高原湖泊小分子有机酸特征及环境效应

小分子有机酸是有机质降解成为二氧化碳和甲烷过程中的重要中间体，在地表环境中广泛分布，在生态环境中起到了重要作用，人们对其研究还只是局限于土壤、大气、雨水、雪冰等环境中。基于以上研究的局限，本项目拟将生物学和地球化学方法相结合，以云贵高原地区三个不同类型湖泊红枫湖、洱海、滇池为研究对象，利用离子色谱-质谱技术研究有机酸的组成、含量及其对DOC贡献等地球化学特征，揭示水环境中有机酸的剖面、季节变化规律及其在湖水和沉积物-孔隙水界面中的迁移转化规律，结合水文学基本参数，阐明有机酸在沉积物早期成岩过程中的作用及其对湖泊水环境酸碱度的影响；利用分子荧光光谱、高效体积排阻色谱、紫外-可见光谱技术等表征有机质的来源和结构，阐明有机酸的来源及转化；通过研究湖泊中微生物的总量及种类，阐明微生物对有机酸的作用机理。该研究将为进一步了解湖泊生态系统中有机酸生物地球化学循环特征与环境效应提供科学依据。

小分子有机酸普遍存在于地表环境中，是有机质代谢途径中的关键中间产物，并参与了生物生命活动的三羧酸循环。光化学反应是有机酸起源的中间枢纽过程，也是决定其向终端状态转化过程中多样性的重点。研究了滇池、红枫湖上覆水体有机酸的种类、含量及化学特征，完成了项目预定计划与任务，并取得了一定有价值的理论成果。红枫湖水体中检测到的有机酸有乳酸、乙酸、丙酮酸、山梨酸和草酸，总含量为6.55 umol/L, 对DOC贡献为7.47%，滇池水体中检测到的有机酸包括乳酸、甲酸、丙酮酸和草酸，两个采样点的总量分别是7.98和6.54 umol/L，对DOC贡献分别是2.67%和2.48%。两湖中的主要有机酸种类都是丙酮酸，而由于两湖地理条件及水深差异，光化学作用及相关生化因素对有机酸产-消过程的影响也有差别，导致两湖有机酸不同的日变化及剖面变化趋势。红枫湖水体中的有机酸其总量随时间不断减小，主要是由底层水体中生物吸收和矿化作用引起，而表、底层水体中丙酮酸呈现增加和减小的日变化趋势，主要由生命物质循环过程中大分子有机质的降解与合成造成的，同时，浮游生物行为及水体分层对水柱中有机酸增加与减小的剖面变化趋势起到了关键作用。而滇池有机酸主要是内源生物来源，包括浮游细菌的分泌和自身的降解，以及浮游植物如藻类来源，强烈的光氧化和光聚合作用致使两个采样点有机酸呈现增加-减小、减小-增加的日变化趋势。除了光辐射以外，细菌的分解和同化作用使得有机酸的最大值在水柱中上下迁移，或者由于滇池厚重的藻类覆盖，有机酸只能聚集在UV光辐射到的浅层水体中，而呈现减小的剖面趋势。各种物理、化学、生物过程都影响了LMWOAs在湖泊水体中的时空分布。研究结果为湖泊水体演化提供了基础数据，对于水质管理及人体健康保护具有现实意义。