版权所有© 2014作者.出版社：Elsevier B.V.信息工程研究院负责评选和同行评议可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectIERI Procedia 8（2014）119 - 1242014年农业与生物系统工程西西伯利亚O. Naymushinaa，b *，S. Shvartseva，b，K. Sesa托木斯克理工大学，列宁大街。30，托木斯克，俄罗斯b托木斯克Trofimuk石油天然气地质和地球物理研究所，科学院大街。4，托木斯克，634055，俄罗斯摘要本文描述了沼泽水的地球化学和溶解有机物的含量。结果表明，沼泽水具有异常低的TDS、低的盐度值、高的有机质和NH4含量、高的Fe和Si含量。在沼泽水中，有机物的含量超过矿物质的含量。有机质的组成以腐殖物质占明显优势为特征。沼泽水的特征在于存在烃和含氧有机物，其中烃占优势，烃是正构烷烃的主要基团。版权所有© 2014作者.出版社：Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究院负责评选和同行评议关键词：沼泽水;化学组成;溶解有机质;烃类组成1. 介绍西西伯利亚是世界上最大的堆积低地平原之一，其中大部分被淹没。因此，在过去的10，000年里，该地区泥炭沉积物的平均垂直增长率为* 通讯作者。联系电话：+7-961-892-44-08;传真：+7-382-249-2163。电子邮件地址：olgnaim@mail.ru。2212-6678 © 2014作者出版社：Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究所负责的选择和同行评审120O. Naymushina等人/ IERI Procedia 8（2014）11930,59...1,15毫米/年。目前，湿地面积在39%至50%之间，泥炭形成过程正在进行。泥炭地具有多种自然生态功能。它们参与调节地球的水、热、碳和地球化学制度，以及全球和局部的营养循环。泥炭的种类、种类、化学组成和性质对泥炭沉积水体的影响。在气候潮湿的地区，沼泽水中的溶解有机物占主导地位，其含量比矿物元素的含量高出数倍[1-3]，因此它是世界各地科学家的浓厚兴趣。近年来，欧洲、加拿大和美国北方地区的溶解有机物研究得到了大量的研究[4-7]。然而，在西西伯利亚的研究数量很少，这决定了湿地系统研究的相关性，包括沼泽水的化学组成和溶解有机物的组成的主要特征。这项工作的目的是确定的数量的宏观和微观成分和溶解的有机物的泥炭地的水的特点，并确定特定类别的有机化合物固有的沼泽水，并确定其深度分布。2. 材料和方法2.1. 对象沼泽水的水化学进行了研究，在一个相对较小的领土（18.9平方公里）排水不良贫营养沼泽泥炭深度从3到6米不等。沼泽水发生的深度达到0.3米在较高的地方;在较低的地方，他们淹没了地面之间的丘或形成小湖泊，总面积达第一个几十米2。沼泽沉积物的导水率值范围很广，通常在0.1 - 3.0 m/d之间通过对沼泽水深剖面的对比研究，确定了大部分湿地位于沼泽北部。这个地方是在贫营养松树灌木泥炭藓植物群落。松树的高度为5-6米，直径为6-18厘米，树冠密度为0.8。草灌层的投影盖度达到80%以上，草灌层主要由花萼瑞香、杜香、赤藓、球苔草组成。微浮雕呈波浪状。沼泽水的发生深度达到32厘米。2.2. 样品采集和分析水样是在2011年至2013年的实地工作期间从湖泊和5口井中采集的，这些井间隔30-50英寸，面积为2平方米。在此，4口井以1m的间隔分层钻井。从第五口井，贯穿整个深度均匀穿孔，被选为沼泽水的所有泥炭沉积物的总样品。所有泥炭沉积物的整个沼泽水的总体样品取自第五个孔，在整个深度均匀穿孔。最敏感的参数（pH、T和Eh）使用WATER TEST Hanna仪器直接在现场测量。收集的水被保存，除了保留一等份用于有机物分析。在托木斯克理工大学认证的水化学实验室，通过以下方法对所有类型的水进行化学分析：pH电位测定法;滴定法用原子吸收光谱法测定Ca2+、Mg2+、HCO3 4 2 4 4伏安法测定Zn、Cd、Pb、Cu、Al;质谱法测定其它金属;光谱法测定Na+和K+;光度法测定NO部分采集的样品被保存起来，送往俄罗斯科学院石油化学研究所西伯利亚分院，对有机化合物的成分进行详细的定性和定量分析。O. Naymushina等人/ IERI Procedia 8（2014）1191213. 结果和讨论3.1. 水化学资料沼泽水长期平均化学成分测定结果见表1-3。从获得的数据可以看出，一般来说，研究的水的特点是超新鲜：TDS值不超过35毫克/升，酸性，中性较弱（pH值从4.0到6.3不等）;碳酸氢钙或钙和硫酸钠。表1 2011年至2013年采集的沼泽水样品的宏组分组成、盐度、pH值以及（米）盐度的核心成分是硫酸盐、氯化物、钙和钠离子，它们占所有水溶性盐的90%。碳酸氢根、镁离子和钾离子的浓度较低，平均不超过4 mg/L。亚硝酸盐和硝酸盐并不总是以少量存在。铵离子普遍存在，其在水中的值为5-11 mg/L，所研究沼泽水的平均值为7.2 mg/L。湖水，沼泽相反，具有较高的pH值（5.9），它主要由碳酸氢盐，硫酸盐和钙离子。铵离子含量仅为1 mg/L。泥炭沉积物中主要离子含量的深度变化比较复杂。最低pH值通常限于较高水平。盐度值以及铵离子随深度增加而增加。在一般情况下，对于大多数的研究组件的模糊变化的浓度在垂直截面是典型的，这大概是由于泥炭的遗传异质性，因此，其过滤性能的异质性。深度ɪɇTDSHCO3- SO42- Cl- Ca2+ Mg2+ Na+ Na+ NH4+#网站（米）mg/L1湖0.55.916.86.13.41.22.00.91.51.10.72井11.03.921.51.57.32.63.81.23.41.25.23阱22.04.025.11.55.33.44.31.14.61.19.34阱33.04.525.61.87.32.83.30.93.71.19.45井44.04.833.82.37.21.77.71.611.54.010.96总计4.34.028.22.07.33.04.11.46.01.07.3表2. 2011年至2013#网站深度Femg/LNO2-NO3-PO43-SiZnmkg/CDLPBCuAl1湖0.50.4<0.01<0.10.020.268<0.20.272.10.042井11.02.40.011.010.133.9954<0.20.4812.100.173阱22.05.10.081.430.985.5533<0.20.461.950.314阱33.02.40.031.300.245.2129<0.20.852.260.675井44.02.20.281.23<0.016.7669<0.20.452.100.386总井4.32.70.171.230.754.62129<0.20.671.310.15122O. Naymushina等人/ IERI Procedia 8（2014）119表3 2011 - 2013#现场深度（m）有机富里酸腐殖酸水生沥青烃氧-有机以及微量元素中以重金属为主。Zn、Pb、Cu和Al的最大含量可能指示它们与有机质结合络合的可能性。已知上述元素与腐殖型有机物活跃地形成络合物，其中所调查的沼泽水极其丰富。有机物的含量基于TOC约100 mg/L（表3），超过矿物盐平均量的2倍以上，即[9]水在形成多种金属可溶性化合物的腐殖酸中，富里酸占优势，含量达65 mg/L。Cd的行为与上述微量元素不同，它们在沼泽水中的浓度很低。这表明该元素不太容易与腐殖物质结合，因此在沼泽水中其浓度不会增加。铁是竞争结合有机复合物的主要元素，这有助于其在水中的保留和积累，在这方面，沼泽水的特点是高铁含量-从2到5，平均为2.5 mg/L。溶解有机质增加了许多元素形成可溶性有机-矿物复合物的迁移能力该特征集不仅适用于Fe、Zn、Cu和其他金属，而且适用于Si。其含量与TOC浓度的区间增长成正比。3.2. 有机化合物的组成沼泽水的特征是碳氢化合物和含氧有机化合物，碳氢化合物占主导地位（表3）。沥青组分的总含量范围很广，从湖水的0.6 mg/L到沼泽水的1.2-4.6 mg/L，最大浓度出现在3号井和5号井。烃类的含量这表明沼泽水中腐殖酸和碳氢化合物的形成机制或阶段不同。烃类沥青质的主要组分是正构烷烃（表4）。它们占所有已识别碳氢化合物的81- 99%。它们由一组同系物C12-C33代表，最大浓度为C23，C25和C27。芳烃的浓度要低得多，并随深度迅速下降。双环萜烷记录在水深2米，五环在2米和3米的深度。甾烷、三环萜烷和四环萜烷均未检出。芳烃以双环、三环和四环结构为代表未发现烷基苯和五环芳烃表5中列出了各个芳族烃基的含量mg/Lmkg/L化合物1湖0.521.210.30.20.5938.34.32井11.071.959.07.11.4625.22.63阱22.072.862.96.01.7133.73.24阱33.084.864.64.16.79281.78.05井44.090.366.05.31.166.38.46总计4.381.151.36.94.62454.53.8O. Naymushina等人/ IERI Procedia 8（2014）119123表4沼泽水中特定碳氢化合物的浓度（mkg/L）烃基井1阱2阱3井4正烷烃2.423.560.984.71双环萜烷0.060.0100四环萜烷0000五环萜烷00.260.200甾烷（典型油）0000芳烃0.350.050.030.03表5沼泽水体中芳烃类水生物组成（mkg/L）烃基井1阱2阱3井4正烷基苯0000双环领域：甲基萘0.0560.0030.0040.005二甲基萘0.06800.0010量0.120.0030.0050.01三环区：菲0.0270.0160.0090.008甲基菲0.0430.0010.0010.003二甲基菲0.0610.00200三甲基菲0.020000雷滕0.028000量0.180.020.010.01四环区：荧蒽0.0110.0160.0080.013芘0.0160.0110.0030.002量0.030.030.010.02在大多数沼泽水中的含氧有机化合物中，脂肪酸占主导地位（表6），在4号井中以棕榈酸和辛酸为主。只有在来自井2的水中，脂肪酸含量低于正烷酮含量。表6沼泽水中含氧有机物组成（mkg/L）组化合物井1阱2阱3井4脂肪酸1.1480.8130.1731.815甲酯0.0330.0200.0120.033乙酯0.1580.2240.0850.953124O. Naymushina等人/ IERI Procedia 8（2014）119异丙酯0.0860.0170.0130.070正烷酮0.1100.9980.1130.151异烷酮0.0530.0650.0290.087生育酚0.042000正醛0.0050.02700.065总结调查区沼泽水为超淡水，TDS高达35 mg/L，pH值为3.5 ~ 6.7。这些水是非常明显的各种溶解有机化合物，铁，硅，NH4和一些微量元素（锌，铅，铜，铝）的浓度非常高。基于TOC的有机物浓度约为100 mg/L，超过矿物盐的平均量2倍以上。富里酸含量高达65 mg/L，是胡敏酸的数倍。此外，沼泽水的特征在于存在烃和含氧有机化合物，其中烃占优势，而正构烷烃的份额占所有已鉴定烃的81- 99%。确认这项研究得到了俄罗斯科学基金会和托木斯克理工大学的资助引用[1] Shvartsev S.L.地球主要景观区淡水地球化学，地球化学。内部：2008年;第46卷，第13期，第13页。公元1285-1398年。[2] Magdi Selim H.土壤和地质介质中重金属的竞争吸附和迁移CRC Press; 2012[3] L.I.，Zemtsov A.A.，Novikov S.M.瓦休甘沼泽自然条件、结构和功能。托木斯克：托木斯克国立师范大学出版社，2011年。[4] Buckingham S，Tipping E，Hamilton-Taylor J.英国表土溶解有机碳的浓度和通量。Sci TotalEnviron 2008; Vol. 407，pp. 460-470[5] Monteith DT，Stoddard JL，Evans CD，de Wit HA，Forsius M，Hogasen T，et al. Dissolved organiccarbon trends resulting from changes in atmospheric deposition chemistry. 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