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湖泊溶解有机质生物可利用性的快速检测及定量识别研究取得进展
【发布时间:2017-05-16 】 【 】【打印】【关闭

  湖泊富营养化引起的蓝藻爆发导致水体中有大量藻源性溶解有机质(dissolved organic matter, DOM),从而影响湖泊中污染物环境行为、及湖泊系统生物地球化学过程。生物可利用性是DOM的一个重要特征,与湖泊中的碳氮循环、生物群落结构演替、新兴有机污染物降解等密切相关。但传统DOM生物可利用性检测技术—生物接种法耗时较长,且不利于分析DOM中活性、半活性和难降解组分特征。 

  南京地理与湖泊研究所江和龙课题组的白雷雷博士生等研究人员自行设计构建了一组四级推流式生物膜反应装置(4-Stage Plug-Flow Bioreactor),用于DOM生物可利用性快速检测。与普通生物接种法相比,此生物检测装置可在4天内得到等同于传统接种法56天的DOM降解率,同时还能用于分析DOM组分与其分解微生物群落特征间的关系。 

  通过应用四级推流式生物反应装置,发现藻源DOM中活性和半活性部分占总体的79%,但难降解组分也不可忽视,DOM的活性与分解细菌群落多样性成反向关系,难降解组分有助于提高微生物群落多样性。结合三维荧光平行因子分析、高效液相色谱三维荧光、及超高分辨率质谱(ESI-FTICR-MS)分析技术,表明亲水性腐殖类组分比疏水性腐殖类组分生物活性低,芳香性低、氧化程度高且含氮丰富的DOM分子容易被微生物利用,降解转化后主要产物为脂类物质,而难降解物质主要是富羧基脂环族分子。另外,研究还发现,藻源性溶解有机质的分解转化导致难降解有机氮分子种类增加近4倍,从而强烈影响湖泊内有机氮组成。 

  该研究结果有助于提高水体DOM生物可利用性分析的效率,也加深了对湖泊中DOM的环境行为和归趋、及其环境和生态效应的认识。上述成果以“Toward Quantitative Understanding of the Bioavailability of Dissolved Organic Matter in Freshwater Lake during Cyanobacteria Blooming”在线发表在环境科学主流期刊Environmental Science and Technology上。该项工作得到了国家自然科学基金和中科院创新交叉团队等项目资助。    

  论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.7b00826 

太湖蓝藻水华爆发时溶解性有机质的生物可利用性分析及难降解有机质(包括有机氮)分子种类变化

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