广西五里峡水库溶解有机质组成及来源特征分析

发布时间：2020-07-23 17:23

【摘要】：目前全球气候变暖以及全球气候的变化受到越来越多专家学者的关注,致力于减少大气CO_2含量的碳汇和封存技术的研究成了21世纪全球变化研究中的关键问题之一。在我国西南岩溶区“岩溶碳汇”有着重要的意义,在岩溶作用的推动下每年可以把许多大气CO_2固定下来。但岩溶作用产生的“碳汇效应”也被Curl等学者质疑,认为岩溶地质作用不是严格意义上的碳汇,而是一个碳转移的过程。近年来为了回应这一质疑,岩溶专家们通过研究发现水生生物可以通过光合作用吸收溶解于水中的DIC并形成有机质,一部分会以DOM等有机碳的形式保存于水体中。而DOM则是全球最大的有机碳库,是全球碳循环这个系统的关键组成部分。在我国有着高达334万km~2岩溶区,筑坝水库广布,那么DOM在岩溶区水库水体中的特征和来源如何?因此本文以广西五里峡水库作为研究区,分别于2016年12月、2017年4月及2017年6月在库区进行采样,在对研究区水化学特征研究的基础上,再结合紫外吸收光谱和三维荧光光谱等手段对岩溶水体DOM的组成和来源情况进行探讨,以期为岩溶区水库DOM研究以及了解岩溶区水库碳循环特征提供基础研究依据。研究结果表明,研究区水体主要溶解离子有HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),水化学类型属于舒卡列夫分类法中的HCO-Ca-Mg型。水体物理化学参数在水体浮游生物、降水稀释及岩石风化作用的共同作用下,表现出比较明显的时间变化特征。水温整体呈现出6月12月4月的趋势;DO在水体透明度以及水生生物光合作用等的影响下呈现出6月略高于其它两个采样期的特征。研究区水体水质良好,属于中等营养型水体,研究区TOC中有92%是由DOC构成的,DOC质量浓度呈现出12月6月4月的分布特征,在多种环境因子综合作用下垂直方向上的DOC质量浓度整体呈表层至底层降低的趋势。紫外吸收光谱表征下的研究区水体溶解有机质以小分子量物质为主,芳香性较弱,腐殖酸含量低,富里酸含量较多,水体有机质的内源性较强,内源物质对水体溶解有机质的贡献明显。研究区CDOM吸收系数a(355)的均值为0.52 m~(-1),处于较低水平,其中6月份水体中浮游生物光合作用强,水体细菌比较活跃,浮游植物初级生产力大,水体中的DOM浓度上升,导致6月份水体中a(355)的值略高于其他采样期。CDOM特征参数:相对较高的S_(275~295)值、M值指示下的研究区水体溶解有机质以小分子量物质为主,腐殖酸占有率低,富里酸占的较多;较低水平的SUVA254值、E253/E203值指示下的研究区水体DOM的芳香性比较弱,内源物质对水体溶解有机质的贡献明显,有机质中苯环上脂肪族等非极性官能团的比例比较多,苯环上羧基、羰基这类极性官能团比重少,表明研究区水体有机质的内源性较强。本研究中DIC与a(355)存在较好的相关关系,表明喀斯特水体中被水生浮游生物的光合作用转化成有机质的DIC对水体中DOM的形成有一定的贡献。PARAFAC模型在研究区共识别出3个存在单个或多个激发和发射波长最大值的荧光组分:C1、C2和C3,其中C1属于类富里酸物质、C2属于类腐殖酸物质、C1和C2这两个组分通常代表较难降解的DOM,C3属于类蛋白物质(色氨酸类),是一类主要被藻类、微生物降解产生的类色氨酸物质。其中12月份3个组分对应的激发、发射波长为C1(250,325/425 nm)、C2(260,370/470 nm)和C3(260/370nm),4月份3个组分对应的激发、发射波长为C1(250,300/400 nm)、C2(260,350/450nm)和C3(270/340 nm),6月份3个组分对应的激发、发射波长为C1(250,300/390nm)、C2(270,350/450 nm)和C3(280/340 nm)。三批样品的C1、C2和C3组分浓度所占比例均值为37%、33%和30%,C1、C2和C3的浓度在时间尺度上差异显著,其中6月C3组分比例最大,内源特征最强。综合分析研究区水体中的DOM三维荧光光谱参数,发现较高的BIX、β:α、FI值和较低的HIX值对研究区DOM来源有很好的指示性,与国内不同水体的DOM荧光参数比较之后得出研究区水体DOM来源应当受到陆源物质和内源物质的共同影响,但内源特征较强,表明微生物以及藻类这些内源物质应是研究区水体中溶解有机质的主要来源。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P467;P342
【图文】：

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