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《中国科学院研究生院(地球化学研究所)》 2004年
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红枫湖、百花湖水中溶解有机物分子量分布特征及环境地球化学意义

岳兰秀  
【摘要】: 溶解有机物(dissolved organic matter, DOM)通常是指能够通过0.45μm滤膜的有机物质。0.45 μm的定义是根据传统的过滤滤膜直径来划分的,不是一个绝对的定义。DOM在水环境中起着重要的作用,它是水环境中重要的配位体和吸附载体。DOM在水化学和生态环境中的重要作用,主要表现在它不仅可以和基本的金属离子和有机化合物结合,还可以与毒性金属离子和除草剂、杀虫剂结合(Wershaw and Goldberg,1972)。湖泊水中DOM的浓度及物理化学性质能够影响水生态环境的结构及初级生产力。 溶解有机物按元素组成来分,主要含有C、O、H、N、P、S以及灰分。按重量计算,其中C占总有机物的50%,其次是O(~40%)、H(~5%)、N(0.5~6.5%)、P(<1.0%)、S(<1.0%)和灰分(1.2<5.0%)(Thurman,1985)。DOM一般由多种有机化合物组成,其中腐殖物质是溶解有机质的主要组成部分,一般占有机质总量的50-80%。目前通常可人为地将腐殖物质划分为胡敏素、胡敏酸和富里酸(Aiken et al.,1985)。其余的非腐殖类物质主要包括碳水化合物、氨基酸、叶绿素、藻类分泌物、酚酮类化合物、脂肪酸和亲水性有机酸等(Thurman,1985)。 在水环境中一些金属离子和微量元素通常和DOM相结合,而这些元素的作用和在水中的迁移都受DOM的分子量分布的影响(Chiou et al.,1986)。DOM的分子量及其分布是指示水质量的一个重要参数,同时在水处理过程中对于研究DOM的去处效率有重要作用(Vuorio et al.,1998)。具有不同分子量分布的DOM与金属的络合能力也不同,则它们对金属的生物有效性的作用就不同(Wu et al.,2002)。分子量变化的程度可以进一步理解DOM的自然形成过程,也可以在引用水处理过程中优化腐殖质的去除过程。 红枫湖和百花湖是贵州地区两个人工水库,通过对两湖水文条件的测量,探讨了影响DOM分子量及分布变化的环境因素,包括溶解氧的含量、水体温度、pH值、叶绿素a的含量、光照强度、藻类生长情况、生物活动等,以及溶解有机物的来源,人为污染情况等。本文采样高效体积排阻色谱法(High Performance Size Exclusion Chromatography,HPSEC)测量了红枫湖、百花湖水中的DOM的含量及分子量分布,得出了以下几点认识: 岳兰秀:红枫湖、百花湖水中溶解有机物分子t分布特征及环境地球化学意义 1、选择HPSEC实验的最佳条件:0.03M NaCI和0.002的磷酸盐缓冲液作 为流动相,PH为6.8,离子强度为0.034m。比,紫外检测波长为254nm。 2、红枫湖、百花湖水中DOM主要以分子量小于3500Da的组分为主,占总 溶解有机物的90%以上。根据洗脱曲线的峰面积,可以把DOM分为3个不同 分子量的组分,其中大分子量组分(MWZ000Da)的含量占总DOM的35%一68%; 中等分子量组分(ZOOODaMWloo0Da)的含量为27%一57%;小分子量组分 (MW1000Da)占总DOM的3%一31%。 3、红枫湖、百花湖水中DOC含量受气候条件的影响。丰水期,水体上部 DOC含量较大,下部较小。平水期和枯水期,上下水体中DOC含量一致。各组 分DOC含量变化与总DOC含量变化相似。DOC含量也表现出明显的季节性变 化特征。丰水期DOC含量较高,而在平水期和枯水期含量较低。红枫湖和百花 湖二者之间DOC含量没有明显的差别。 4、红枫湖、百花湖水中DOM平均分子量也受气候条件的影响。丰水期, 随深度的增大,DOM平均分子量增大;平水期和枯水期,上下水体DOM平均 分子量一致。DOM的季节性变化与DOC相反,丰水期,DOM平均分子量偏低; 而在平水期和枯水期,DOM平均分子量偏高。 5、重均分子量和数均分子量虽然变化趋势相似,但是它们的变化幅度不同, 所以多分散系数也会发生变化。总的来说,在水体上部多分散系数偏大,水体下 部偏小。丰水期多分散系数较大,平水期和枯水期多分散系数较小。 6、随着气候条件的变化,各分子量组分的DOM含量及DOC浓度也在发生 变化。大分子量组分随深度而增大,而中等和小分子量组分随深度而减小。丰水 期,中等和小分子量组分含量较多,而大分子量组分较少;平水期和枯水期,大 分子量组分含量较多,中等和小分子量组分含量较少。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X143

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5 吴海燕;利用神经网络实现聚合反应分子量分布的建模与控制[D];北京化工大学;2004年
6 郭先华;城市水源地生态风险评价及水质安全管理[D];贵州大学;2008年
7 孙烨;聚合物分子量分布的多变量建模与闭环控制研究[D];北京化工大学;2006年
8 刘雯;红枫湖水体中持久性有机污染物—多氯联苯含量测定及源解析[D];贵州师范大学;2009年
9 杨伟;非均相催化剂催化的丁二烯气相聚合的模型化研究[D];浙江大学;2003年
10 罗世霞;红枫湖水体和沉积物中有机污染物—多环芳烃的污染现状及源解析研究[D];贵州师范大学;2005年
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