个）沉积物样品，研究了不同湖泊DON含量及结构变化。结果表明：不同湖泊表层沉积物DON含量呈现洱海>洞庭湖>巢湖>鄱阳湖的特点。影响沉积物DON含量动态变化的关键因素是DON的来源。各湖泊DON来源不同，洱海、鄱阳湖、巢湖主要是生物来源即内源输入；洞庭湖是陆源与生物来源共同作用的结果，并以内源输入为主。3．选取洞庭湖（3个）和鄱阳湖（3个）表层沉积物样品，不同温度避光静养DON溶液，研究湖泊DON生物有效性。结果表明：（1）培养过程中DON含量随时间变化明显

4、，基本呈现“W”型变化趋势。各湖泊沉积物DON生物利用率大约为12%~85%。（2）各湖泊沉积物DON组分变化较为一致，类腐殖酸物质不断增加，类蛋白物质不断减少，这与络氨酸或色氨酸的降解或转化有很重要的关系。4．选取洱海10个表层沉积物样品，研究了不同季节DON和易分解组分游离氨基酸（DFAA）的含量变化。结果表明：（1）洱海沉积物w(DON)在10.41~59.58mg/kg之间，平均值为27.43mg/kg，约占可溶性总氮(TDN)的40%，沉积物总氮的6%，其季节性变化呈现“春季>冬季>夏季>秋季”的

5、趋势，不同季节洱海不同湖区均呈现“南部>北部>中部”的特点。（2）洱海沉积物w(DFAA)含量在4.11~9.89mg/kg之间变化，平均值为5.96mg/kg，约占DON的22%，TDN的9%。季节性变化呈现“秋季相对较高，冬春次之，夏季相对较少”的趋势。区域性变化呈现“南北高，中间低”的特点，污染较严重的区域，沉积物w(DFAA)较高。（3）作为沉积物活性氮重要组成的w(DON)和w(DFAA)的季节性变化明显，对湖泊氮代谢有重要影响，在水生植物旺盛区域尤为明显。在洱海富营养化治理中，除了关注沉积物总氮

6、，更应关注其DON在湖泊氮循环及其富营养化中的作用。5．选取洱海（7个），洞庭湖（3个），鄱阳湖（3个），太湖（2个）表层沉积物样品，利用HPLC法测定DON中左旋游氨基酸含量。结果表明：（1）长江中下游3个湖泊沉积物DON中主要的游离氨基酸有4种，分别为：丝氨酸、异亮氨酸、组氨酸、赖氨酸。洱海较其多2种：天冬氨酸、丙氨酸。（2）4个湖泊沉积物DON中丝氨酸在1.2~12.89mg/kg之间，异亮氨酸在1.12~24.6mg/kg之间，组氨酸在0.42~7.22mg/kg之间，赖氨酸在0.71~7.73mg

7、/kg之间，天冬氨酸在0.32~0.82mg/kg之间、丙氨酸在1.2~2.55mg/kg之间。洱海沉积物DON中游离氨基酸含量为：异亮氨酸>丝氨酸>赖氨酸>丙氨酸>组氨酸>天冬氨酸，酸性天冬氨酸含量相对较少。关键词：溶解性有机氮；组成；来源；季节性变化；生物有效性；结构特征；湖泊沉积物CharacteristicsofdissolvedorganicnitrogeninlakesedimentsAbstractEutrophicationandalgalbloomareglobalenvironmenta

8、lproblems.Distributionandstructurecharacteristicsofdissolvedorganicnitrogen(DON),majornutritionsourceofaquaticandmainelementofeutrophication,isimportanttomakeouteutrophicationandalgalbloom.Itisnecessarytoanal