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西北内陆典型小流域水土系统DOM特征及迁移过程研究

祁延明  
【摘要】:本文以研究区内的P河流域及城镇污水汇入的Y河排污口段表层水体为研究对象,借助三维荧光光谱和傅里叶变换中红外光谱技术,结合平行因子、荧光区域积分及相关性分析方法研究了流域水土系统溶解性有机质(DOM)特征及迁移过程,结果表明:(1)P河流域水体系统DOM含量高于土壤系统,污水生化处理出水及雨水径流DOM浓度最高,是流域潜在陆源污染源。P河表层水体和雨水径流DOM以陆源输入为主、自生源特征较强,腐殖化特征较弱;污水生化处理出水DOM由内外源共同产生,自生源特征最强,腐殖化特征最弱;P河沉积物及流域土壤DOM以陆源输入为主,自生源特征最弱,腐殖化特征强;土壤系统DOM腐殖化程度、分子量,疏水组分占比均高于水体系统;天然水体及土壤DOM以腐殖酸为主,生活生产用水DOM以胡敏酸为主。(2)P河水体DOM存在5种荧光峰(A、C、M、B、T),土壤DOM普遍存在3种荧光峰(A、C、M),部分还存在T峰。P河水体荧光组分及强度有区域性差异,山地草地区存在2个荧光组分C1(类富里酸)和C2(类络氨酸),农业农村区和城市集中区还包括C3(类色氨酸)在内的3种组分,总荧光强度及类蛋白质占比均为城镇集中区农业农村区山地草地区;P河流域土壤DOM荧光组分不存在区域性差异,3个区域均有C1(类腐殖质)和C2(类富里酸)2个荧光组分,总荧光强度呈现出了农业农村区山地草地区城镇集中区的区域性差异。P河水体及土壤DOM官能团类别区域性差异不明显,都以-OH、-CH_3、C-N、N-H、C-H及苯环等官能团,C≡C和C=C等化学键为主;流域土壤会影响P河水体类蛋白荧光组分。(3)从雨水径流携带的荧光峰及含量发现,牧业是山地草地区潜在陆源污染源。山地草地区径流携带的类蛋白物质入河后经过河水稀释、微生物等作用其含量会降低。住宅及工厂道路雨水径流极易携带类蛋白物质,是城市地表水潜在污染源。雨水径流DOM官能团类别不受土地利用类型影响,以-OH、-CH_3、C-N、N-H、C-H、C≡C和C=C等为主。(4)生化处理措施能有效降低污水有机污染物浓度;Y河DOM受排污影响,在排污口至下游50m内水体DOM近期自生源特征更加明显、类蛋白质含量显著增加,至下游1km后河流DOM逐渐呈现原有状态。用类蛋白含量预测有机物浓度只适用于单一类型水体,不适用于混合型水体,污水汇入会导致河流DOM组分更加复杂,增加河流水环境预测、监测难度。


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