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典型喀斯特河流汛期溶解性有机质空间变化及其光学参数的耦合关系 被引量：7
1
作者 倪茂飞 刘睿 +3 位作者 王志康 张静 苑浩达 徐溶 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2822-2833,共12页
内陆水体溶解性有机质(DOM)在全球及区域碳循环中扮演至关重要的作用。然而,具有特殊生物地球化学过程的喀斯特河流DOM成分和来源空间格局却鲜有报道。以我国典型喀斯特河流—芙蓉江为对象,探索了光学参数(SUVA_(254)、SUVA_(280)、E2:E... 内陆水体溶解性有机质(DOM)在全球及区域碳循环中扮演至关重要的作用。然而,具有特殊生物地球化学过程的喀斯特河流DOM成分和来源空间格局却鲜有报道。以我国典型喀斯特河流—芙蓉江为对象,探索了光学参数(SUVA_(254)、SUVA_(280)、E2:E3、S_(290-350)、BIX、FI、Frl和HIX)的空间变化及其相互耦合关系,并利用三维荧光矩阵平行因子分析(EEM⁃PARAFAC)解析了该河流DOM主要构成,同时分析了各光学参数之间的相关性。结果显示,芙蓉江标准化吸光系数(SUVA_(254)和SUVA_(280))较低而E2:E3和S_(290-350)值较高,说明汛期DOM同时受生物和水文过程影响。EEM⁃PARAFAC表明该喀斯特河流DOM包括3项主要成分,即C1(陆源腐殖质)、C2(色氨酸)和C3(络氨酸)。河流BIX和FI分别在(0.77—1.11)和(2.14—2.39)范围,表明生物内源是DOM的主要来源。Frl值(0.75—0.94)显示河流水体以新生DOM主导,而HIX值(0.14—0.79)阐明其腐殖化程度较低。光学参数之间存在显著的相关关系,揭示了河流DOM成分、分子大小和来源具有一致的生态水文学意义。 展开更多
关键词 喀斯特河流 溶解性有机质 光学参数 成分及来源 平行因子分析
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典型喀斯特河流溶解性有机质生物降解特性及其温度敏感性研究 被引量：6
2
作者 苑浩达 刘睿 +2 位作者 倪茂飞 王志康 吴昌妮 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期218-226,共9页
喀斯特河流受特殊生物地球化学过程影响,其溶解性有机质(DOM)变化具有显著的区域特征.然而,当前对其DOM空间变化规律,特别是生物降解特性的研究十分有限,急需相关内容的补充.以我国典型喀斯特河流—芙蓉江为研究对象,探索了DOM光学参数(... 喀斯特河流受特殊生物地球化学过程影响,其溶解性有机质(DOM)变化具有显著的区域特征.然而,当前对其DOM空间变化规律,特别是生物降解特性的研究十分有限,急需相关内容的补充.以我国典型喀斯特河流—芙蓉江为研究对象,探索了DOM光学参数(a_(254)、a_(350)、E2/E3、S_(275~295)、BIX、FI、FRI和HIX)的空间格局,同时揭示了不同温度条件下DOM的生物降解特性.结果表明,原位水体a_(254)和a_(350)值分别为(8.22±1.82)m^(-1)和(5.32±1.72)m^(-1),E2/E3和S_(275~295)值分别为0.85~3.25和0.002~0.011.河流BIX和FI值分别为0.77~1.11和2.14~2.39 nm^(-1),说明内源和外源输入均为DOM的重要贡献源.HIX和FRI分别为0.54±0.16和0.86±0.06,说明水体腐殖化程度低而新生DOM丰度高.经过15℃暗箱培养,a_(254)值在第28 d显著升高((14.8±3.12)m^(-1))(p<0.05),a_(350)在0~21 d培养阶段下降(7 d:(3.12±1.18)m^(-1);14 d:(2.79±1.17)m^(-1);21 d:(3.11±1.11)m^(-1)),28 d后升高((8.20±0.88)m^(-1))(p<0.05),而E2/E3值的变化趋势与之相反.同时,河流HIX(0.23±0.05)显著降低而FRI(0.91±0.13)升高,说明大分子腐殖质被不完全降解为新生DOM.增加培养温度(30℃)可进一步提升DOM的生物可用性,最终加强大分子组分的降解和小分子组分的生物矿化作用.该研究可为喀斯特区域河流DOM动态过程提供有用信息,同时有望响应全球及区域碳循环过程. 展开更多
关键词 光学特性 溶解性有机质 喀斯特河流 空间变化 生物降解 温度敏感性
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喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质光谱特征
3
作者 龙靖潇 王志康 +2 位作者 王晗 马永梅 倪茂飞 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4584-4596,共13页
为探索喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质(DOM)光谱特征空间格局,该研究以我国贵州红枫湖、百花湖和老马河为对象,分析了表层水体DOM紫外参数(SUVA_(254)、SUVA_(280)、S_(275—295)、S_(350—400)、S_(R)和E2/E3),利用三维荧光-平行因子... 为探索喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质(DOM)光谱特征空间格局,该研究以我国贵州红枫湖、百花湖和老马河为对象,分析了表层水体DOM紫外参数(SUVA_(254)、SUVA_(280)、S_(275—295)、S_(350—400)、S_(R)和E2/E3),利用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)解析DOM主要成分,同时基于荧光参数(HIX、FI、BIX和β∶α)揭示其来源信息。该研究运用Spearman相关性分析及主成分分析(PCA)方法,揭示DOM参数的内在联系及重要组分贡献。结果显示,红枫湖、百花湖和老马河SUVA_(254)和SUVA_(280)值较低,而E2/E3、S_(275—295)和S_(350—400)值较高,说明芳香类成分占比较少且DOM整体分子量较小。水体DOM主要成分为:红枫湖/百花湖(C1:微生物代谢类腐殖质;C2:可见光范围腐殖质;C3:色氨酸),老马河(C1:色氨酸;C2:富里酸;C3:陆源类腐殖质)。水体BIX范围在0.77—1.12之间,说明生物源和陆源输入共同贡献DOM。红枫湖与百花湖FI值小于1.4,而老马河在1.4—1.9间,说明河流内源DOM贡献率高于湖泊。水体β∶α值范围在0.73—1.10之间,说明新生DOM具有显著贡献。湖泊与河流HIX值低于4,表明水体腐殖化程度低。老马河HIX与S_(R)和S_(275—295)呈正相关(P<0.05)且与FI呈负相关(P<0.05),说明DOM腐殖化程度与分子大小和来源密切联系。芳香类DOM的同质性导致SUVA_(254)和SUVA_(280)相互耦合。研究发现新生DOM多具有生物降解性,表现为BIX和β∶α强相关。相对于激流系统,湖泊具有更多的水力停留时间,这可能进一步促进内源微生物的代谢,导致生物驱动的有机质快速循环,因此不同DOM生物讯号相互耦合。研究阐明了喀斯特湖泊-河流系统DOM成分与来源特征,有望为研究全球碳循环过程提供数据支撑。 展开更多
关键词 喀斯特湖泊-河流 空间格局 溶解性有机质 平行因子分析
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溶解性有机碳耦合营养状态解析河流CO_(2)动态及驱动因素
4
作者 张羿 王晗 +4 位作者 马永梅 杜佳杰 龙靖潇 郎家锐 倪茂飞 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期794-806,共13页
为全面探索河流溶解性有机碳(DOC)与二氧化碳(CO_(2))动态及驱动因素的相关关系,以我国三峡库区河流——澎溪河为对象,于雨季和旱季采集表层水体水样,分别通过原位和室内测定,明确水文参数(水温、pH、碱度和流速)、DOC浓度和营养元素(总... 为全面探索河流溶解性有机碳(DOC)与二氧化碳(CO_(2))动态及驱动因素的相关关系,以我国三峡库区河流——澎溪河为对象,于雨季和旱季采集表层水体水样,分别通过原位和室内测定,明确水文参数(水温、pH、碱度和流速)、DOC浓度和营养元素(总氮(TN)和总磷(TP))浓度,并计算水体CO_(2)分压(pCO_(2))、水—气界面CO_(2)交换通量和营养元素化学计量比(DOC:TN、DOC:TP和TN:TP)。以河流CO_(2)、DOC和营养状态动态变化为基础,通过对DOC、TN、TP、营养元素化学计量比和荧光峰(B、T、A、M、C、D和N)与河流pCO_(2)的多维分析建立及评估潜在的耦合关系,从而揭示特定区域河流CO_(2)的来源与驱动因素特征。结果显示,澎溪河水—气界面CO_(2)交换速率在3.75~22.9 m/d范围内,雨季((9.91±4.93)m/d)>旱季((6.69±4.30)m/(d),pCO_(2)在65.95~20642.41μatm范围内,F平均值为(629.4±1426.8)mmol/(m^(2)·d),河流总体表现为大气CO_(2)源。水体DOC总体在1.42~7.88 mg/L范围内,且旱季((4.50±0.17)mg/L)>雨季((2.87±0.18)mg/L),TN在0.176~1.917 mg/L范围内,旱季((1.205±0.353)mg/L)>雨季((0.665±0.306)mg/L),TP在0.0003~0.169 mg/L范围内。在该流域雨季,类酪氨酸、类色氨酸和土壤富里酸占比显著高于旱季,而类腐殖质、微生物衍生腐殖质和生物生产力占比显著低于旱季。旱季水体pCO_(2)与TP呈显著正相关,与营养元素化学计量比(TN:TP和DOC:TP)呈显著负相关,而雨季与生物生产力呈显著负相关,营养状态与pCO_(2)存在季节耦合关系。生物代谢过程是河流CO_(2)饱和的主要原因,而降雨能够促进这一内在联系。 展开更多
关键词 三峡库区 河流二氧化碳 营养元素 主成分分析 荧光峰 澎溪河
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木质素-聚乙烯共热解生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附性能 被引量：4
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作者 秦坤 王志康 +3 位作者 王章鸿 杨成 刘杰刚 沈德魁 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期344-353,共10页
为了寻求木质素的资源化利用途径和开发低廉、高效的重金属吸附材料,该研究将木质素和聚乙烯混合物在600℃下热解制备生物炭(LG/PE-600C),以单独木质素在相同条件下所制备的生物炭作对比(LG-600C),利用扫描电镜(SEM)、N_(2)吸附/脱附、... 为了寻求木质素的资源化利用途径和开发低廉、高效的重金属吸附材料,该研究将木质素和聚乙烯混合物在600℃下热解制备生物炭(LG/PE-600C),以单独木质素在相同条件下所制备的生物炭作对比(LG-600C),利用扫描电镜(SEM)、N_(2)吸附/脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)和元素分析等对比分析LG-600C和LG/PE-600C在表观形貌、孔隙特性、表面官能团、物质组成等的差异,并进一步考察两种生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附性能。相对于LG-600,LG/PE-600C表面较粗糙,孔隙结构较发达。LG/PE-600C的比表面积达213.87 m^(2)·g^(-1),约为LG-600的2.5倍。聚乙烯的介入,导致LG/PE-600C的O元素含量和表面含氧官能团较LG-600C有所降低。吸附结果显示,LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附性能明显优于LG-600。在一定范围内,Cd(Ⅱ)初始浓度、环境温度、吸附时间、溶液pH的增加均能够促进LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附。Langmuir模型和准二级动力学模型能够很好地拟合Cd(Ⅱ)的吸附过程,表明LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附为化学作用主导的单分子层吸附。基于Langmuir模型所得到的理论最大吸附量达到40.82 mg·g^(-1)。热力学分析证实,LG/PE-600C对Cd(Ⅱ)的吸附为自发的吸热反应。机理分析表明,LG/PE-600C具有优于LG-600C的吸附性能,其主要原因在于聚乙烯介入能够强化木质素的分解,促进LG/PE-600C孔隙的发育,使得LG/PE-600C表面暴露大量Cd(Ⅱ)的吸附位点,如-OH、C=C、-C-O-C等。这些吸附位点能够通过配位、沉淀、离子交换等作用对Cd(Ⅱ)进行吸附。由此证实,添加聚乙烯与木质素进行共热解制备生物炭用于Cd(Ⅱ)的吸附可作为木质素重要的资源化利用方式。 展开更多
关键词 木质素 聚乙烯 生物炭 共热解 Cd(Ⅱ) 吸附
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