洱海沉积物溶解有机质地球化学特征及其对磷释放的影响机理

溶解有机质作为沉积物最活跃的有机质组分，其在湖泊系统营养循环及富营养化过程中发挥着重要作用。揭示沉积物溶解有机质的地球化学特征，是湖泊富营养化研究的重要内容之一，阐明溶解有机质对沉积物磷释放的影响机理，是进一步揭示湖泊富营养化机理必须回答的关键科学问题。目前国际上这方面的研究较为薄弱，我国更是鲜见相关报道。本项目拟选择高原湖泊洱海，运用XRD-8树脂和超滤膜分离富集技术，将沉积物溶解有机质分离出不同组成和性质的有机质组分；然后利用分子荧光光谱、傅立叶红外光谱、核磁共振、元素分析和高效液相色谱分析等技术，揭示洱海沉积物不同溶解有机质组分的组成和结构特征；在此基础上，拟采用摇床动力学实验和现场原位静态模拟实验相结合的方法，从溶解有机质组分、组成和结构特征及其与环境因子耦合作用等方面，揭示其对沉积物有机磷和无机磷释放的影响机理，具有创新性。研究成果对洱海的水质保护具有重要指导意义。

溶解有机质作为沉积物最活跃的有机质组分，其在湖泊系统营养循环及富营养化过程中发挥着重要作用。揭示沉积物溶解有机质的地球化学特征，是湖泊富营养化研究的重要内容之一，阐明溶解有机质对沉积物磷释放的影响机理，是进一步揭示湖泊富营养化机理必须回答的关键科学问题。目前国际上这方面的研究较为薄弱，我国更是鲜见相关报道。.项目执行期间，利用δ13C、δ15N稳定同位素分析技术，揭示了洱海沉积物有机质的来源和组成特征。通过XAD-8树脂分离和切向流超滤等技术手段，系统阐明了洱海沉积物不同组分溶解性有机质的组成及光谱特征，揭示了洱海沉积物溶解性有机质的空间分布特征及季节性变化。利用31P核磁共振波谱分析技术，系统阐述了洱海沉积物有机磷形态及其组成结构特征。利用元素分析、红外光谱分析、XRD衍射光谱和扫面电镜分析技术，探索了热解去除不同有机质后沉积物的官能团和表面结构特征，揭示了不同溶解性有机质组分对沉积物及热解处理后沉积物磷吸附释放特征的影响。创新性的揭示了疏水性和亲水性溶解有机质及不同分子量溶解有机质对沉积物-水界面磷释放的影响，探究了pH与不同组分溶解有机质对沉积物磷释放影响的耦合机制。研究发现弱酸、中性及碱性条件下（pH=6-13)，外加疏水性DOM显著促进了沉积物磷的释放，其释放量平均比对照处理提高了28%；与此相反，外加亲水性DOM和DOM原溶液则显著抑制了沉积物磷的释放，其释放量分别比对照处理平均降低了91.6%和88.8%。系统研究了洱海全湖沉积物金属氧化物形态特征，发现有机质与无定形铁氧化物结合增强了沉积物对磷的吸附作用，降低了沉积物-水界面磷吸附解吸平衡浓度（EPC0）。通过现场原位静态模拟和摇床动力学，研究了环境条件（pH和DO）对沉积物-水界面有机和无机磷释放的影响，揭示了溶解性有机质对沉积物有机和无机磷释放的影响，利用酶水解技术研究了环境条件变化对沉积物有机磷形态及其生物有效性的影响。研究发现沉积物-水界面有机和无机磷的释放与pH、DO及沉积物有机质密切相关，阐明环境条件与有机质耦合在沉积物磷滞留与释放中的作用机制，对进一步揭示湖泊富营养化机理具有重要科学意义。.项目执行期间，由本项目标注资助SCI源刊论文7篇，中文核心期刊论文14篇，共发表研究论文21篇，培养硕士研究生6名，完成了项目的研究任务。