随着工业化、城市化进程的不断发展,人类活动给湖泊、水库等封闭水体输入的营养物质数量也愈发增加,使得湖泊富营养化日益成为一个全球普遍的水环境污染问题。本论文主要的研究对象为云南省昆明市的滇池,从水体和沉积物中的碳、氮形态、结构、光谱特征、同位素分布等方面着手,对其生物有效性和来源进行了相关研究,旨在为滇池的外源污染截留、内源污染控制技术手段的实施,提供前期的理论基础。本文依托于“十二五”国家重大科技专项课题《滇池水体内负荷控制与水质综合改善技术研究及工程示范》(2012ZX07102-004)；国家自然基金委面上基金《湖泊沉积物可溶性有机氮衰减特征及生物有效性》(41173118)共同支持,开展滇池沉积物有机碳、氮来源与表征的相关研究。研究的主要内容包括以下几个方面：(1)利用TLI指数和三维荧光技术,分析滇池的富营养化状态以及水体中营养物质的主要来源；(2)调查滇池沉积物无机氮的时空分布,并借助生物培养手段对沉积物中有机氮的生物有效性进行了风险性评估；(3)运用紫外可见光光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEMs)、红外光谱(IR)等多种现代光谱学手段,对沉积物中有机质组分进行表征,研究腐殖质的成分和结构,并对沉积物中的有机碳来源进行解析；(4)应用碳、氮稳定同位素示踪技术,研究滇池沉积物的碳、氮来源演变规律；(5)结合滇池现有特点,进行室内实验,模拟沉积物中有机质对藻源性有机氮的迁移转化与微生物群落的影响效应与过程。主要得出如下结论：(1)于2013年3月调查了滇池水体中一百个点位水质理化参数,并且绘制出不同指标的空间分布图。利用综合富营养水平指数法(TLI),计算出滇池不同点位的TLI指数,并了解其在滇池水体中的分布情况。结果表明：3月滇池水体富营养化指数全湖分布比较平衡,全湖水体大部分呈中度富营养化,局部地区重度富营养化。(2)结合三维荧光技术、MATLAB平行因子分析和主成分分析手段的研究计算结果表明,滇池水体中外源有机质贡献率达到74.18%,主要有以下四个来源：两种来源于地表径流冲刷后带入滇池的陆源有机质；直接排入滇池的污水；污水处理厂生化处理后的尾水排放带来的有机质。主成分分析计算出藻类代谢作用带来有机质的贡献率为14.04%。(3)滇池沉积物中不同形态可交换态氮(EN)的空间分布具有一定的相似性,说明滇池沉积物表层样品的无机氮之间存在着相互转化的关系。与其他研究结果不同的是,滇池表层样品中的N03--N含量占有较大比重,此现象可能是滇池特定的水动力条件带来的结果。对滇池沉积物柱状样品的可交换态氮(EN)的研究发现EN主要是由NH4+-N组成,且表层和底层EN的含量并没有明显降低。滇池沉积物表层样品的潜在可矿化态氮(PMN)含量高的位置主要位于入湖河口以及农村面源输入处。样品的PMN和TN以及OM含量并没有明显的关联性,说明有机质的来源不同,造成了滇池全湖PMN含量空间分布的差异。柱状沉积物表层样品的PMN含量要明显高于底层沉积物样品的PMN含量。(4)利用紫外可见光(UV-Vis)光谱、三维荧光光谱(EEMs)和红外光谱(IR)对沉积物中腐殖质进行表征,结果表明：滇池沉积物中腐殖质的来源主要为陆源有机质：工业废水、生活污水、污水处理厂尾水、农业面源污染和入湖河流带来的陆地水土流失泥沙成为滇池有机质的主要来源。腐殖质结构中主要基团为羟基、芳香环的C=C伸展和酰胺C=O伸展,脂肪族的C-H变形和酯、醚的C-O伸展。(5)运用C/N、δ13C和δ15N计算了有机氮的贡献率,结果表明,C/N计算的贡献率能够对柱状沉积物中有机质的贡献做出比较清晰的描述；由于δ13C是同陆源、内源植物光合作用有关,所以反映信息相对有限。本研究中,δ13C更多体现的是藻类增殖的过程；δ15N的值和不同污染物质的来源有相对明确的联系,所以通过对它的研究,可以对沉积物中有机氮的来源和转变加以明确。滇池沉积物中有机氮的来源主要为生活污水和农业废水。(6)构建不同有机质条件下的沉积物-水-沉水植物模拟系统。结果表明,高DOM条件(沉积物中DOM添加量为200mg/kg),植物根部和茎叶吸收蓝藻残体中’5N的能力要明显高于低DOM条件(沉积物中DOM添加量为0mg/kg)系统。root:sediment和shoot:root值表明,高DOM浓度的沉积物,能够加速蓝藻累积氮从沉水植物的根部向上转移,进而增加系统对蓝藻累积氮的固定能力。沉积物DOM浓度越高,沉水植物根系越发达,蓝藻累积氮在沉积物中迁移的速度越快；异养微生物数量在高碳源条件下越丰富,沉积物中越多的蓝藻累积氮被矿化,更加有利于氮素的被植物根部的吸收并迁移。所以,沉积物中DOM越高,其本身对蓝藻累积氮的固定能力也越强。