我国南方桉树人工林区水体泛黑物质分子组成及形成机理

作     者：黎明杰 蒋彬 郭晋川 潘越 蒋然 廖玉宏 张晓红 朱新海 陈子龙 Li Mingjie;Jiang Bin;Guo Jinchuan;Pan Yue;Jiang Ran;Liao Yuhong;Zhang Xiaohong;Zhu Xinhai;Chen Zilong

作者机构：中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 广西壮族自治区水利科学研究院广西壮族自治区水工程材料与结构重点实验室南宁530023 中国科学院大学北京100049 珠江水利委员会珠江水利科学研究院水利部珠江河口治理与保护重点实验室广州510640 中山大学广州510275 

出 版 物：《湖泊科学》 (Journal of Lake Sciences)

年 卷 期：2024年第36卷第4期

页      面：1069-1081,I0008页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：广西重点研发计划项目(桂科AB20297017) 国家自然科学基金项目(52039003) 广州市2023年度基础与应用基础项目(SL2022A04J00209)联合资助 

主　　题：桉树 黑水 芳香多酚类物质 鞣花酸 金属-有机质络合物 傅立叶变换离子回旋共振质谱 

摘      要：我国南方桉树人工林区水库在秋冬季频繁出现黑水现象。现有研究指出,桉树叶中单宁酸等物质与金属离子(如铁离子)反应产生的金属-有机质络合物是导致这一现象的主要原因。然而,目前对于桉树叶中能形成金属-有机质络合物的潜在有机质前体物认识仍然有限,基于分子组成层面的桉树人工林区水库水体泛黑形成机理也尚不清楚。为此,本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等手段,对桉树叶浸泡液与典型桉树林区水库(金窝水库和天雹水库)水体中可溶性有机物进行了分子组成的分析。研究结果显示,桉树叶浸泡液主要由以苯三酚、没食子酸为母体的多酚类化合物及其多聚衍生物构成,其中最典型的化合物是鞣花酸(C_(14)H_(6)O_(8))。冬季水库水中鞣花酸强度远高于夏季,且表层水体高于底层水体,这表明秋冬季大量凋落的桉树叶释放出的这些芳香多酚类物质会显著促进水库黑水的形成。进一步的实验证明,鞣花酸、苯三酚和没食子酸都会与铁离子发生络合反应,生成黑色沉淀。这些结果均表明,桉树叶溶解出的芳香多酚类物质是导致水库变黑的核心因素。本研究基于分子组成层面提出了桉树人工林区水库水体泛黑形成机理,对于桉树人工林区的黑水治理和保障水库饮用水安全具有十分重要的意义。