| 溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析 |
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| 引用本文： | 张连凯,刘朋雨,覃小群,单晓静,刘文,赵振华,姚昕,邵明玉.溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析[J].环境科学,2018,39(5):2104-2116. |
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| 作者姓名： | 张连凯 刘朋雨 覃小群 单晓静 刘文 赵振华 姚昕 邵明玉 |
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| 作者单位： | 中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部广西岩溶动力学重点实验室;国土资源部岩溶生态与石漠化治理重点实验室;中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室;青岛大学环境科学与工程学院;山东省地矿工程勘察院;聊城大学环境与规划学院 |
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| 基金项目： | 山东省地下水资源与环境工程研究中心开放基金项目（201501007）；国家自然科学基金项目（41671213，41402326）；国家重点研发计划项目（2017YFC0406104）；国家留学基金项目（201608455024）；中国地质调查局地质调查项目（DD20160305，DD20160301） |
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| 摘 要： | 溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.
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| 关 键 词： | 岩溶流域 岩溶含水系统 溶解有机质 三维荧光光谱 迁移转化 |
| 收稿时间： | 2017/9/28 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2017/11/4 0:00:00 |
Migration and Transformation of Dissolved Organic Matter in Karst Water Systems and an Analysis of Their Influencing Factors |
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| ZHANG Lian-kai,LIU Peng-yu,QIN Xiao-qun,SHAN Xiao-jing,LIU Wen,ZHAO Zhen-hu,YAO Xin and SHAO Ming-yu.Migration and Transformation of Dissolved Organic Matter in Karst Water Systems and an Analysis of Their Influencing Factors[J].Chinese Journal of Environmental Science,2018,39(5):2104-2116. |
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| Authors: | ZHANG Lian-kai LIU Peng-yu QIN Xiao-qun SHAN Xiao-jing LIU Wen ZHAO Zhen-hu YAO Xin and SHAO Ming-yu |
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| Institution: | Key Laboratory of Karst Dynamics, Ministry of Land and Resources & Guangxi, Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin 541004, China;Key Laboratory of Karst Ecosystem and Treatment of Rocky Desertification, Guilin 541004, China;State Key Laboratory of Environmental Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550081, China,Key Laboratory of Karst Dynamics, Ministry of Land and Resources & Guangxi, Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin 541004, China,Key Laboratory of Karst Dynamics, Ministry of Land and Resources & Guangxi, Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin 541004, China,Key Laboratory of Karst Ecosystem and Treatment of Rocky Desertification, Guilin 541004, China;School of Environmental Science and Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China,Shandong Provincial Geo-mineral Engineering Exploration Institute, Ji''nan 250014, China,Shandong Provincial Geo-mineral Engineering Exploration Institute, Ji''nan 250014, China,School of Environmental and Planning, Liaocheng University, Liaocheng 252059, China and Key Laboratory of Karst Dynamics, Ministry of Land and Resources & Guangxi, Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin 541004, China;Key Laboratory of Karst Ecosystem and Treatment of Rocky Desertification, Guilin 541004, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | karst catchment karst aquifer system dissolved organic matter (DOM) three-dimensional fluorescence spectroscopy migration and transformation |
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