紫外可見分光光度法測定湖泊沉積物中的色素

紫外可見分光光度法測定湖泊沉積物中的色素
摘要：對新疆博斯騰湖沉積物柱樣中葉綠素、胡蘿 素、顴藻黃素和藍藻黃素等幾種色素進行了提取并用紫外可見分光光度法進行測 定，計算了沉積物中幾種色素的含量 沉積物中色素指標的分析，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域中色素分析有著重要的 意義�；艨菜烧J為葉綠素等通過光合作用合成的色 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 指示標志。而且在研究湖泊古生產(chǎn)力時，沉積物中的 葉綠素及其衍生物或許是比有機碳更敏感的指標，可 根據(jù)其含量和種類測定湖泊的初級生產(chǎn)力。電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀| 光度計| 電壓計| 電流計| 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，結(jié)合沉積速率的分析，進 行有關藻類組成長期變化的背景分析。幾種關于不同 類型的浮游植物的標志物已經(jīng)被確認，p一胡蘿卜素、藍 藻葉黃素等可以作為藻類的標志物，例如：墨角藻黃素 是硅藻特有的，可以作為硅藻的標志物L2]。 博斯騰湖是我國最大的內(nèi)陸淡水湖，位于著名的 新疆焉耆盆地最低處，該湖生態(tài)保護問題列入了《中國 21世紀議程》的優(yōu)先行動計劃，同時也受到世界銀行 等國際組織的極大關注。然而以前對博斯騰湖開展的 環(huán)境研究主要是研究該湖的富營養(yǎng)化程度并進行過系 統(tǒng)的闡述[3]，但其中沒有嘗試對可以被用來指示藻類 豐度和組成的沉積物中的降解物和存留色素進行分 析。本文首次報導了對博斯騰湖沉積物中色素的初步 研究結(jié)果，為該湖的相關研究提供了基礎數(shù)據(jù)。

1 實驗 1．1 儀器設備與試劑 紫外可見分光光度計；柱狀沉積物采樣器；高速離 心機；恒溫搖床；電子天平；丙酮、石油醚、無水Z 醇、氫 氧化鉀、無水硫酸鈉等(分析純)。 1．2 實驗方法 作者簡介：李金城(1972一)，男，講師，博士研究生，從事環(huán)境工程教學 與科研，研究方向為湖泊環(huán)境化學。 現(xiàn)場用柱狀沉積物采樣器采集柱樣，每1cm分 層、標記，冰凍運至實驗室。自沉積物表層每6cm 樣 品混合均勻，稱取大約5g樣品，室內(nèi)風干后測定含水 率；風干后的樣品研磨后稱取約4g，置于烘箱中550℃ 中3～4h，稱重測定有機質(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，過濾于100mL容量瓶中，再向離心管中加90 丙酮25mL，反復萃取3次，離心液均移至容量瓶中， 90 丙酮定容至100mL，測定色素含量。

2 色素的測定 2．1 葉綠素、自然葉綠素的測定 量取容量瓶中的待測液10mL測定葉綠素的吸光 度，樣品在500 800nm波長范圍進行掃描，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波長處有一特征吸收峰，即葉綠素的特 征峰，與瞿文川等的報道一致。從曲線上可以得到該 特征吸收峰的吸光值A ；在空白、樣品的比色皿中分 別加入稀HN032滴，酸化2min，在同一波長處測吸 光值A ，即自然葉綠素的吸光值，由公式(1)、(2)可計 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 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 總胡蘿卜紊的測定 取待測液20mL于125mL分液漏斗中，加10mL 20 KOH的甲醇溶液(W／V)皂化反應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；無水硫酸鈉脫水lOmin。在300 nm～600nm波長范圍進行掃描，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A3， 由公式(3)計算出總胡蘿卜素(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 顫藻黃素和藍藻黃素的測定 量取容量瓶中的待測液60mL，抽真空處理將溶 液抽至大約5mL，無水乙醇定容至25mL。在200nm ~ 800nm波長范圍進行掃描，掃描間隔1am，以無水 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、藍藻葉黃素含量 從曲線上可以讀出412nm、504nm、528nm處的吸 光值A 、A。、A ，由公式(4)、(5)計算出顫藻黃素和藍 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×樣品中有機質(zhì)含量) (4) 藍藻黃素(Myx)含量(ug／g org)一1000×V(丙 酮)×M們／(2100×0．7×樣品中有機質(zhì)含量) (5) 公式(4)、(5)中的參數(shù) 。。、M們需要通過以下關 系計算得出： · 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)在富營養(yǎng)型湖泊沉積物有機質(zhì)中濃 度極高。相反，貧營養(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固 的色素衍生物保存下來。
沉積物中色素的含量明顯受到環(huán)境條件的影響： (1)當溫度高時，有利于藍藻的生長，表現(xiàn)出顫藻黃素 和藍藻葉黃素的濃度增加。(2)溫度低時，生產(chǎn)力低， 色素含量較小。(3)當水體中有外來有機物大量進入 時，雖然能夠刺激水生植物的生長，但在外來有機質(zhì)的 稀釋作用下，可以使沉積物的色素減少。 對新疆博斯騰湖沉積物中色素的測定明顯反映出 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， 正確預測湖泊環(huán)境的變化發(fā)展趨勢，有一定的意義。 對新疆博斯騰湖色素和該湖沉積速率的相關性研究， 將在以后的工作中進行并報道。