黄龙自然风景区是以喀什特地貌为主的钙华景区,享有世界自然遗产和国家自然名胜风景区等称号。近年来,随着黄龙风景区旅游业等的开发利用以及旅游活动等因素的影响,景区钙华池和古钙华池出现溶蚀、黑化和沙化等反复性的退化现象。根前期研究表明,除旅游活动的影响外,黄龙景区大量的植被和藻类等生物直接或间接产生的生物有机物对钙华的沉积和退化也有一定的影响作用,为了能够系统地研究生物有机质对黄龙水体和钙华沉积和退化影响机制,本课题组于2016年5月、8月和10月三个季节针对黄龙景区水体和不同类型钙华进行了分点采集。通过应用相关的水质分析、元素分析、XRD、XRF、FI-IR、SEM、UV-vis、EEMS等测试手段,初步研究了不同地点的水质质量和不同类型钙华晶体晶型、形貌、组成物质以及有机质的参与度等,重点研究了水体和钙华中的有机质的参与程度,其研究结果如下:(1)黄龙水体pH和电导率随海拔下降呈现缓慢上升(p H)和下降(Ec)趋势。不同测定点水体中Ca2+、SO42-、Mg2+、HCO3-等离子随季节变化较为复杂,其主要原因为一方面受到不同时期水量的影响,部分地区出现断流和死水现象,水体不能得到同等程度上的更新,另一方面,受到旅游业和季节性的环境影响,不同地点藻类等生长情况不同,对水体所含离子有着不同程度的影响作用。(2)对众多水质数据进行统计分析发现,环境中TP、TIC、TOC等含量变化对钙华沉积和退化过程有重要的影响,TIC主要为水体中与钙华沉积有关的HCO3-和CO32-;TP主要影响季节性变化的藻类,而藻类在生长过程中的同化和异化作用又会产生大量的生物有机代谢产物,随着时间的变化和环境的影响,代谢产物发生腐化,形成大量的有机质,进而影响水体TOC含量。(3)通过对不同退化型钙华中FA和HA测定发现,不同钙华中有机物质在SUVA254和SUVA280的吸光度和250nm和365nm处的比值E2/E3、350nm和550nm处的比值E3/E5和465nm和665nm处的比值E4/E6均有很大的差别。说明其钙华的腐化程度存在一定的差别和钙华体中有机质其腐化程度有差别。(4)新沉积的钙华除生成大量的方解石型碳酸钙外还形成少量的文石型碳酸钙,在对其晶体研究过程中还发现,虽然是新沉积的钙华,但是其晶体晶型也发生了不同程度的变化,衍射峰高度和峰宽出现差异,说明钙华晶体结晶度、晶体完整性等有差别。此现象由SEM图片也证实其晶体完成性受到不同程度的破坏,表现为菱、面被溶蚀,出现孔洞状结构。说明钙华在沉积构成中就受到了外界因素的影响,使得其生长出现了畸变现象。此外,对新沉积的钙华进行物质成分分析过程中还发现晶体中除含有碳酸钙以外,还存在N、S、Si、Al、Fe、K、S、Sr、P、Mg、Ba等无机元素,以及有含的羧基、甲基、醛基等官能团的有机酸、脂肪酸和糖类等有机物,由此可证明黄龙沟钙华在沉积过程中生物参与和影响。(5)针对不同退化型钙华研究发现:不同退化型钙华样品表观结构和内部微观结构和新沉积钙华相比均发生了不同变化。虽然通过XRD测定发现退化型钙华晶体均含有方解石型碳酸钙和少量文石型碳酸钙,和新沉积的钙华基本相同,但其晶体的结晶度和新沉积的钙华区别较大,退化型钙华结晶度只有约24.50%-62.74%。此外,相比纯净的方解石型碳酸钙,各退化型钙华晶体都有所破坏,晶面间距有所增大,晶格出现畸变现象。表面均发生了溶蚀等作用,均有藻类等参与作用,表面附着大量类似有机物的颗粒物,出现不同程度的分化,沙化等作用严重等,表现为表面结构疏松,成散状,钙华粒之间粘结度较低等。由此可知,退化型钙华均呈现不同程度的退化现象。(6)对不同沉积位点新沉积钙华研究发现,其同样含有大量的Ca和少量的Si、Mg、Al、S、Fe、Sr、K、Na、P、Ba和Cl元素。不同退化型钙华除出现方解石特征吸收峰外,还出现含有大量官能团的物质存在,即有机物质的存在,如酚类、有机酸、脂肪酸、酮类、酯类、醛类和芳香类等,说明退化型钙华中含有不同的有机物质,且红外峰值和峰面积也出现不同的变化,说明有机物的种类和含量也有所不同。综上所述:黄龙钙华除受到水流量的影响外,还直接或间接受到周围环境以及人类旅游活动的影响,这些影响导致的水质的变化最终引起水体生物(藻类,微生物等)的变化,又反向影响水体水质,最终导致钙华沉积和退化过程发生了变化。此研究结果在一定程度上阐述了钙华退化过程中物质的参与及其钙华的退化变化结果,对黄龙钙华保护和合理开发利用景区钙华景观有一定的研究意义。