浅水湖泊聚藻区水体甲基硫化物内生过程与机制研究

Dimethyl sulfides are important odorous substances in eutrophic lakes. Lake water quality is greatly affected by the production, accumulation and of these substances. In this project, the formation and diminishing process of dimethyl sulfides are under great interests of research in typical eutrophic algae-accumulation lake areas. Based on field investigations and laboratory incubation studies, the project mainly focuses on the dissolved distribution characteristics and accumulation mechanisms of dimethyl sulfides in lake water columns, analyzes the phytoplankton community structure and selects high productivity strains for dimethyl sulfides. The accumulation dynamics and formation path ways of dimethyl sulfides in water columns along with the stress factors for these processes will also be studied. The study will contribute to the formation mechanism of dimethyl sulfides in eutrophic shallow lakes.

甲基硫化物类物质是富营养化水体重要异味物质，其产生、积累和清除对湖泊水体水环境质量具有重要的影响。本项目拟以典型富营养化浅水湖泊藻类水华易发区太湖北部湖湾和西部沿岸水域为研究区域，以水体中甲基硫化物为研究对象，利用野外调查和室内模拟相结合的手段，分析目标水域水柱中甲基硫化物类物质溶存分布及富集特征，解析水体浮游植物群落结构并筛选甲基硫化物高产菌种，研究水体甲基硫化物积累的动力学过程及产生途径，确定影响甲基硫化物生产的胁迫因子，以期明确富营养化浅水湖泊水体甲基硫化物形成的机制。

以二甲基一硫醚 (dimethyl sulfide, DMS)、二甲基二硫醚 (dimethyl disulfide, DMDS) 和二甲基三硫醚 (dimethyl trisulfide, DMTS) 为典型代表的二甲基硫醚类物质是富营养化湖泊水环境中典型的嗅味物质，具有嗅阈值低、易挥发的特点。本研究以富营养化浅水湖泊水体中DMS、DMDS、DMTS为研究对象，在优化其检测方法的基础上，着重研究了它们在大型浅水富营养化湖泊太湖、巢湖、滇池的分布特征及影响因素，并对其开展相关积累过程及机理研究。主要研究结果如下：(1)利用顶空固相微萃取-气相色谱-火焰光度检测法对二甲基硫化物检测分析并对萃取条件进行优化，最终确定20%离子浓度、87 min萃取时间、50°C萃取温度为最佳萃取条件。基于上述方法获得的典型二甲基硫化物标准工作曲线良好，加标回收率在91.17～99.25%，相对标准偏差在2.56 ~ 6.25%之间。获得的DMS、DMDS和DMTS的检出限分别为28.50 ng/L、1.23 ng/L、5.03 ng/L。(2)太湖、巢湖、滇池和水体二甲基硫化物分析结果显示，各湖泊DMS污染普遍较重，太湖、巢湖、滇池、乌梁素海水体DMS平均浓度分别为769.96 ng/L、627.72 ng/L、3713.83 ng/L、1659.89 ng/L。DMDS在太湖、巢湖、乌梁素海全湖均有污染，平均浓度分别为14.16 ng/L、17.65 ng/L、13.34 ng/L。巢湖全湖均有典型的DMTS污染，浓度范围为16.99 ~ 48.55 ng/L。(3)综合分析结果表明，DMDS浓度与DMTS浓度呈显著正相关关系 (r = 0.77, P < 0.01)，且显著性较强。铜绿微囊藻和鱼腥藻培养时期均有二甲基硫化物的产生和积累。在铜绿微囊藻衰亡期，DMS浓度呈现先减小后增大的变化趋势，而DMDS变化趋势与之相反。结果表明，总氮 对铜绿微囊藻 (r =0.67, P < 0.05) 和鱼腥藻 (r =0.73, P < 0.01) 释放DMS有重要正反馈影响。在铜绿微囊藻的生物作用下，无机硫化物生成DMS的甲基化过程可能较为显著。更高的ORP有利于DMS生成，更低的ORP有利于DMDS生成，且DMS与DMDS可能存在一定的内在转化关系。