天然有机质在湖泊富营养化过程中的作用机理：来源与过程辨识

天然有机质在湖泊各过程中发挥着重要的作用，但由于来源和化学组成复杂，其作用机理研究难度大；湖泊富营养化问题为天然有机质研究提供了全新的科学内容。项目针对天然有机质的来源、化学结构、过程及其与湖泊富营养化的响应关系等几个关键科学问题，选择我国几个不同营养水平的典型湖泊，运用有机组分分离富集方法、核磁共振、红外和稳定同位素等综合手段，深入揭示湖泊有机质的化学组成和结构特征；重点运用三种新方法（生物标志物、分子单体同位素和氨基酸组成）对天然有机质的各种来源和过程进行示踪和辨识，阐明有机质不同来源（藻类、细菌、浮游动物与陆源动植物及早期成岩作用等）相对贡献份额及其演变规律。揭示有机质及其各组分的循环过程，阐述有机质在湖泊生物活动和早期成岩过程中的作用机理和主要影响因素，并阐明有机质在不同富营养化湖泊的差异性和响应关系，为湖泊富营养化治理提供新思路，共同推动国际有机质研究领域的发展。

天然有机质（NOM）在湖泊生态系统中发挥重要作用，湖泊富营养化问题为NOM研究提供了全新的挑战。开展不同营养水平湖泊NOM来源与过程辨识及差异性研究，对于我国淡水湖泊的评价、预测和保护有十分重要的现实意义。NOM化学组成和结构复杂，来源和循环过程认识不清，其作用机理研究难度大。针对上述科学问题，本项目选择我国典型富营养化湖泊，建立了大体积水样DOM不同有机组分分离与富集技术，成功将DOM分离成6种组分，解决分离富集过程中的干扰和损失等问题，提高回收率；利用多种现代仪器分析手段系统表征不同有机组分的化学结构与组成特征差异。改进并建立系列生物标志物及其单体同位素测定新技术；运用新技术对我国14个不同营养水平（太湖、巢湖、滇池、四海龙湾、博斯腾湖、双塔水库、苏干湖、青海湖、密云水库、鄱阳湖、程海、红枫湖、洱海、湛江玛珥湖）湖泊开展生物标志物及其脂肪酸单体碳同位素分布特征研究，阐述不同来源与生命过程对NOM形成的贡献和作用机理，揭示湖泊富营养化进程及其演变规律。针对不同来源（内源藻类、细菌、水生植物及沉积物释放过程）DOM的迁移转化规律开展野外调查与模拟研究，利用核磁共振、红外和稳定同位素等技术综合表征有机质的时空分布和循环规律，揭示不同来源DOM的环境迁移行为及其差异性；对比并深入探讨了有机质在不同湖泊来源与过程的差异性及其与湖泊富营养化的响应关系。研究成果有助于深入了解天然有机质在湖泊中的生物地球化学循环过程，共同推动国际有机质研究领域的发展。