太湖及玄武湖甲烷气体产生、释放及影响机制研究
太湖及玄武湖甲烷气体产生、释放及影响机制研究【摘要】:湖泊等湿地系统是大气甲烷的主要自然释放源。受人类活动的影响,外源营养物质的输入导致湖泊出现不同程度的富营养化。富营养化不仅改变
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X524
【目录】:
- 摘要7-10
- Abstract10-14
- 第一章 绪论14-31
- 1.1 大气中甲烷的主要来源14-15
- 1.2 产甲烷菌的一般特征与生存环境15-16
- 1.3 甲烷菌的主要类型与产甲烷机制16-20
- 1.3.1 基于温度的甲烷菌分类16
- 1.3.2 基于系统发育的甲烷菌分类及特点16-17
- 1.3.3 产甲烷菌的产生机理17-20
- 1.4 沉积物环境甲烷的产生释放特征及检测技术20-28
- 1.4.1 海洋水体甲烷产生及释放机制21-22
- 1.4.2 淡水水体甲烷产生及释放特征22-23
- 1.4.3 水体中甲烷产生及释放影响因素研究23-26
- 1.4.4 自然释放的甲烷采集和分析技术26-28
- 1.5 本研究的目的与内容28-30
- 1.6 本研究技术路线30-31
- 第二章 湖泊水-气界面甲烷通量和水体甲烷含量与水质水文特征分析31-51
- 2.1 引言31-32
- 2.2 材料与方法32-37
- 2.2.1 太湖和玄武湖湖面空气中甲烷普查点设置32-33
- 2.2.2 湖体沉积物样品采集布点33-34
- 2.2.3 水-气界面样品采集点设置34-35
- 2.2.4 水体垂直样品采集与分析35-36
- 2.2.5 上覆水体营养盐含量及理化性质36-37
- 2.2.6 甲烷气体含量分析方法37
- 2.2.7 统计与分析37
- 2.3 结果与分析37-45
- 2.3.1 玄武湖和太湖空气中甲烷含量分布特征37-39
- 2.3.2 水-气界面甲烷释放通量季节变化特征39-41
- 2.3.3 甲烷气体在水体中垂直方向的分布特征41-42
- 2.3.4 表层水体理化及营养指标特征42-44
- 2.3.5 上覆水体内甲烷含量与水质和理化指标间潜在关系分析44-45
- 2.4 讨论45-49
- 2.4.1 空气中甲烷含量与水-气界面甲烷通量变化特征45-47
- 2.4.2 水体中甲烷分布特征47-48
- 2.4.3 水体中甲烷与水体理化和水质因素间的关系48-49
- 2.5 本章小结49-51
- 第三章 沉积中甲烷含量与其他理化性质关系51-73
- 3.1 引言51-52
- 3.2 材料与方法52-53
- 3.2.1 湖泊沉积物样品采集52
- 3.2.2 甲烷气体采集与分析52
- 3.2.3 沉积物理化性质52
- 3.2.4 表层沉积物间隙水理化性质与营养物质含量52-53
- 3.2.5 数据处理53
- 3.3 结果与分析53-67
- 3.3.1 玄武湖表层沉积物甲烷含量特征及理化性质变化特征53-56
- 3.3.2 太湖表层沉积物甲烷含量特征及理化性质变化特征56
- 3.3.3 玄武湖沉积物间隙水水质情况56-57
- 3.3.4 太湖沉积物间隙水水质情况57-60
- 3.3.5 玄武湖垂直沉积物中甲烷含量和理化性质变化特征60
- 3.3.6 太湖垂直沉积物中甲烷含量和理化性质变化特征60-62
- 3.3.7 甲烷含量与表层沉积物理化指标间的潜在关系分析62-64
- 3.3.8 甲烷含量与间隙水理化指标间的潜在关系分析64-65
- 3.3.9 甲烷含量与垂向沉积物理化指标间的潜在关系分析65-67
- 3.4 讨论67-71
- 3.4.1 表层沉积物甲烷含量及其与沉积物的营养物质关系67-69
- 3.4.2 表层沉积物中甲烷含量与间隙水中其它指标间的潜在关系69-70
- 3.4.3 垂向沉积物中甲烷含量与沉积物中其它指标间的潜在关系70-71
- 3.5 本章小结71-73
- 第四章 沉积物中酶活性、细菌及产甲烷细菌的垂向分布特征73-94
- 4.1 引言73
- 4.2 材料与方法73-80
- 4.2.1 沉积物取样点73
- 4.2.2 沉积物中代谢相关酶类物质的活性变化特征73-76
- 4.2.3 沉积物的处理及DNA提取与纯化76
- 4.2.4 实时定量PCR条件优化与分析76-77
- 4.2.5 甲基辅酶M还原酶alpha亚基(McrA)的克隆及进化树分析77-79
- 4.2.6 数据处理79-80
- 4.3 结果与分析80-88
- 4.3.1 沉积物中相关酶酶活性变化规律80-82
- 4.3.2 实时定量PCR效果分析82-83
- 4.3.3 沉积物中细菌和古细菌的垂直变化规律83-84
- 4.3.4 不同甲烷类型的分布规律84-87
- 4.3.5 mcrA分布特征与基因片段的进化分析87-88
- 4.4 讨论88-92
- 4.4.1 沉积物中代表性酶变化规律88-89
- 4.4.2 沉积物中细菌与古细菌的垂向分布规律89-90
- 4.4.3 沉积物中产甲烷古细菌的垂向分布规律90-91
- 4.4.4 甲烷基因的变化规律91-92
- 4.5 本章小结92-94
- 第五章 生态清淤工程对太湖流域水体甲烷释放的影响94-104
- 5.1 引言94-95
- 5.2 评估内容与方法95
- 5.3 结果95-101
- 5.3.1 太湖及江苏省淡水水域甲烷年释放量估算95-100
- 5.3.2 生态清淤工程对清淤区域甲烷释放浓度的影响100
- 5.3.3 生态清淤工程对太湖流域水体内源甲烷含量的削减100-101
- 5.4 讨论101-103
- 5.5 本章小结103-104
- 第六章 结论与展望104-107
- 6.1 结论104-105
- 6.2 展望105-106
- 6.3 创新点106-107
- 参考文献107-122
- 附录 在校期间成果122-123
- 致谢123-124
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