紫外可見分光光度法測(cè)定湖泊沉積物中的色素

紫外可見分光光度法測(cè)定湖泊沉積物中的色素
摘要：對(duì)新疆博斯騰湖沉積物柱樣中葉綠素、胡蘿 素、顴藻黃素和藍(lán)藻黃素等幾種色素進(jìn)行了提取并用紫外可見分光光度法進(jìn)行測(cè) 定，計(jì)算了沉積物中幾種色素的含量 沉積物中色素指標(biāo)的分析，可以幫助揭示博斯騰湖的環(huán)境、歷史氣候變化等特征。
在湖泊沉積物的研究領(lǐng)域中色素分析有著重要的 意義�；艨菜烧J(rèn)為葉綠素等通過(guò)光合作用合成的色 素，在缺氧沉積物中可以很好的保存L1]。光合色素這 些化合物基本上是異地成因的，被視為湖泊生產(chǎn)率的 指示標(biāo)志。而且在研究湖泊古生產(chǎn)力時(shí)，沉積物中的 葉綠素及其衍生物或許是比有機(jī)碳更敏感的指標(biāo)，可 根據(jù)其含量和種類測(cè)定湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力。電能質(zhì)量分析儀| 多功能測(cè)試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗(yàn)電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測(cè)試器| 電力計(jì)| 電力測(cè)量?jī)x| 光度計(jì)| 電壓計(jì)| 電流計(jì)| 在湖泊生 態(tài)系統(tǒng)中，藻類所含有的葉綠素、類胡蘿卜素和葉黃素 等色素在一定條件下埋藏于沉積物中不易發(fā)生變化， 因此可以利用色素這一指標(biāo)，結(jié)合沉積速率的分析，進(jìn) 行有關(guān)藻類組成長(zhǎng)期變化的背景分析。幾種關(guān)于不同 類型的浮游植物的標(biāo)志物已經(jīng)被確認(rèn)，p一胡蘿卜素、藍(lán) 藻葉黃素等可以作為藻類的標(biāo)志物，例如：墨角藻黃素 是硅藻特有的，可以作為硅藻的標(biāo)志物L(fēng)2]。 博斯騰湖是我國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖，位于著名的 新疆焉耆盆地最低處，該湖生態(tài)保護(hù)問題列入了《中國(guó) 21世紀(jì)議程》的優(yōu)先行動(dòng)計(jì)劃，同時(shí)也受到世界銀行 等國(guó)際組織的極大關(guān)注。然而以前對(duì)博斯騰湖開展的 環(huán)境研究主要是研究該湖的富營(yíng)養(yǎng)化程度并進(jìn)行過(guò)系 統(tǒng)的闡述[3]，但其中沒有嘗試對(duì)可以被用來(lái)指示藻類 豐度和組成的沉積物中的降解物和存留色素進(jìn)行分 析。本文首次報(bào)導(dǎo)了對(duì)博斯騰湖沉積物中色素的初步 研究結(jié)果，為該湖的相關(guān)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn) 1．1 儀器設(shè)備與試劑 紫外可見分光光度計(jì)；柱狀沉積物采樣器；高速離 心機(jī)；恒溫?fù)u床；電子天平；丙酮、石油醚、無(wú)水Z 醇、氫 氧化鉀、無(wú)水硫酸鈉等(分析純)。 1．2 實(shí)驗(yàn)方法 作者簡(jiǎn)介：李金城(1972一)，男，講師，博士研究生，從事環(huán)境工程教學(xué) 與科研，研究方向?yàn)楹�泊環(huán)境化學(xué)。 現(xiàn)場(chǎng)用柱狀沉積物采樣器采集柱樣，每1cm分 層、標(biāo)記，冰凍運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室。自沉積物表層每6cm 樣 品混合均勻，稱取大約5g樣品，室內(nèi)風(fēng)干后測(cè)定含水 率；風(fēng)干后的樣品研磨后稱取約4g，置于烘箱中550℃ 中3～4h，稱重測(cè)定有機(jī)質(zhì)的含量。 取10g樣品于50mL聚乙烯離心管中，加入90 丙酮25mL，放置10h，在5000r／min速度下離心 5min，過(guò)濾于100mL容量瓶中，再向離心管中加90 丙酮25mL，反復(fù)萃取3次，離心液均移至容量瓶中， 90 丙酮定容至100mL，測(cè)定色素含量。

2 色素的測(cè)定 2．1 葉綠素、自然葉綠素的測(cè)定 量取容量瓶中的待測(cè)液10mL測(cè)定葉綠素的吸光 度，樣品在500 800nm波長(zhǎng)范圍進(jìn)行掃描，掃描間隔 lnm，以90 丙酮為空白，得到紫外可見吸收光譜曲 線，如圖1所示。 0．22136 O．17709 墨o．13282 《 0．08854 0．04427 0 ^ ／nm 圖l 沉積物中葉綠素的紫外一可見吸收光譜圖 在666nm波長(zhǎng)處有一特征吸收峰，即葉綠素的特 征峰，與瞿文川等的報(bào)道一致。從曲線上可以得到該 特征吸收峰的吸光值A(chǔ) ；在空白、樣品的比色皿中分 別加入稀HN032滴，酸化2min，在同一波長(zhǎng)處測(cè)吸 光值A(chǔ) ，即自然葉綠素的吸光值，由公式(1)、(2)可計(jì) 算出葉綠素和自然葉綠素的含量，結(jié)果見圖2、圖3。 葉綠素(CD)含量(ug／g org)一(A ／樣品中有機(jī) 質(zhì)含量)X100 (1) 取樣深度／cm 取樣深度／cm 圖2 博斯騰湖沉積物 圖3 博斯騰湖沉積物中 中葉綠素含量 自然葉綠素含量
2．2 總胡蘿卜紊的測(cè)定 取待測(cè)液20mL于125mL分液漏斗中，加10mL 20 KOH的甲醇溶液(W／V)皂化反應(yīng)2h，加石油醚 30mL萃取0．5h，靜置分層后棄去下層液；用蒸餾水將 石油醚層洗置中性；無(wú)水硫酸鈉脫水lOmin。在300 nm～600nm波長(zhǎng)范圍進(jìn)行掃描，掃描間隔1nm，以石 油醚為空白，得到紫外可見吸收光譜曲線。 在450nm波長(zhǎng)處有一特征吸收峰，即總胡蘿卜素 的特征峰，從曲線上可得到該特征吸收峰的吸光值A(chǔ)3， 由公式(3)計(jì)算出總胡蘿卜素(TC)的含量，見圖4。 總胡蘿卜素(TC)含量(ug／g org)一(A。／樣品中 有機(jī)質(zhì)含量)×100 (3) 160 120 一O 80 40 0 _ i ■ l-6 ，-l 2 1j-l 取樣深度／cm 圖4 博斯騰湖沉積物中總胡蘿卜素含量
2．3 顫藻黃素和藍(lán)藻黃素的測(cè)定 量取容量瓶中的待測(cè)液60mL，抽真空處理將溶 液抽至大約5mL，無(wú)水乙醇定容至25mL。在200nm ~ 800nm波長(zhǎng)范圍進(jìn)行掃描，掃描間隔1am，以無(wú)水 乙醇為空白，得到紫外可見吸收光譜曲線。 200 160 120 80 40 0 1．6 7-】2 13-18 取樣深度／cm 圖5 博斯騰湖沉積物中顫藻黃素、藍(lán)藻葉黃素含量 從曲線上可以讀出412nm、504nm、528nm處的吸 光值A(chǔ) 、A。、A ，由公式(4)、(5)計(jì)算出顫藻黃素和藍(lán) 藻黃素的含量，結(jié)果見圖5。 顫藻黃素(Osc)含量(ug／g org)一1000×V(丙 酮)×O ／(1450×0．7×樣品中有機(jī)質(zhì)含量) (4) 藍(lán)藻黃素(Myx)含量(ug／g org)一1000×V(丙 酮)×M們／(2100×0．7×樣品中有機(jī)質(zhì)含量) (5) 公式(4)、(5)中的參數(shù) 。。、M們需要通過(guò)以下關(guān) 系計(jì)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 結(jié)論 葉綠素及其衍生物在淡水和海洋沉積物中均有其 存在并富集。表現(xiàn)在富營(yíng)養(yǎng)型湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)中濃 度極高。相反，貧營(yíng)養(yǎng)湖中沉積色素含量低、在遺體降 落至湖底前發(fā)生氧化作用，結(jié)果只有一小部分最堅(jiān)固 的色素衍生物保存下來(lái)。
沉積物中色素的含量明顯受到環(huán)境條件的影響： (1)當(dāng)溫度高時(shí)，有利于藍(lán)藻的生長(zhǎng)，表現(xiàn)出顫藻黃素 和藍(lán)藻葉黃素的濃度增加。(2)溫度低時(shí)，生產(chǎn)力低， 色素含量較小。(3)當(dāng)水體中有外來(lái)有機(jī)物大量進(jìn)入 時(shí)，雖然能夠刺激水生植物的生長(zhǎng)，但在外來(lái)有機(jī)質(zhì)的 稀釋作用下，可以使沉積物的色素減少。 對(duì)新疆博斯騰湖沉積物中色素的測(cè)定明顯反映出 在沉積物的表層不同色素的含量均高于底層色素的含 量，而且色素的含量不同。從色素和環(huán)境以上關(guān)系，再 結(jié)合沉積速率就可以揭示湖泊環(huán)境的歷史演化情況， 正確預(yù)測(cè)湖泊環(huán)境的變化發(fā)展趨勢(shì)，有一定的意義。 對(duì)新疆博斯騰湖色素和該湖沉積速率的相關(guān)性研究， 將在以后的工作中進(jìn)行并報(bào)道。