Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 内蒙古高原湖泊天然有机质环境地球化学 | |
| 吕昌伟 | |
| 完成单位 | 内蒙古大学 |
| 登记(发布)日期 | 2015 |
| 中文摘要 | 地表环境是一个复杂的多相体系,多种物质、多种界面、多种过程相互影响与共存。天然有机质是环境介质中的重要化学组分,它的来源、化学结构、循环特征及其与养分循环的耦合关系显著影响着地表生态系统的物理、化学和生物过程,是环境污染的评价、预测和治理研究中的基础理论问题;有机磷是天然有机质的重要组成部分,两者的耦合关系及其与其它介质的相互影响机制对地表水体富营养化表现出重要的控制作用,是一个非常富有挑战性的研究领域,有关有机磷与无机磷的相互转化机制十分复杂,方法和理论体系均不完备,单纯从环境化学角度研究有机磷已经遇到瓶颈。针对地表环境体系的复杂性特点,本研究团队多年来以内蒙古高原湖泊为研究对象,以环境地球化学、生物地球化学、污染生态学及现代沉积学的理论和方法为指导,围绕着天然有机质与重金属相互作用机制、有机磷界面行为与效应等关键科学问题,相继获批“寒旱区不同类型湖泊有机磷的降解特征及生物有效性研究(41003049)”、“湖泊沉积物中腐殖质对重金属迁移转化的影响机制研究(41163006)”、“湖泊沉积物中铁异化还原对界面磷再生的影响机制研究(41763014)”等国家自然科学基金项目及“内蒙古高原不同类型湖泊有机磷的生物有效性及其对富营养化的作用机理研究(2009BS0601)”和“溶解性有机磷在铁氧化物表面的吸附机制研究(2015MS0404)”等内蒙古自然科学基金项目;锻炼了内蒙古大学环境地球化学与健康科技创新团队,培养中青年教师4人,其中1人获国务院特殊津贴专家称号,1人晋升为教授/博导,2人晋升为副教授/硕导;近5年来,基于对关键科学问题认知水平的提高,培养博士研究生3名、硕士研究生14名,发表SCI论文14篇。本项工作的创新性主要体现在对天然有机质与重金属相互作用机制、有机磷界面行为与效应等关键科学问题的新认识及其新机制的发现。 (1)研究了湖泊环境中影响有机磷形态分布的非生物影响机制,从宏观和微观两个方面揭示了有机磷的环境行为与效应。宏观方面,选择15个湖泊,在全国尺度上探讨了纬度地带性对有机磷分布的驱动机制,在国际上首次搭建了有机磷与环境气候变化间的知识链接,揭示了近4000年来有机磷与湖泊演变及流域环境气候变化的响应关系,为环境气候变化预测预警提供了有效代用指标体系;微观方面,创新性地揭示了环境中碳酸盐和Fe/Al氢氧化物及有机质等非生物因素影响下有机磷的积累、有机磷与无机磷的相互转化等关键环境过程的机理机制。研究成果发表在NI指数期刊、环境科学领域TOP期刊《Environmental Science & Technology (IF＝6.653,J一区)》和《Chemosphere (IF＝4.427)》。该研究从时空角度探讨了有机磷的环境地球化学指示意义,重新认识了有机磷对湖泊富营养化的贡献,补充和完善了磷循环基础理论,国际同行认为：这项研究对推动磷循环机理研究具有非常重要的意义。 (2)连续提取了不同级分腐殖质,结合光谱学、形貌学、ligand binding 模型和bi-Langmuir模型,深入阐释了不同环境条件(pH、离子强度、离子类型、温度、光照)下不同级分腐殖质与重金属的相互作用机理。FA对重金属的吸附存在强弱两种点位,强点位可能为FA中含氮、含硫的官能团,对重金属吸附能力强但含量少;弱点位主要为羧基、羟基,吸附能力弱但含量多,在吸附重金属中起主导作用;随级分增加,理论吸附量减少,吸附量与酸性官能团呈正相关,与脂肪性、分子量呈负相关;羟基、羧基特征峰的明显偏移和减弱揭示这些官能团对重金属的吸附贡献较大;三维荧光光谱中peak C的蓝移及peak B和peak C的淬灭,揭示FA中羧基参与了对重金属的吸附且反应过程中伴随π-π*跃迁;估算了不同类型官能团结合重金属的贡献率,为全面理解和评估有机质的生态环境效应提供了新思路。相关成果发表在环境科学领域TOP期刊《Chemosphere (IF＝4.427)》和《Ecotoxicology and Environmental Safety (IF＝3.974)》。 |
| 中文关键词 | 天然有机质 ; 有机磷 ; 环境地球化学 ; 生物地球化学 |
| 成果类型 | 基础理论 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X142 |
| URL | http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001794089 |
| 来源机构 | 内蒙古大学 |
| 资源类型 | 成果 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243949 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吕昌伟. 内蒙古高原湖泊天然有机质环境地球化学[Z]. 基础理论,2015. |
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