巴丹吉林沙漠湖泊颜色季节性变化成因

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00051

摘要/Abstract

摘要：

粉色盐湖往往被称为玫瑰湖，关于其颜色随时间变化原因研究较少。本研究通过野外考察观测与室内X射线衍射、高通量测序等方法，对巴丹吉林沙漠玫瑰湖达格图湖泊颜色随季节变化成因进行分析。结果表明：达格图属于高盐高碱的氯化物型盐湖。夏季水温高、水中营养物质丰富，造成嗜盐嗜碱有色微生物大量繁殖，使湖水呈现亮粉色；秋季随着水温降低、水量减少，有色微生物减少或消失，湖水变为无色透明。此时混杂赤铁矿的氯化钠结晶大量析出，在湖底形成粉色盐层，使整个湖泊呈现淡粉色。不同季节微生物数量变化造成水中溶解氧不同，赤铁矿因此发生氧化还原反应，造成不同季节结晶盐中赤铁矿含量随之改变。

关键词: 玫瑰湖, 沙漠湖泊, 结晶盐, 群落组成, 巴丹吉林沙漠

Abstract:

Pink salt lake is often called rose lake， and there are few studies on the causes of the lake colour changes over time. In this study， the causes of seasonal changes in the colour of Dagetu Salt Lake， a rose lake in the Badain Jaran Desert， were analysed through field observations and indoor experimental methods such as X-ray diffraction and high-throughput sequencing. The results show that Dagetu is a chloride type salt lake with high salinity and alkalinity. In summer， the high water temperature and nutrient-rich water caused the proliferation of haloalkaliphilic and coloured microorganisms， causing the lake to turn pink. In autumn， as the water temperature decreases and the amount of water decreases or disappears， the water becomes colourless and transparent. At this point a large number of sodium chloride crystals mixed with hematite precipitate out， forming a pink salt layer on the bottom of the lake， making the lake look pale pink. Changes in microbial populations from season to season result in different dissolved oxygen in the water and consequent redox reactions in the hematite， resulting in changes in the hematite content of the crystalline salt from season to season.

Key words: rose lake, desert lakes, crystalline salts, community composition, Badain Jaran Desert

中图分类号:

K928.43

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图/表 10

图1 巴丹吉林沙漠及达格图盐湖地理位置

Fig.1 Geographical location of the Badain Jaran Desert and Dagetu Salt Lake

图2 达格图不同时期湖泊及湖水颜色A、B：10月湖泊及湖水颜色；C、D：6月湖泊及湖水颜色

Fig.2 The color of the lake and lake water in Dagetu at different times

图3 达格图不同时期湖底结晶盐

Fig.3 Crystalline salts of Dagetu at different times

表1 达格图6月湖水样品物理化学参数

Table 1 The physical and chemical parameters of lake water in June

采样地	样品编号	pH	全盐 /（g·L^-1）	总磷 /（mg·L^-1)	总氮 /（mg·L^-1)
达格图	1-1	9.4	443	22.60	99.30
	1-2	9.3	382	22.60	104.00
	1-3	9.5	346	33.30	125.00
	1-4	9.5	405	30.70	116.00
	1-5	9.5	385	22.20	103.00
	平均值	9.4	392	26.28	109.46
超浩日毛日图	2-1	9.3	247	6.13	8.19
	2-2	9.3	248	5.96	8.88
	2-3	9.3	236	4.99	8.25
	2-4	9.2	252	5.46	9.35
	平均值	9.3	246	5.64	8.67

图4 达格图6月湖水样品离子化学组成三角图

Fig.4 Trilinear diagram of ion chemistries of lake water in June

图5 ASV分布维恩图

Fig.5 Venn diagram showing the distribution of ASVs

表2 达格图湖水样品细菌多样性统计

Table 2 Statistical analysis of bacterial diversity in water samples from Dagetu

样品	多样性覆盖率 /%	Chao1 指数	Shannon 指数	Simpson 指数
D1	99.99	449.97	3.35	0.68
D2	99.96	677.14	3.23	0.64
D3	99.98	228.31	2.68	0.71
D4	99.96	476.67	3.59	0.76

图6 达格图湖水样品细菌群落结构及分布

Fig.6 Structure and distribution of bacterial communities in water samples from Dagetu

图7 达格图10月结晶盐X射线衍射图谱

Fig.7 X-ray diffraction patterns of crystalline salts in Dagetu October

表3 10月不同层结晶盐定性分析结果

Table 3 Results of qualitative analysis of different layers of crystal salt in October

矿物名称	参考卡片	化学结构式	全谱拟合矿物含量/%
矿物名称	参考卡片	化学结构式	第一层粉色结晶盐	第二层紫色结晶盐	第三层无色结晶盐
氯化钠	PDF#97-024-0598	NaCl	80.1	85.7	93.7
赤铁矿	PDF#01-085-0987	Fe₂O₃	6.9	9.2	0.6
氢氧化钙	PDF#01-087-0673	Ca(OH)₂	5.9	0.9	0.7
方解石	PDF#01-086-0174	CaCO₃	3.9	2.1	2.5
白云石	PDF#01-075-3698	CaMg(CO₃)₂	3.2	2.0	2.5

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