渭河西安段表层水体溶解性有机质的组成、来源及分布

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nextronnpf
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溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)具有复杂的化学结构和光学特性,对水环境中污染物的迁移转化及水生态系统具有重要影响。本文以渭河西安段为研究对象,通过DOM光学特性的分析,对水体中DOM的组成、来源和时空分布进行研究,并探讨了流域周边经济发展、土地利用等因素对DOM的影响,论文的主要内容如下:(1)研究区域水体中DOM和有色溶解性有机质(CDOM)的丰度值指标具有明显差异。不同月份DOC的浓度分别为10.45(3月)、6.96(7月)、5.59(10月)和4.67 mg.L-1(12月);α(355)分别为 2.53(3 月)、5.15(7 月)、12.77(10 月)和 3.99 m-1(12 月)。腐殖化程度(SUVA254)各月份的平均浓度为:下游(5.85)>上游(5.33)>中游(4.6L·(mg·m)-1)。紫外光谱斜率S所代表的DOM分子量水平在四个月的平均浓度较为接近(分别为0.016、0.018、0.015、0.016nm-1)。光谱斜率比值SR表明3月和12月水体DOM为内源为主的混合源输入;7月份中游以外源输入为主;10月份各段均以外源输入为主。(2)将C1-C4定义为类腐殖质组分,C5-C6为类蛋白类组分。荧光色谱平行因子分析结果表明,3月检测出C2/C3、C4/C2和C5/C3;7月检出C1-C4和C6;10月为C1、C2、C4和C5;12月检测出C1-C4和C5。对7月、10月、12月的水样进行LC-OCD(液相-有机碳)分析,共检测出5个峰,腐殖质占比最大,基本未检出低分子有机酸。分子量差异初步解析,上游耕地中低分子量中性物质和有机酸浓度较大,主要来源于农业为主的外源输入,下游腐殖质和降解产物含量最高,可能来自林地草地输入和中游水体携带。(3)对比荧光参数FI(荧光强度指数)、BIX(生物源指数)、HIX(腐殖化指数)及主成分分析,对7和12月各取样点的DOM进行深入解析。7月,FI=1.64-2.15、BIX=0.65-1.12、HIX=0.55-0.77;12 月,FI=1.66-2、BIX=0.77-1.04、HIX=0.55-0.74,渭河西安段表层水体取样点多为内源输入为主的混合型输入,自生源贡献大,腐殖化程度较接近。7月,下游区域林地和草地占比较大,TP(总磷)和Chla(叶绿素-a)浓度升高;12月,TP下降、TN(总氮)上升。7、12月的主成分分析累计方差贡献率分别为85.8%和89.7%,表明上游多为工农业废水引起的DOM内源,中游DOM来源和组成受周边陆源和人为影响严重;下游森林湿地较多,受中游影响,DOM来源较为复杂。(4)定义C5为包含类色氨酸、类白质的蛋白类组分,结合渭河西安段不同区域的环境经济因素,分析得到耕地类型DOM组分分布在各区域,以C5为主;林地和草地覆盖C1、C4组分的荧光强度较高,分子量大于1000Da;城镇用地C3、C4、C5强度较高,多为分子量小于350Da的中性物质;建设用地DOM多在1000Da以上,C2、C3、C4、C5荧光强度高。对月均降雨量和不同分子量、不同荧光强度组分进行回归分析,降雨量增多稀释了DOM分子量和荧光强度水平,人为干扰对DOM组成结构影响更明显。经济因素与荧光组分和不同分子量DOM的线性相关性较低;人口和GDP增长通过间接改变土地类型对DOM的组成、结构及迁移转化产生一定影响。
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