紫外可见分光光度法测定湖泊沉积物中的色素

紫外可见分光光度法测定湖泊沉积物中的色素
摘要：对新疆博斯腾湖沉积物柱样中叶绿素、胡萝 素、颧藻黄素和蓝藻黄素等几种色素进行了提取并用紫外可见分光光度法进行测 定，计算了沉积物中几种色素的含量 沉积物中色素指标的分析，可以帮助揭示博斯腾湖的环境、历史气候变化等特征。
在湖泊沉积物的研究领域中色素分析有着重要的 意义。霍坎松认为叶绿素等通过光合作用合成的色 素，在缺氧沉积物中可以很好的保存L1]。光合色素这 些化合物基本上是异地成因的，被视为湖泊生产率的 指示标志。而且在研究湖泊古生产力时，沉积物中的 叶绿素及其衍生物或许是比有机碳更敏感的指标，可 根据其含量和种类测定湖泊的初级生产力。电能质量分析仪| 多功能测试仪| 电容表| 电力分析仪| 谐波分析仪| 发生器| 多用表| 验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪| 光度计| 电压计| 电流计| 在湖泊生 态系统中，藻类所含有的叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素 等色素在一定条件下埋藏于沉积物中不易发生变化， 因此可以利用色素这一指标，结合沉积速率的分析，进 行有关藻类组成长期变化的背景分析。几种关于不同 类型的浮游植物的标志物已经被确认，p一胡萝卜素、蓝 藻叶黄素等可以作为藻类的标志物，例如：墨角藻黄素 是硅藻特有的，可以作为硅藻的标志物L2]。 博斯腾湖是我国最大的内陆淡水湖，位于著名的 新疆焉耆盆地最低处，该湖生态保护问题列入了《中国 21世纪议程》的优先行动计划，同时也受到世界银行 等国际组织的极大关注。然而以前对博斯腾湖开展的 环境研究主要是研究该湖的富营养化程度并进行过系 统的阐述[3]，但其中没有尝试对可以被用来指示藻类 丰度和组成的沉积物中的降解物和存留色素进行分 析。本文首次报导了对博斯腾湖沉积物中色素的初步 研究结果，为该湖的相关研究提供了基础数据。

1 实验 1．1 仪器设备与试剂 紫外可见分光光度计；柱状沉积物采样器；高速离 心机；恒温摇床；电子天平；丙酮、石油醚、无水Z 醇、氢 氧化钾、无水硫酸钠等(分析纯)。 1．2 实验方法 作者简介：李金城(1972一)，男，讲师，博士研究生，从事环境工程教学 与科研，研究方向为湖泊环境化学。 现场用柱状沉积物采样器采集柱样，每1cm分 层、标记，冰冻运至实验室。自沉积物表层每6cm 样 品混合均匀，称取大约5g样品，室内风干后测定含水 率；风干后的样品研磨后称取约4g，置于烘箱中550℃ 中3～4h，称重测定有机质的含量。 取10g样品于50mL聚乙烯离心管中，加入90 丙酮25mL，放置10h，在5000r／min速度下离心 5min，过滤于100mL容量瓶中，再向离心管中加90 丙酮25mL，反复萃取3次，离心液均移至容量瓶中， 90 丙酮定容至100mL，测定色素含量。

2 色素的测定 2．1 叶绿素、自然叶绿素的测定 量取容量瓶中的待测液10mL测定叶绿素的吸光 度，样品在500 800nm波长范围进行扫描，扫描间隔 lnm，以90 丙酮为空白，得到紫外可见吸收光谱曲 线，如图1所示。 0．22136 O．17709 墨o．13282 《 0．08854 0．04427 0 ^ ／nm 图l 沉积物中叶绿素的紫外一可见吸收光谱图 在666nm波长处有一特征吸收峰，即叶绿素的特 征峰，与瞿文川等的报道一致。从曲线上可以得到该 特征吸收峰的吸光值A ；在空白、样品的比色皿中分 别加入稀HN032滴，酸化2min，在同一波长处测吸 光值A ，即自然叶绿素的吸光值，由公式(1)、(2)可计 算出叶绿素和自然叶绿素的含量，结果见图2、图3。 叶绿素(CD)含量(ug／g org)一(A ／样品中有机 质含量)X100 (1) 取样深度／cm 取样深度／cm 图2 博斯腾湖沉积物 图3 博斯腾湖沉积物中 中叶绿素含量 自然叶绿素含量
2．2 总胡萝卜紊的测定 取待测液20mL于125mL分液漏斗中，加10mL 20 KOH的甲醇溶液(W／V)皂化反应2h，加石油醚 30mL萃取0．5h，静置分层后弃去下层液；用蒸馏水将 石油醚层洗置中性；无水硫酸钠脱水lOmin。在300 nm～600nm波长范围进行扫描，扫描间隔1nm，以石 油醚为空白，得到紫外可见吸收光谱曲线。 在450nm波长处有一特征吸收峰，即总胡萝卜素 的特征峰，从曲线上可得到该特征吸收峰的吸光值A3， 由公式(3)计算出总胡萝卜素(TC)的含量，见图4。 总胡萝卜素(TC)含量(ug／g org)一(A。／样品中 有机质含量)×100 (3) 160 120 一O 80 40 0 _ i ■ l-6 ，-l 2 1j-l 取样深度／cm 图4 博斯腾湖沉积物中总胡萝卜素含量
2．3 颤藻黄素和蓝藻黄素的测定 量取容量瓶中的待测液60mL，抽真空处理将溶 液抽至大约5mL，无水乙醇定容至25mL。在200nm ~ 800nm波长范围进行扫描，扫描间隔1am，以无水 乙醇为空白，得到紫外可见吸收光谱曲线。 200 160 120 80 40 0 1．6 7-】2 13-18 取样深度／cm 图5 博斯腾湖沉积物中颤藻黄素、蓝藻叶黄素含量 从曲线上可以读出412nm、504nm、528nm处的吸 光值A 、A。、A ，由公式(4)、(5)计算出颤藻黄素和蓝 藻黄素的含量，结果见图5。 颤藻黄素(Osc)含量(ug／g org)一1000×V(丙 酮)×O ／(1450×0．7×样品中有机质含量) (4) 蓝藻黄素(Myx)含量(ug／g org)一1000×V(丙 酮)×M们／(2100×0．7×样品中有机质含量) (5) 公式(4)、(5)中的参数 。。、M们需要通过以下关 系计算得出： · O528— 1．266A6— 0．219A5— 0．081A4 M 5o4一1．358A5— 1．308A6— 0．031 O495— 1．270A6，M473一1．20M5o4

3 结论 叶绿素及其衍生物在淡水和海洋沉积物中均有其 存在并富集。表现在富营养型湖泊沉积物有机质中浓 度极高。相反，贫营养湖中沉积色素含量低、在遗体降 落至湖底前发生氧化作用，结果只有一小部分最坚固 的色素衍生物保存下来。
沉积物中色素的含量明显受到环境条件的影响： (1)当温度高时，有利于蓝藻的生长，表现出颤藻黄素 和蓝藻叶黄素的浓度增加。(2)温度低时，生产力低， 色素含量较小。(3)当水体中有外来有机物大量进入 时，虽然能够刺激水生植物的生长，但在外来有机质的 稀释作用下，可以使沉积物的色素减少。 对新疆博斯腾湖沉积物中色素的测定明显反映出 在沉积物的表层不同色素的含量均高于底层色素的含 量，而且色素的含量不同。从色素和环境以上关系，再 结合沉积速率就可以揭示湖泊环境的历史演化情况， 正确预测湖泊环境的变化发展趋势，有一定的意义。 对新疆博斯腾湖色素和该湖沉积速率的相关性研究， 将在以后的工作中进行并报道。