基于脂肪酸示踪岩溶地下河中DOM来源及迁移、变化特征

发布时间：2017-08-19 18:44

  本文关键词：基于脂肪酸示踪岩溶地下河中DOM来源及迁移、变化特征

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【摘要】：我国西南岩溶区“岩溶碳汇”意义重大,通过岩溶作用每年可以固定大约6亿t的大气CO2碳,但岩溶作用产生的“碳汇效应”并没有得到广泛的认同。近年来,通过研究发现水生植物通过光合作用吸收溶解于水中的DIC形成有机质。当水生植物发生腐烂、分解时,部分会以DOM等有机碳的形式储存于水体中。而DOM则是全球最大的有机碳库,在全球碳循环的重要组成组成部分,并在联系陆地与水生态系统中发挥重要作用。另外,岩溶地下河中HCO3-不仅可以被光合作用微生物吸收,可能还有部分会被非光合作用微生物所利用,因而增大了微生物碳汇。地表中,特别是湖泊中水生植物产生的DOM进入地下河时,由于地下河中水温年变化差异较小且无外部光照的影响,再加上地下河中非光合微生物作用的影响,使得研究地下河中DOM来源及迁移、变化特征的研究特别重要。DOM来源广泛、分子结构与组成复杂多样,这对于探讨自身在地下河中的迁移及变化特征形成了挑战。生物标志物(脂肪酸、正构烷烃,甾醇等)能够表征有机质输入来源,记录和保存有机质输入信息,在示踪有机质来源及迁移、变化过程中发挥了重要作用。本研究以青木关地下河流域为例,利用脂肪酸和相关水物理性质数据探讨DOM在青木关地下河中的来源及其在迁移、变化过程中的特征及影响因素。(1)青木关地下河中溶解态脂肪酸含量随地下河运移距离的增加呈现降低趋势。溶解态脂肪酸含量组成以饱和直连脂肪酸占优势,其次为单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸。青木关地下河中溶解态脂肪酸含量受降雨影响明显。雨季时,上游水库通过岩口落水洞输入的有机质构成了青木关地下河中溶解态脂肪酸的主要来源,且月含量变化差异明显;旱季时,青木关地下河中溶解态脂肪酸主要受岩溶裂隙水补给控制,但月含量变化差异较小。(2)采用PCA分析方法对青木关各采样点中溶解态脂肪酸来源进行分析。岩口采样点中溶解态脂肪酸主要以内源输入为主,外源输入为辅。藻类和细菌、真菌等微生物构成了岩口采样点中DOM的主要来源,但其含量变化主要受生物活动控制;姜家龙洞和姜家泉采样点中溶解态脂肪酸来源主要受上游地表水库中输入的有机质类型控制,但又在地下水运移过程中不断接受来自地表中有机质的输入。(3)采用脂肪酸特征参数CPI值及相关水物理学性质对青木关地下河中DOM降解程度进行研究。旱季时,上游地表中DOM进入地下河迁移时间长、降解程度较高;雨季时,地下河中DOM迁移时间短、降解程度较低。不同来源下DOM在青木关地下河迁移、变化特征类似但影响因素趋异。各溶解态脂肪酸含量在青木关地下河运移过程中均发生降低趋势。藻类和细菌等微生物来源下脂肪酸含量主要受气温变化控制;高等植物来源下溶解态脂肪酸含量在地下河运移过程中主要受降解活动影响。另外,降雨对其含量变化也有重要作用。(4)降雨条件影响地表中不同来源下溶解态脂肪酸向青木关地下河的输入特征。降雨时,地表土壤中低碳数脂肪酸因“水洗效应”进入地下河中,造成地下河中藻类和细菌等微生物来源下溶解态脂肪酸含量增大,而水中和陆地高等植物来源下溶解态脂肪酸含量则相对减小;干旱时,地下河中水中和陆地高等植物来源下溶解态脂肪酸含量相对变大。
【关键词】：生物标志物 溶解性有机质 脂肪酸 岩溶地下河
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.1.1 DOM在碳循环中的重要性9
• 1.1.2 岩溶环境的独特性9-10
• 1.1.3 脂类生物标志物的优越性10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 典型生物标志物代表及其物源指示特征10-12
• 1.2.2 有机质的生物标志物示踪12-16
• 1.3 科学问题的提出16
• 1.4 主要研究内容及技术路线16-19
• 1.4.1 研究目标16-17
• 1.4.2 研究内容17
• 1.4.3 技术路线17-19
• 第2章 研究区概况与研究方法19-23
• 2.1 研究区概况19-20
• 2.1.1 自然地理概况19-20
• 2.2 样品的采集与实验测试分析20-23
• 2.2.1 样品的采集20-21
• 2.2.2 实验室测试分析21-23
• 第3章 岩溶地下河中溶解态脂肪酸变化特征及来源解析23-37
• 3.1 岩溶地下河系统中溶解态脂肪酸含量、组成及变化特征23-26
• 3.1.1 地下河中溶解态脂肪酸含量、组成及变化特征23-25
• 3.1.2 表层岩溶泉中溶解态脂肪酸含量、组成及变化特征25-26
• 3.2 青木关地下河系统中溶解态脂肪酸来源解析26-36
• 3.2.1 岩口采样点中溶解态脂肪酸来源成分解析27-29
• 3.2.2 姜家龙洞采样点中溶解态脂肪酸来源成分解析29-31
• 3.2.3 姜家泉采样点中溶解态脂肪酸来源成分解31-34
• 3.2.4 大驴池采样点中溶解态脂肪酸来源成分解析34-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 岩溶地下河中溶解态脂肪酸迁移变化特征及影响因素分析37-53
• 4.1 DOM在地下河系统迁移过程中降解特征37-39
• 4.2 不同来源下DOM在地下河中迁移变化特征39-45
• 4.2.1 青木关地下河中藻类、细菌等微生物来源下DOM迁移变化特征39-40
• 4.2.2 青木关地下河中水生植物来源下DOM迁移变化特征40-42
• 4.2.3 青木关地下河中陆地高等植物来源下DOM迁移变化特征42-45
• 4.3 不同降雨条件下DOM在青木关地下河中迁移变化特征45-47
• 4.4 青木关地下河中DOM迁移中变化影响因素解析47-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 结论与展望53-55
• 5.1 研究结论53-54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-64
• 致谢64-66
• 个人简介66-67

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