浅水湖泊聚藻区水土介质中二甲基三硫醚主要前驱物解析与转化驱动研究

因藻华引起的水体"黑臭"问题，已给水源性湖泊的饮水安全造成了极大危害。被认为是藻源性"黑臭"水体中最主要致臭物质之一的二甲基三硫醚，因其前驱物的解析和产生机制等方面缺乏深入的研究，阻碍了人们对湖泊"黑臭"现象的深刻认识。本研究应用Y型再悬浮发生装置动态模拟、间隙水原位采集等技术，借助glovebag厌氧氛围取样、微量提取和GC/MS分析手段，通过原位跟踪分析，提出湖泊聚藻区"黑臭"发生最适环境条件及二甲基三硫醚疑似前驱物；通过系统内梯度添加和控制条件培养，确定二甲基三硫醚前驱物种类；模拟不同藻浓度、水动力、温度和氧化还原电位对水土介质中二甲基三硫醚前驱物转化驱动的影响，总结出湖泊聚藻区二甲基三硫醚主要产生机理，为预防和治理浅水湖泊藻源性"黑臭"问题，提供科学依据。

本课题是针对太湖黑臭问题常态化，而目前没有科学解释的基础之上开展的一个研究，该课题的实施对于掌握太湖臭味物质的分布以及产生机理具有重要的指导作用。通过对太湖贡湖湾典型点位的联系监测分析，掌握了太湖水体中二甲基三硫醚（DMTS）等挥发性硫的季节性分布特征，发现监测点位中DMTS的浓度与总磷、氨氮以及叶绿素a之间关系性显著，表明蓝藻暴发有助于DMTS的产生。通过室内添加和模拟实验发现，DMTS的主要前驱物蛋氨酸和半胱氨酸均有随着时间的变化逐步降解，且蛋氨酸降解时产生的DMTS浓度要显著高于半胱氨酸降解时产生的浓度。蛋氨酸的降解产物为二甲基二硫（DMDS）、DMTS以及二甲基四硫（DMTes），与2007年太湖水危机“黑臭”（亦称湖泛或黑水团）事件中硫醚类组分较为接近，而半胱氨酸的降解产物主要为硫化氢，其他组分较低，这表明蛋氨酸及有可能是太湖DMTS等挥发性硫化物的主要含硫前驱物。通过添加微生物抑制剂考察了不同微生物种群对DMTS等挥发性硫化物产生的影响，研究发现硫酸盐还原菌对于DMTS等硫化物的产生具有重要的影响，而产甲烷菌则对DMTS等硫化物的产生具有一定程度的抑制作用。研究同时还发现多硫化物与芳香族化合物的甲基化也是DMTS产生的主要途径之一。此外，研究发现蓝藻堆积对于DMTS等挥发性硫化物的产生具有明显的促进作用，且这种促进作用不受硫酸盐还原菌（SRB）增殖的影响，且发现致臭物质的产生的持续性对沉积物有的依赖性。由此推测，沉积物可能为湖泊水体“黑臭”发生提供物源基础供给。研究最后尝试了富营养化治理的常用手段－疏浚来控制水土介质中挥发性硫化物的产生，结果发现在疏浚初期挥发性有机硫的产生略有抑制，随着时间的延长，这种抑制作用逐渐增大。本研究初步揭示了太湖水体中DMTS等挥发性硫化物的产生机制以及可能的治理途径。然而还需要加强溯源分析，研究沉积物中对于水体“黑臭”发生的物源供给者的产生机制及其发生规律，由此对于揭示藻类聚集区的水体“黑臭”发生风险和机制具有重要的指导作用。.本项目基本完成了任务书中的各项指标，发表SCI论文2篇，CSCD论文2篇。.

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