Three-dimensional fluorescence characteristics of dissolved organic matter produced by Prorocentrum donghaiense Lu

Filtration and cross-flow ultrafiltration techniques were used to separate culture media of Prorocentrum donghaiense at the exponential growth, stationary and decline stages into < 0.45 mu m filtrate, 100 kDa-0.45 mu m, 10-100 kDa and 1-10 kDa retentate and < 1 kDa ultrafiltrate fractions. The fluorescence. properties of different molecular weights of dissolved organic matter (DOM) were measured by excitation-emission matrix spectra. Protein-like and humic-like fluorophores were observed in the DOM produced by P. donghaiense. The central positions of protein-like fluorophores showed a red shift with prolonged growth duration, shifting from tyrosine-like properties at the exponential growth stage to tryptophan-like properties at the stationary and decline stages. The excitation wavelengths of protein-like fluorophores exhibited some change in the exponential growth and stationary stages with increased molecular size, but showed little change in the decline stage. However, the emission wavelengths in the decline stage exhibited a blue shift. Very distinct C type and A type peaks in humic-like fluorophores were observed. With a prolonged culture time, the intensities of both of the peaks became strong and the excitation wavelengths of peak A showed a red shift, while the A:C ratios fell. More than 94% of fluorescent DOM was in the lower than 1 kDa molecular weight fraction.

Stable carbon and nitrogen isotopic compositions of high molecular weight dissolved organic matter from four US estuaries

High molecular weight dissolved organic matter (HMW-DOM) represents an important component of dissolved organic carbon (DOC) in seawater and fresh-waters. In this paper, we report measurements of stable carbon (delta(13)C) isotopic compositions in total lipid, total hydrolyzable amino acid (THAA), total carbohydrate (TCHO) and acid-insoluble "uncharacterized" organic fractions separated from fourteen HMW-DOM samples collected from four U.S. estuaries. In addition, C/N ratio, delta(13) C and stable nitrogen (delta(15)N) isotopic compositions were also measured for the bulk HMW-DOM samples. Our results indicate that TCHO and THAA are the dominant organic compound classes, contributing 33-46% and 13-20% of the organic carbon in HMW-DOM while total lipid accounts for only <2% of the organic carbon in the samples. In all samples. a significant fraction (35-49%) of HMW-DOM was included in the acid-insoluble fraction. Distinct differences in isotopic compositions exist among bulk samples, the compound classes and the acid-insoluble fractions. Values of delta(13)C and delta(15)N measured for bulk HMW-DOM varied from -22.1 to -30.1parts per thousand and 2.8 to 8.9parts per thousand, respectively and varied among the four estuaries studied as well. Among the Compound classes, TCHO was more enriched in C-13 (delta(13)C = -18.5 to -22.8parts per thousand) compared with THAA (delta(13)C = -20.0 to -29.6parts per thousand) and total lipid (delta(13)C = -25.7 to -30.7parts per thousand). The acid-insoluble organic fractions, in general, had depleted C-13 values (delta(13)C = -23.0 to -34.4parts per thousand). Our results indicate that the observed differences in both delta(13)C and delta(15)N were mainly due to the differences in sources of organic matter and nitrogen inputs to these estuaries in addition to the microbial processes responsible for isotopic fractionation among the compound classes. Both terrestrial sources and local sewage inputs contribute significantly to the HMW-DOM pool in the estuaries studied and thus had a strong influence on its isotopic signatures. Copyright (C) 2004 Elsevier Ltd.

Bacterial roles in the formation of high-molecular-weight dissolved organic matter in estuarine and coastal waters: Evidence from lipids and the compound-specific isotopic ratios

High-molecular-weight dissolved organic matter (HMW-DOM, > 1,000 Daltons) is actively involved in the global biogeochemical cycling of many elements, but its carbon sources and detailed formation pathways are still not well understood. In this study, we measured bulk stable carbon and nitrogen isotopic ratios, lipid composition, and compound-specific carbon isotopic ratios of HMW-DOM samples collected from four U.S. estuaries (Boston Harbor/Massachusetts Bay, Delaware/Chesapeake Bay, San Diego Bay, and San Francisco Bay). Analytical results show (1) a fraction of HMW-DOM (lipid associated) in estuarine and coastal waters is derived from bacteria and phytoplankton; (2) this fraction of HMW-DOM is formed by various release processes of bacterial membrane components and bacterial reworking of phytoplankton-derived material; (3) this fraction of HMW-DOM is generally present in all samples from different coastal systems despite variable organic matter inputs and environmental conditions, suggesting an important bacterial role in HMW-DOM formation.

Variability in radiocarbon ages of biochemical compound classes of high molecular weight dissolved organic matter in estuaries

High molecular weight dissolved organic matter (HMW-DOM, > 1000 Da) represents a major fraction (> 30%) of dissolved organic carbon (DOC) in the ocean and thus plays an important role in the global biogeochemical cycling of carbon and many other elements. Its organic sources and formation mechanisms, however, are still not well understood especially in estuarine and coastal regions where multiple natural and anthropogenic sources contribute to total HMW-DOM. In this paper we report our measurements of natural radiocarbon (C-14) abundances and stable carbon isotope (C-13) compositions of the major biochemical compound classes: amino acids, carbohydrates and lipids separated from eight HMW-DOM samples collected from five US estuaries as part of our on-going study of sources, distribution and transport of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in estuarine and coastal waters. Distinct differences in both C-14 and C-13 values were found among the bulk HMW-DOM samples as well as the individual compound classes. Radiocarbon ages of the major compound classes varied by as much as 27,000 years in a single sample. The calculated average radiocarbon ages of the compound fractions of HMW-DOM indicate that the total lipid fraction is very "old", while the acid-insoluble fraction is slightly younger. Total amino acid and carbohydrate fractions, however, have relatively modern apparent C-14 ages. The significant variability in C-14 ages among the compound classes indicates not only multiple organic carbon sources but also different formation and turnover pathways controlling the cycling of different biochemical components of HMW-DOM in estuarine and coastal waters. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Copper complexation by fulvic acid affects copper toxicity to the larvae of the polychaete Hydroides elegans

Copper toxicity is influenced by a variety of environmental factors including dissolved organic matter (DOM). We examined the complexation of copper by fulvic acid (FA), one of the major components of DOM, by measuring the decline in labile copper by anodic stripping voltammetrically (ASV). The data were described using a one-site ligand binding model, with a ligand concentration of 0.19 mu mol site mg(-1) C, and a logK' of 6.2. The model was used to predict labile copper concentration in a bioassay designed to quantify the extent to which Cu-FA complexation affected copper toxicity to the larvae of marine polychaete Hydroides elegans. The toxicity data, when expressed as labile copper concentration causing abnormal development, were independent of FA concentration and could be modeled as a logistic function, with a 48-h EC50 of 58.9 mu g 1(-1). However, when the data were expressed as a function of total copper concentration, the toxicity was dependent on FA concentration, with a 48-h EC50 ranging from 55.6 mu g 1(-1) in the no-FA control to 137.4 mu g 1(-1) in the 20 mg 1(-1) FA treatment. Thus, FA was protective against copper toxicity to the larvae, and such an effect was caused by the reduction in labile copper due to Cu-FA complexation. Our results demonstrate the potential of ASV as a useful tool for predicting metal toxicity to the larvae in coastal environment where DOM plays an important role in complexing metal ions. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

高原湖泊溶解有机质的三维荧光光谱特性初步研究

提要近年来,荧光光谱技术被广泛应用于研究天然水体中溶解有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的物理化学特性。为了理解高原湖泊中DOM的组成、荧光光谱特性及其在湖泊水体中的垂直分布情况,作者利用荧光发射光谱、三维荧光光谱研究云贵高原湖泊红枫湖和百花湖中的DOM。结果显示,高原湖泊DOM主要表现为类富里酸荧光,包括可见区和紫外区两种类型的荧光峰,各种天然水体中都有报道的类蛋白荧光在红枫湖DOM中并不明显,而在百花湖DOM中则有较强的类蛋白荧光。溶解有机质所含三种类型荧光峰(PeakA:紫外区类富里酸荧光峰;PeakB:可见区类富里酸荧光峰;PeakC:类蛋白荧光峰)的荧光强..

三维荧光光谱研究溶解有机质与汞的相互作用

随着荧光光谱技术的进展 ,三维荧光光谱被广泛应用于研究各种天然水体中溶解有机质 (包括腐殖质 )的各种环境行为 .本文利用三维荧光光谱和荧光猝灭滴定技术研究河流溶解有机质与Hg(Ⅱ )的相互作用 .结果表明 ,溶解有机质中含有的3种类型荧光基团都能够不同程度地被Hg(Ⅱ )猝灭 ,并采用非线性回归分析拟合出Hg(Ⅱ )与 3种荧光基团之间的条件稳定常数 .pH值对Hg(Ⅱ ) DOM体系具有显著影响 .Cl-对Hg(Ⅱ ) DOM体系具有强烈的竞争作用 .Ca(Ⅱ )能够 使Hg(Ⅱ ) DOM体系荧光增强 ,而Mg(Ⅱ )对之影响很小 .此外 ,Cu(Ⅱ )与Hg(Ⅱ ) 都是DOM的荧光猝灭剂 ,但是其猝灭机理存在差异

太阳辐射对溶解有机质荧光光谱特征的影响

利用三维荧光光谱研究了太阳辐射对溶解有机质(DOM)荧光光谱特征的影响。实验结果表明,太阳辐射使DOM的荧光发射光谱强度减弱。在三维荧光光谱图中,红枫湖样品的荧光峰A,C,南明河样品的荧光峰A,B,C,尤其是荧光峰C的λExmax/λEmmax位置随着太阳辐射时间的延长而逐渐向短波长移动。从腐殖酸样品的三维荧光光谱图中则发现,原始样品荧光峰位置出现在λEx/λEm=275/500nm处,光照作用后出现两个荧光峰λEx/λEm=245/450nm和310/450nm。太阳辐射对DOM中不同荧光组分的光降解速率存在差异,从荧光峰A和C的比值r(A,C)随太阳辐射时间的变化趋势得知,荧光峰C比荧光

洱海沉积物间隙水中溶解有机质的地球化学特性

对洱海沉积物间隙水中溶解有机质(DOM)含量、紫外一可见吸收、荧光以及分子量等的垂直分布特征进行了研究。结果表明，DOC含量在沉积物一水界面明显富集，随后急剧下降，6cm处达到最小值，随后呈上升趋势。DOC与吸光度值、荧光发射光谱强度之间具有一定的线性相关关系。DOM的E3／EAL值范围在1-6之间，绝大多数在1—3．5之间。表征DOM中腐殖质来源的指标荧光指数值处于1．48—1．59之间，说明DOM以陆源输入为主。此外，洱海沉积物间隙水DOM分子量分布呈多峰分布模式，重均分子量(Mw)值在1462—1953Da之间，数均分子量(Mn)值在547—900Da之间，多分散性系数ρ值在2．02—3．05之间。随着沉积深度增大，Mw和Mn有略微的增大趋势，但变化不大。沉积物的氧化还原条件、微生物活动以及铁、锰氧化物等在沉积剖面的差异是控制间隙水中DOM各种地球化学特性的主要因素。

贵州红枫湖水体溶解有机质的剖面特征和季节变化

溶解有机氮(dissolved organic nitrogen , DON) 与溶解有机碳(dissolved organic carbon , DOC) 相结合在湖泊水体溶解有机质(dissolved organic matter , DOM) 的研究中少有报道. 本研究对贵州喀斯特地区高原性湖泊-红枫湖水体DOC 和DON 的含量进行了近2a 的测定,研究了DOM 的剖面特征和季节变化,并探讨了DOM 垂向分布和季节变化的影响因素. 结果表明,红枫湖DOC 的浓度范围为1160～3108 mg·L - 1 ,DON 的浓度范围为0110～0137 mg·L - 1 . 在湖水混合期表层和底层的DOC和DON 的浓度基本一致,在湖水分层期DOC 和DON 浓度表现出从表层往底层减小的趋势. 表层水体(0～2m 或3m) DOC 的浓度在春末夏初或夏季达到最大,DON 的浓度在春末夏初稍高于其它月份. 结合叶绿素和降雨的数据分析认为,藻类活动和陆源输入直接导致了表层水体DOM 的季节变化模式. DOM 的C/ N 在一般情况下向下增大,但在夏季南湖的垂向水柱上,DOC 和DON 的浓度在12m 以下增大,C/ N 从12m 的1811 下降为14m 的1419 ,并向下持续减小,这很有可能是颗粒态有机质发生降解释放出C/ N 较低的DOM ,成为水体内DOM 的一个内源.

贵州山区湖泊水体中溶解有机质的时空分布及其生物地球化学循环－以红枫湖、百花湖为例

本论文选择贵州山区湖泊—红枫湖和百花湖为研究对象，对两湖水体进行了近两年的采样，揭示了溶解有机质（DOM）的时空分布规律、迁移转化及其影响因素，初步总结了DOM的生物地球化学循环模型。本论文得到以下结论：红枫湖溶解有机碳（DOC）的浓度范围为1.60～3.08 mg·L-1，百花湖DOC的浓度范围为1.71～3.96 mg·L-1。红枫湖溶解有机氮（DON）的浓度范围为0.10～0.37 mg·L-1，百花湖DON的浓度范围为0.16～0.66 mg·L-1。两湖水体中DOC和DON的浓度在湖水完全混合期上下层水体的浓度基本一致，而在湖水化学分层期表现出从上层往下层减小的趋势。藻类活动和降雨可能都对红枫湖DOC浓度的升高有贡献，两种贡献究竟以哪种为主还有待进一步研究。花桥处外来DOM的输入和红枫湖下泄水的稀释作用共同控制着百花湖表层水体DOM浓度的季节变化模式。营养元素的垂向剖面分布与有机质（包括颗粒态有机质和DOM）的矿化有较大的关系。湖泊水体分层对DOM和营养元素迁移转化有较大的影响，颗粒态有机质起到作为DOM内源的作用。HF-S处沉积物孔隙水中的DOC和DON以及NH4+-N可能向上覆水体扩散，而上覆水体的NO3--N可能向沉积物扩散。在红枫湖下层水DOM矿化对下层水体无机碳和氮有贡献，含氮丰富的DOM优先矿化。

天然溶解有机质和环境污染物的相互作用--以铜、汞离子和卡马西平为例

天然溶解有机质（natural dissolved organic matter，DOM）是由动植物残体经过复杂的物理、化学和生物过程形成的高分子有机混合物，它广泛分布于水体、土壤和沉积物中。DOM的结构十分复杂，分子量从几百到几十万不等，元素组成和化学结构随时空和来源不同而变化。腐殖物质是DOM的主要组成部分，以溶解有机碳计约占DOM总量的50%~80%。腐殖物质可以分为：富里酸（fulvic acid， FA任何pH值条件下都溶于水），腐殖酸（humic acid，HA在pH 1时不溶于水）和胡敏素（humin，任何pH条件下都不溶于水）。 DOM能影响许多生物地球化学过程。例如DOM是一个重要的碳汇，它能影响微生物的食物链和全球碳循环；DOM和营养元素含量、食物链结构等一起决定水生生态系统的属性和发展动态；它还能吸收自然光，从而影响紫外线在水中的穿透能力和浮游植物的光合作用；DOM含有多种弱酸和弱碱官能团，是天然水体pH的调节剂和控制因素；DOM和痕量金属离子或有机污染物发生作用，从而影响它们的形态、毒性、迁移转化和生物有效性；在饮用水消毒过程中，DOM能生成致癌物三卤甲烷和其它消毒副产物。 天然水体中的痕量金属离子（如Cu2+和Hg2+）主要以DOM络合态存在。在海水中DOM控制铜的主要存在形态；在淡水中 90%以上的铜离子与DOM发生配位。通过配位作用DOM能抑制浮游生物对Hg的吸收，增加鱼类对Hg的蓄积。目前，人们对金属离子在环境中的迁移转化机理的理解还不够深入，尤其是对有机质参与下的有毒重金属循环还缺乏必要地认识。条件稳定常数是描述重金属离子与DOM配位能力的基本参数。前人运用多种手段对DOM与金属离子的结合能力进行了研究，主要包括：离子选择性电极法、溶出伏安法、超滤及荧光淬灭滴定法等。紫外吸收滴定法可用于研究单一有机化合物和金属离子的相互作用，在这一领域的应用尚未报道。本文首次将紫外吸收滴定法应用于测定DOM与Cu2+和Hg2+的条件稳定常数。实验表明紫外吸收滴定法迅速、简便、可望成为研究DOM和痕量金属离子相互作用的有力工具。 药品和个人护理品（pharmaceuticals and personal care products，PPCPs）在环境中普遍存在。有证据表明，环境中的有些PPCPs能对生物体产生影响，如改变生物体的性别比例，影响植物生长，动物幼虫的孵化，甚至具有明显的致畸效应。卡马西平（Carbamazepine，CBZ）是一种常用的抗癫痫、止痛药物和抗抑郁药。毒理学实验表明，环境中的CBZ能严重影响鱼、蚌等水生生物的免疫和循环系统。CBZ使用量大，在环境中含量高，在地下水渗透过程和常规污水处理中保持稳定，因此CBZ成为衡量人类活动和污水处理工艺效率的标志物。但是目前人们对CBZ的环境地球化学循环知之甚少。DOM能与许多有机污染物发生相互作用，从而影响它们的生物环境地球化学行为，但DOM对CBZ的影响尚未见报道。本论文利用三维荧光光谱技术和同步荧光光谱技术，研究了DOM与CBZ的结合强度、结合类型、影响因素，并且初步总结了DOM对CBZ环境地球化学循环的影响。为理解其它PPCPs的生物地球化学循环，预测它们的迁移转化、归宿和环境毒性提供参考。 本文运用紫外吸收滴定法和荧光淬灭滴定法研究了不同来源的DOM和金属离子（Cu2+和Hg2+）的相互作用，运用三维荧光光谱法和同步扫描荧光光谱法研究了DOM和卡马西平的相互作用。主要成果简述如下： 1、本文首次将紫外吸收滴定法应用于测定金属离子和DOM的条件稳定常数，结果表明紫外吸收滴定法操作更简便、测定迅速、仪器普及率高，可在DOM含量很低（约10-5 ~ 10-7 mol/L）的情况下也可以直接进行测定，不必进行复杂的预富集。可望成为DOM和痕量有毒重金属离子相互作用的有力工具。 2、重金属离子（Hg2+和Cu2+）与DOM的羧基和酚羟基等基团配位。配位后电子的离域性增加，导致紫外吸收增加。与此同时配位后分子极性的改变和铜离子顺磁性作用，引起DOM荧光淬灭。在Cu2+和Hg2+的滴定过程中，紫外吸光度和荧光强度之间呈极显著线性负相关关系（R2=0.99，P<0.001）。这说明荧光和紫外从不同侧面揭示了DOM和金属离子的配位作用。 3、紫外吸收滴定法和荧光淬灭滴定法测定其条件稳定常数（log K）一致，介于3.5 ~ 5.5之间。强配位作用是DOM影响有毒重金属离子环境地球化学行为的根源。研究还表明配位作用的强弱受DOM来源和体系pH的影响。 4、 CBZ和DOM能发生强烈的相互作用，结合常数（log K）介于3.41 ~ 5.04之间。DOM能明显减少游离态CBZ的浓度，提高CBZ溶解度和迁移转化能力。这对认识CBZ和其它PPCPs的环境地球化学循环及其影响因素具有指导意义。 5、荧光光谱研究表明CBZ对DOM发射的荧光具有明显的猝灭作用，其猝灭机理为静态猝灭。疏水作用是CBZ和DOM之间的主要作用力。DOM-CBZ受pH值的影响不大， Cu2+对CBZ和DOM的结合有一定的影响。

湖泊有机质的来源与生物地球化学循环：稳定氮同位素示踪技术

氮循环是水生生态系统中重要的营养循环，对它的研究能够为水环境评价以及解决日益严重的湖泊富营养化问题中的氮治理提供理论依据。水体中的有机质分为颗粒态有机质(POM)和溶解态有机质(DOM)两部分，它们在水体中与无机氮相互转化、相互作用，共同控制着整个水生生态系统内部的氮循环过程。稳定氮同位素技术作为有效的地球化学工具能够被用于追溯水生生态系统中的物质来源以及指示相关的生物地球化学循环作用。因此对有机质稳定氮同位素比值的测定有利用帮助我们了解它在水生生态系统中所扮演的角色，尤其是得到有机质参与的地球化学循环作用的直接证据，从而进一步完善对水生生态系统内部整个氮循环过程的研究。 本研究首先从根本上解决了限制溶解有机氮(dissolved organic nitrogen，DON)稳定氮同位素比值应用的测定技术上的难题。然后选择贵州高原湖泊―红枫湖和百花湖作为研究对象，测定了2003~2004年两湖水体中颗粒态有机氮同位素比值(δ15NPON)的季节及剖面变化，探讨了两湖季节性变化存在差异的原因以及红枫湖纵向水体剖面上δ15NPON的变化规律及影响因素。最后，在前人对红枫湖研究的基础上重点选择了2006~2007年间湖泊热分层不同时期具有代表性的几个月份进行了剖面采样。测定了不同月份纵向水体剖面上的DON、PON与NO3-三种氮形态的含量、δ15N值以及其它水化学参数，揭示了水体内部氮循环过程中的相关生物地球化学作用。同时，结合冬季湖泊枯水期外源输入河流以及湖泊水体横向剖面上的DON、PON与NO3-三种氮形态的含量及其δ15N值的变化，追溯了湖泊水体中各种氮形态的来源以及外源输入河流对湖泊水体的贡献。本研究得到以下几点结论： 1. δ15NPON值的季节性变化可以用于评价水生生态系统的营养状况，指示外源人为活动产生的工业废水和生活污水的影响。对2003~2004年间红枫湖和百花湖两湖表层湖泊水体中PON的δ15N季节性变化研究表明，红枫湖表层颗粒态有机质δ15NPON的变化范围为+3.7～+14.9‰；百花湖颗粒态有机质δ15NPON的变化范围为+1.3～+8.7‰。其季节性变化趋势不同。红枫湖表现为冬季(2月)和夏末秋初(9月)出现高值；冬季高值的出现主要受外源输入的工业废水中富含15N的无机氮源和有机颗粒的影响。百花湖在冬季(2月)出现最低值，夏末秋初(9月)出现高值；冬季最低值的出现则可能归功于生活污水中富含14N的有机颗粒的贡献。 2. 首次从整体角度得到了δ15NDON值变化区间的信息。红枫湖2006~2007年不同采样月份水体内部的δ15NDON测定结果显示，δ15NDON的变化范围为+1.0~+12.3‰，它与δ15NNO3-的变化范围：5.9~+22‰和δ15NPON变化范围：+2.8~+16.8‰接近。同时，研究还发现在浮游植物生长季节，表层水体不同形态氮的同位素比值普遍存在下述规律：δ15NNO3->δ15NPON>δ15NDON。原因是此时浮游植物是PON的主要组成部分，且吸收利用NO3-的过程是δ15NPON变化的主要控制因素，浮游植物通过分泌细胞外液等方式分解产生了的富含14N的DON，从而使得三种形态的氮同位素具有一定的继承关系。 3. 三种氮形态δ15N值的季节性变化趋势能够反映其来源的差异。纵向剖面水体中，2007年1月的δ15NNO3-最大，湖泊受外源河流携带的高δ15N及高含量NO3-的影响。2006年4月和2007年3月的δ15NNO3-较小，水体内部发生的强烈的硝化作用产生了大量富含14N的NO3-，是湖泊水体NO3-的重要内源。δ15NDON值表现为：除2007年3月表现异常外(出现异常高值)，浮游植物生长季节(2006年4月和2006年7月)的 δ15NDON普遍小于其余月份，且纵向水体剖面上变化幅度均不太大，这与浮游植物生长季节DON主要来源于浮游植物分泌等作用产生的富含14N的组分有关。δ15NPON值表现为冬季(2007年1月)具有最高值，受外源输入河流中富含15N的有机颗粒的影响。 4. PON降解方式的不同可能引起生成的δ15NDON存在差异。PON在有氧条件下发生硝化降解时，由于富含14N的组分优先被释放，因此生成的DON组分的δ15N值较小，如2006年4月10m以上水体和2006年7月10m以上水体；而当PON在厌氧条件下发生反硝化降解时，富含15N的组分则优先被释放，从而使得生成的DON其δ15N较大，如2006年4月18m以下水体和2006年7月10m以下水体。 5. 纵向水体剖面上δ15NPON的显著变化来源于其组成的变化，并且不论是硝化细菌还是反硝化细菌，当它们作为PON的主要组分时均会造成δ15NPON的减小，如2006年7月和2007年3月中下部水体。 6. 三种氮形态同位素比值的结合能够更加有效地示踪有机质来源的变化。如2007年1月纵向水体剖面，整个水体剖面氮含量无明显变化，而氮同位素比值则有显著变化。20m处δ15NPON、δ15NNO3-和δ15NDON均在此发生转折，显示20m可能是外源输入与内部水体的分界层。此时，横向水体剖面上，采样点4处NO3-显著增加，而δ15NNO3-保持不变；δ15NDON显著减小。说明采样点4处可能有新的氮源出现。初步估计是由于先前网箱养鱼的积累影响还有高含量的NO3-，低δ15N值的DON输出。 以上的研究结果充分证实了有机质的稳定氮同位素比值的变化能够更加直接地用于追溯有机质的来源以及追踪有机质在湖泊水体中参与的生物地球化学循环作用。

红枫湖、百花湖水中溶解有机物分子量分布特征及环境地球化学意义

溶解有机物（dissolved organio matter， DOM）通常是指能够通过0.45μm滤膜的有机物质。0.45μm的定义是根据传统的过滤滤膜直径来划分的，不是一个绝对的定义。DOM在水环境中起着重要的作用，它是水环境中重要的配位体和吸附载体。DOM在水化学和生态环境中的重要作用，主要表现在它不仅可以和基本的金属离子和有机化合物结合，还可以与毒性金属离子和除草剂、杀虫剂结合（wershow ond Goldberg，1972）。湖泊水中DoM的浓度及物理化学性质能够影响水生态环境的结构及初级生产力。溶解有机物按元素组成来分，主要含有C、O、H、N、P、S以及灰分。按重量计算，其中C占总有机物的50％，其次是O（科O％）、H（一5％）、N（0.5～6.5％）、P（＜1.0％）、S（＜1.0％）和灰分（1.2-5.0％）（Thurman，1985）。DOM一般由多种有机化合物组成，其中腐殖物质是溶解有机质的主要组成部分，一般占有机质总量的50-80％。目前通常可人为地将腐殖物质划分为胡敏素、胡敏酸和富里酸（Aiken et oL，1 985）。其余的非腐殖类物质主要包括碳水化合物、氨基酸、叶绿素、藻类分泌物、酚酮类化合物、脂肪酸和亲水性有机酸等（Thurman，1985）a在水环境中一些金属离子和微量元素通常和DOM相结合，而这些元素的作用和在水中的迁移都受DoM的分子量分布的影响（chiou etal．，1986）。 DOM的分子量及其分布是指示水质量的一个重要参数，同时在水处理过程中对于研究DOM的去处效率有重要作用（vuorio et oL，1998）。具有不同分子量分布的DOM与金属的络合能力也不同，则它们对金属的生物有效性的作用就不同（wuetal．，2002）。分子量变化的程度可以进一步理解DOM的自然形成过程，也可以在弓！用水处理过程中优化腐殖质的去除过程。红枫湖和百花湖是贵州地区两个人工水库，通过对两湖水文条件的测量，探讨了影响DOM分子量及分布变化的环境因素，包括溶解氧的含量、水体温度、pH值、叶绿素。的含量、光照强度、藻类生长情况、生物活动等，以及溶解有机物的来源，人为污染情况等。本文采样高效体积排阻色谱法（High PerformanceSizeExclusion cbromatograP场，HPsEC）测量了红枫湖、百花湖水中的DOM的含量及分子量分布，得出了以下几点认识：1、选择HPsEC实验的最佳条件：0.03M NaCl和0.002的磷酸盐缓冲液作为流动相，pH为6.8，离子强度为0．034mol几，紫外检测波长为254nm。2、红枫湖、百花湖水中DOM主要以分子量小于3500Da的组分为主，占总溶解有机物的90％以上。根据洗脱曲线的峰面积，可以把DOM分为3个不同 分子量的组分，其中大分子量组分（MW＞2000Da）的含量占总DOM的35％一68％；中等分子量组分（Z000Da＞MW>1000Da）的含量为27％-57％；小分子量组分（MW＜1000Da）占总DOM的3％一31％。 3、红枫湖、百花湖水中Doc含量受气候条件的影响。丰水期，水体上部DOC含量较大，下部较小‘平水期和枯水期，上下水体中DOC含量一致。各组分DOc含量变化与总DOC含量变化相似。DOC含量也表现出明显的季节性变化特征。丰水期DOC含量较高，而在平水期和枯水期含量较低。红枫湖和百花湖二者之间DOC含量没有明显的差别。4、红枫湖、百花湖水中DOM平均分子量也受气候条件的影响。丰水期，随深度的增大，DoM平均分子量增大；平水期和枯水期，上下水体DOM平均分子量一致。DO入左的季节性变化与DOC相反，丰水期，DOM平均分子量偏低；而在平水期和枯水期，DOM平均分子量偏高。5、重均分子量和数均分子量虽然变化趋势相似，但是它们的变化幅度不同，所以多分散系数也会发生变化。总的来说，在水体上部多分散系数偏大，水体下部偏小。丰水期多分散系数较大，平水期和枯水期多分散系数较小。6、随着气候条件的变化，各分子量组分的DOM含量及DOC浓度也在发生变化。大分子量组分随深度而增大，而中等和小分子量组分随深度而减小。丰水期，中等和小分子量组分含量较多，而大分子量组分较少；平水期和枯水期，大分子量组分含量较多，中等和小分子量组分含量较少。

水环境中的溶解有机质及其与金属离子的相互作用——荧光光谱学研究

本论文通过选择这一国际前沿科学领域,主要运用三维荧光光谱仪、紫外-可见分光光度仪、溶解有机碳/氮分析仪、高效体积排阻色谱、荧光猝灭滴定等分析化学方法和手段,对云贵高原湖泊红枫湖、百花湖、洱海沉积物孔隙水以及一些河流等当中的DOM及其水化学特征进行了深入细致的研究,并且运用三维激发发射荧光光谱研究DOM中不同组分与Hg的相互作用,在溶解有机质的化学结构及其与金属汞的相互作用机理等方面取得了一些进展.