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本文以洱海沉积物溶解性有机氮(DON)为研究对象,利用超滤技术对其进行分子量分级,探究了分级前后DON空间分布特征及其影响因素,并运用紫外-可见光谱、三维荧光光谱、红外吸收光谱、气相色谱-质谱联用等手段综合表征了不同湖区、不同分子量DON结构特征,揭示了洱海沉积物DON分子组成及结构特征对其富营养化指示意义,旨在为洱海的保护和治理提供科学依据。 洱海沉积物总DON含量ω(DON)为23.46—61.40 mg·kg-1,平均值为37.19 mg·kg-1,空间分布总体呈现南部>北部>中部的趋势;不同分子量DON空间分布特征各异,其中分子量最大组分ω(>10K-N)的空间分布特征与ω(DON)一致;大于1K Da的大分子组分ω(>1K-N)占ω(DON)的比例为79.1%—93.0%,即洱海沉积物DON以大分子为主。北部湖区陆源输入DON含量较高,其沉积物低分子量DON所占比例相对较大,中部湖区生物活动和陆源输入DON含量均较低,南部湖区生物降解DON含量较高,其高分子量DON所占比例相对较大;此外,沉积物理化性质及迁移转化等也是不同分子量DON空间分布的影响因素。 不同湖区、分子量沉积物DON结构特征差异较大,洱海北部湖区沉积物DON平均分子量相对较小,腐殖化程度低,芳香环取代基种类多,含有较多氨基酸-COO-、酰胺C=N等活性官能团,其荧光物质种类相对较少,主要是来源于生物降解的类蛋白荧光物质和来源于陆源输入的紫外区类富里酸荧光物质;中部湖区沉积物DON含量低,芳香性和芳香环取代程度相应较低,其荧光物质生物来源贡献大,含有较多类色氨酸荧光物质;南部湖区沉积物DON平均分子量大,芳香性强,腐殖化程度高,含有较多富里酸,且脂肪族官能团也较多,其荧光物质主要是来源于陆源输入和生物活动共同作用产生的类富里酸荧光物质。 光谱和质谱联合表征结果表明,洱海沉积物DON由脂肪族-CH2、氨基酸-COO-、酰胺C=N和脂肪族-NO2等多种有机官能团构成,以大分子为主,含有较多类富里酸荧光物质,其平均分子量大、芳香性强、腐殖化程度高,生物有效性低,且还可以吸附水体有机污染物及金属离子,这在一定程度上阐明了洱海沉积物营养盐含量较高而水质较好的原因。然而,其挥发性/半挥发性小分子组分结构特征与富营养湖泊较为相似,即含氮杂环类化合物种类最多,都包括吡啶、嘧啶、吡咯、咪唑、吡唑、吲哚、嘌呤、哌啶等化合物的衍生物,且相对含量最高;胺类化合物种类和相对含量均位居第二,主要为苯胺和酰胺的衍生物,这反映了洱海虽然水质较好,但富营养化风险较大,急需保护和治理。