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蘑菇湖沉积物中有机质光谱指纹特征与迁移转化机制研究

2020-12-03阅读(354)

蘑菇湖沉积物中有机质光谱指纹特征与迁移转化机制研究

论文摘要

溶解性有机质（Dissolved Organic Matter,DOM）是指能通过0.45μm孔径滤膜的异质性混合物,广泛存在与各类水体中。DOM中含有酚羟基、醇羟基、羰基、酮型羧基等多种活性官能团以及各种脂肪链和芳香环,是水环境中重要的吸附载体和配位体,以“DOM-污染物”的形式影响重金属等元素的赋存形态、迁移转化、生物有效性以及最终归宿,重金属等元素也会直接或间接地影响着DOM的组成、结构特征、以及空间分布。了解水生生态系统中DOM组成、特征结构变化和迁移,对TN、TP、重金属及有毒有害物质的长期控制、预测各种环境变化、制定相应的管理措施尤为重要。提高对DOM环境重要性的认识可以促进制定策略来减轻DOM引起的环境影响。本文应用紫外-可见光谱（UV-Vis）、三维荧光光谱（EEMs）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）对蘑菇湖上覆水、间隙水和沉积物中的DOM进行表征,识别水体中DOM的组成、结构特征以及腐殖化程度,并结合多元统计与水环境中的理化性质（重金属、TN、TP等）试图阐述沉积物中DOM的迁移转化和空间分布等问题。结果表明:（1）上覆水中的DOM主要是以相对分子质量较小的富里酸和类蛋白为主,腐殖化程度较低,来源以内源为主,腐殖化程度及缩合度具有由滨湖区至深湖区逐渐递减的趋势。（2）间隙水中的DOM主要以是相对分子质量较小的类蛋白为主,富里酸次之,说明沉积物间隙水中的微生物活动较强,DOM的来源以内源为主,滨湖区和深湖区中的DOM的相对分子质量和腐殖化程度小于浅湖区;（3）沉积物中的DOM的相对分子质量和腐殖化程度、分子缩合度在垂向分布上具有过渡层>污染层>正常湖泥层的特征,而沉积物中的DOM主要是以富里酸为主,胡敏酸次之,类蛋白的含量最少,官能团以羟基、羰基等极性官能团为主,并且具有非极性官能团向极性官能团转化的趋势。（4）沉积物中DOM的相对分子质量和腐殖化程度受到沉积物中TN、TP和重金属的影响,且DOM与TN、TP和重金属具有同源性,影响着DOM的迁移转化。依据沉积物、间隙水和上覆水中DOM的含量、组成、结构特征以及空间变化,结合重金属等化学指标的相关分析表明,污染层的DOM可能通过间隙水向上覆水释放的可能,而过渡层中的DOM有向下层沉积的可能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景和意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 DOM的来源及性质
  •     1.2.2 DOM的环境意义
  •     1.2.3 DOM的光谱学研究
  •   1.3 课题来源
  •   1.4 研究内容与技术路线
  •     1.4.1 研究内容
  •     1.4.2 技术路线图
  • 2 区域概况及研究方法
  •   2.1 自然概况
  •     2.1.1 地理位置
  •     2.1.2 地形地貌
  •     2.1.3 河流水系
  •     2.1.4 气象
  •     2.1.5 土壤植被
  •   2.2 蘑菇湖水库概况
  •     2.2.1 水库建设内容
  •     2.2.2 水库水质现状及污染源
  •   2.3 研究方法
  •     2.3.0 样品采集及预处理
  •     2.3.1 间隙水的制备方法
  •     2.3.2 DOM的提取
  •     2.3.3 光谱检测
  •     2.3.4 理化特征分析
  •     2.3.5 数据处理
  • 3 蘑菇湖上覆水DOM的光谱指纹特征
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 样品采集
  •     3.1.2 实验方法
  •   3.2 上覆水DOM紫外-可见光光谱特性
  •     3.2.1 上覆水DOM的紫外-可见光谱
  •     3.2.2 上覆水DOM结构特征
  •     3.2.3 相关性分析
  •     3.2.4 主成分分析
  •   3.3 上覆水DOM荧光光谱特性
  •     3.3.1 平行因子分析
  •     3.3.2 光谱指数分析
  •   3.4 本章小结
  • 4 蘑菇湖间隙水中DOM的光谱指纹特征
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 样品采集
  •     4.1.2 实验方法
  •   4.2 间隙水DOM紫外-可见光光谱特性
  •     4.2.1 DOM的紫外-可见光谱
  •     4.2.2 间隙水DOM结构特征
  •     4.2.3 相关性分析
  •     4.2.4 聚类分析
  •   4.3 间隙水DOM荧光光谱特性
  •     4.3.1 平行因子分析
  •     4.3.2 光谱指数分析
  •   4.4 本章小结
  • 5 蘑菇湖沉积物DOM的光谱指纹特征
  •   5.1 材料与方法
  •     5.1.1 样品采集
  •     5.1.2 实验方法
  •   5.2 沉积物中DOM的紫外-可见光光谱特性
  •     5.2.1 DOM的紫外-可见光谱
  •     5.2.2 沉积物DOM结构特征
  •   5.3 相关性分析
  •   5.4 沉积物中DOM的荧光光谱特征
  •     5.4.1 平行因子分析
  •     5.4.2 光谱指数分析
  •   5.5 沉积物中DOM的傅里叶变换红外光谱特征
  •   5.6 本章小结
  • 6 蘑菇湖沉积物中DOM的迁移转化
  •   6.1 沉积物的理化性质
  •   6.2 相关性分析
  •   6.3 主成分分析
  •   6.4 本章小结
  • 7 结论与展望
  •   7.1 结论
  •   7.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文及参与课题情况
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张广彩

    导师: 韩美,于会彬

    关键词: 蘑菇湖,溶解性有机质,沉积物,光谱,多元统计,迁移转化

    来源: 山东师范大学

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 环境科学与资源利用

    单位: 山东师范大学

    基金: 《城市水环境管理技术及平台建设》环保部工作项目,《石河子市蘑菇湖水环境综合整治“十三五”规划》地方服务项目

    分类号: X524

    总页数: 76

    文件大小: 4760K

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