舟山海域陆源溶解有机质变化及其对近岸羽状流的响应

2007年夏季在东海舟山海域河口锋区开展了陆源溶解有机质的调查研究。测定了有色溶解有机质(CDOM)在激发波长370 nm/发射波长460 nm处的荧光强度和在λ=355 nm处的吸收系数,用于代表陆源CDOM浓度,并测定了荧光指数以指示CDOM来源。结果表明,CDOM的荧光值和紫外吸收系数之间呈显著正相关性,陆源CDOM浓度大体有向海方向降低的趋势,但是纵向上存在一些"突跃"现象。在舟山海域东北角不时观测到表层水体含有高浓度的CDOM,但变异性很大,推测可能该海区受到长江口羽状流的影响。在连续观测站发现陆源CDOM浓度在低平潮时往往比高平潮时要高。河海水在混合过程中CDOM浓度与盐度呈显著的线性负相关关系。在低盐度的悬沙锋区(S<24)CDOM浓度明显低于理论稀释值,而在较高盐度的羽状锋区,CDOM浓度接近于理论稀释值。在盐度为24~31范围内,大部分水样的荧光指数在1.50上下波动,表明其中CDOM来源以陆地来源为主;在较低盐度(S<24)的水样中荧光指数在1.70至1.90以上,表明CDOM以海洋来源为主,这与其陆源组分在高浊度的低盐度区存在显著的去除过程有关。研究表明,舟山海域水质存在着显著的变异性,与近岸羽状流密切相关,陆源溶解有机质的分布特征对此有较好的响应。     

基于高光谱传感器的长江口表层悬浮泥沙质量浓度光谱曲线特征研究#br#

悬浮泥沙质量浓度（SSC）是我国河口水体研究的重要水质参数之一,遥感测定SSC是一种重要的方法。为了研究遥感光谱数据和表层悬浮泥沙质量浓度（SSSC）之间的定量梯度关系,本文采集了长江口南汇嘴附近的表层沉积物,定量设计了SSSC的梯度变化值,利用ASD高光谱仪对不同质量浓度含沙水体进行了光学特性测量。结果表明,随着SSSC的增加,水体的光谱反射率曲线具有相似的形态,但也存在一定的差异。当SSSC<36.59 mg/L时,光谱曲线仅在560～580 nm之间有1个反射峰;当SSSC>52.69 mg/L时,光谱曲线第一反射峰位于570～710 nm,并在近红外波段780～820 nm处出现第二反射峰。光谱曲线第一峰值区间存在明显的“红移”现象,且波长的“红移”变化与SSSC的线性拟合R²达到0.91,说明两者呈较强的线性相关性。在400～900 nm光谱范围内,600～860 nm波段对0～200 mg/L范围内的SSSC变化较敏感且比较稳定,740～900 nm波段对>200 mg/L的SSSC的变化具有更强的响应能力。     

水中矿物油荧光特性实验研究

为了实现现场测量地表水中矿物油含量的全光纤荧光计的研制，采用荧光光谱测量分析方法，于1999年10月－2000年5月，采集了国内外不同的地区原油和成品油共23种，用14种不同波长的激发光激励，进行荧光光谱特性测量实验研究，同时，对不同浓度的矿物油，水混合液地进行了测量实验，得出其最低检测浓度为0．005mg/L，测量了青岛近岸海域表层受油污染海水的含油量为0．01－0．22mg/L，此外对水中矿物油受激荧光发射原理也作了简述，并对水中矿物油荧光光谱特性，浓度与荧光强度的关系，以及为研制现场测量水中矿物油学的全光纤荧光计的可能性作出了结论性的意见。     

长江口盐度梯度下有色溶解有机物的分布、来源与季节变化

通过测定有色溶解有机物（CDOM）的吸收光谱和荧光光谱研究了2015年3月和7月长江口盐度梯度下CDOM的分布、组成、来源及河口混合行为等。利用激发发射矩阵荧光光谱（EEMs）并结合平行因子分析（PARAFAC）,研究了CDOM的荧光组分特征,共识别出两类4个荧光组分组成,即类腐殖质荧光组分C1（260,375/490 nm）、C2（365/440 nm）、C3（330/400 nm）及类蛋白质荧光组分C4（295/345 nm）。结果表明,3月和7月,4种荧光组分的分布模式与总荧光强度都基本一致:从口内到口外,先升高后降低,且4种组分都在河口呈现不保守混合行为,在最大浑浊带处存在添加过程,达到峰值,在口外有去除过程。3月腐殖化指数HIX范围在1.12~7.19,而7月HIX的范围在0.87~6.71;生物指数BIX在3月范围在0.76~1.11,7月为0.62~1.15,表明3月CDOM的腐殖化程度较7月高,而自生贡献比例较7月略低。3月吸收系数α（355）的平均值为0.55 m-1 ,7月的略高,为0.61 m-1,表明7月长江口CDOM的含量略高。光谱斜率比值S_R的季节性变化不大,都是近岸低,远岸高,表明CDOM的平均分子质量从口内到口外在逐渐增加。     

水中矿物油荧光特性实验研究

为了实现现场测量地表水中矿物油含量的全光纤荧光计的研制。采用荧光光谱测量分析方法 ,于 1 999年 1 0月— 2 0 0 0年 5月 ,采集了国内外不同的地区原油和成品油共 2 3种 ,用1 4种不同波长的激发光激励 ,进行荧光光谱特性测量实验研究。同时 ,对不同浓度的矿物油、水混合液也进行了测量实验 ,得出其最低检测浓度为 0 .0 0 5mg/L ;测量了青岛近岸海域表层受油污染海水的含油量为 0 .0 1～ 0 .2 2mg/L ;此外对水中矿物油受激荧光发射原理也作了简述。并对水中矿物油荧光光谱特性、浓度与荧光强度的关系 ,以及为研制现场测量水中矿物油浓度的全光纤荧光计的可能性作出了结论性的意见     

东海典型水体的黄色物质光谱吸收及分布特征

水体中的有色可溶性有机物(又称"黄色物质")是遥感监测水质分类的主要参数之一,研究其光谱吸收性质具有重要的实际意义。东海海区受长江冲淡水等陆源输入的影响,水体浑浊,光学性质复杂,以往对该区域CDOM吸收特征的研究相对较少。利用"九○八"我国近海海洋光学调查航次数据,获得了2006-2007年四个季节东海水体样品CDOM的光谱吸收数据,建立了包括杭州湾高浑浊水体、长江冲淡水、外海水体等东海不同水体类型的CDOM光谱模型及其典型波段的吸收系数分布情况。发现近岸受陆源输入影响大的海区其光谱性质与外海有明显区别,主要体现为近岸尤其在杭州湾附近站点短波段吸收系数值非常高,而且随波长增加吸收系数曲线衰减迅速,同时还有一定的季节变化,外海站点短波段吸收值则明显要低。这反映了CDOM的陆源输入特性,愈向外受到海水的混合稀释作用愈显著,验证了CDOM可以作为近岸海水水质监测的重要参数。对该海区内CDOM的实测荧光性质进行了相关分析,结果表明CDOM荧光与吸收系数之间有很好的线性相关关系,可以作为荧光方法遥感监测该海区CDOM的有价值的参考。     

马里亚纳海沟水体溶解有机物的垂直分布特征

为深入认识马里亚纳海沟溶解有机物的垂直变化特征,本文于2015年12月采集马里亚纳海沟从表层至深层的水样,分析其DOC含量和CDOM的光谱特征。研究结果表明,研究站位DOC含量范围为37.12~58.30μmol·L-1,以表层最高,2 000m次之,之后维持较低含量。CDOM吸收系数a(320)以8 727m处最高,为0.48m-1;4 000m处CDOM的a(320)最小为0.14m-1。CDOM相对含量从表层至4 000m层与DOC变化规律较为一致,底层则与DOC不同,呈现升高现象。根据CDOM荧光光谱解析出3种类腐殖质和4种类蛋白荧光组分,其中类腐殖质组分荧光强度从表层至底层相对稳定,类蛋白组分荧光信号变化较为显著,尤其2种短波激发类蛋白荧光组分荧光信号的变化与表层较高初级生产、2 000m有机物再生产,以及底层物质的缓慢降解和汇集作用相对应。     

海洋CDOM光吸收研究中若干问题的探讨

本文结合在厦门湾的现场调查和实验室分析，对目前海洋CDOM研究中的若干问题，从空白扣除、吸收系数和光谱斜率S值的估算方法、不同粒径滤膜对CDOM光学性质的影响等方面进行了探讨，并就河口混合过程中S值理论保守行为的判断进行了分析。结果表明，测定水样时，应以过滤后的纯水作为空白，CDOM的吸收系数应进行校正以消除样品中非CDOM信号的影响。进行CDOM的S值估算时，不论是高浓度的河流端还是低浓度的海端水样，当波长范围相同时，非线性回归所得S值均大于线性回归。当波长范围不同时，对任何一种回归方法，S值随长波区成分增多而降低，线性回归方法其降低程度尤其明显，总之波长范围对非线性回归处理的影响很小，S值通过对校正后的吸收系数进行非线性回归处理，同时波长范围选300—500nm较为适宜。决定河口混合时S值变化的因素不仅仅是河海两个端元CDOM的S值，还有它们CDOM浓度的相对大小，滤膜对近海Ⅱ类水域CDOM光吸收的影响是不可忽略的，以采用0．20μm左右的滤膜过滤水样为宜。     

二氧化钛纳米颗粒对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响

研究了二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,TiO_2 NPs浓度为0~5mg/L时SBR对COD平均去除率高于91.07%,但TiO_2 NPs浓度为10~60mg/L时对SBR对COD的去除产生轻微抑制。NH_4~+-N平均去除率在整个运行过程中均高于98.10%,表明TiO_2 NPs浓度小于60mg/L时对SBR中硝化过程没有影响。磷去除率随着TiO_2 NPs浓度从0mg/L增加到5mg/L而逐渐降低,随后在TiO_2 NPs浓度从10mg/L增加到60mg/L过程中出现了逐渐升高的趋势。活性污泥中松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量随着进水TiO_2 NPs浓度从0 mg/L增加到60 mg/L而逐渐增加。LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随着TiO_2 NPs浓度增加而增加。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光(3D-EEM)光谱中代表芳环蛋白类物质、色氨酸蛋白类物质、胡敏酸类物质和富里酸类物质的荧光峰在不同TiO_2 NPs浓度下或增加或消失,且荧光峰位置和强度也发生了相应变化。LB-EPS和TB-EPS的傅里叶红外(FTIR)光谱中不同吸收峰的强度随着TiO_2 NPs浓度变化而变化,表明TiO_2 NPs对活性污泥中LB-EPS和TB-EPS的蛋白质和多糖中C=O键和C-H产生了影响。     

荧光光谱的新发展及在海洋有机化学研究中的应用

荧光光谱具有灵敏、简便、快速和选择性高等优点,特别是新近发展的三维全扫描荧光,更提高了对芳烃结构变化的解释能力和选择性,增加了荧光光谱资料,并能藉助计算机快速、准确和自动地测定及数据处理,在激发和发射波长200—600nm范围内,波长交替递增,连续扫描地进行荧光测定。能获得发射波长、激发波长和荧光强度的三维全扫描荧光光谱图及荧光强度等高图。本文叙述了三维荧光测定装置和它的特点,并通过研究实例来描述它在海洋沉积有机地球化学、海洋环境污染监测及海洋石油勘探等方面的应用和作用。研究表明,三维扫描荧光光谱是研究海洋有机化学中的有效“指纹”工具。     

The variations in optical properties of CDOM throughout an algal bloom event

For studies in bio-optical oceanography, visible light properties by classes of dissolved organic matter should be characterized. The regional adjustment of model parameters is one approach which is being widely used to refine bio-optical models. In the present study, buoy and laboratory data were acquired, and during the 15-day observation period an algal bloom event occurred. The absorption coefficient of CDOM at 443 nm, a_g(443), changed in the range of 0.09–0.35 m⁻¹ and 0.1–0.34 m⁻¹ for two depths, 0.32 m and 2.3 m., respectively, throughout the entire period. CDOM absorption was larger for bloom conditions than for non-bloom conditions. In addition, the fraction of CDOM in total absorption was higher during the bloom event than that of non-bloom conditions. The spectral slope of CDOM absorption, S_g, regressed over 400–500 nm, ranged from 0.015 to 0.0185 nm⁻¹ with an average of 0.0166 nm⁻¹. CDOM fluorescence intensity (Fcdom) was obtained using an internal Raman standard and varied over the range of 467.44–1538.23 in relative units. Variations in Fcdom showed a similar pattern to that of CDOM absorption. A robust non-linear relationship between Fcdom and CDOM absorption was found, with a correlation coefficient of 0.893, throughout the whole observation. An attempt to describe S_g with absorption showed a promising consequence that can be described with a negative correlation during the bloom, however, without any distinguishable tendency for non-bloom time span. A two-band ratio algorithm was also carried out for retrieving CDOM absorption. The variations in optical properties of CDOM may be related to the complicated environment in the estuarine waters, which may result from different sources of CDOM.     

水下荧光光谱探测装置控制系统的设计与实现

海水中有色可溶性有机物(CDOM,Chromophoric Dissolved Organic Matter,常称之为黄色物质)是影响海洋水色的三大成分之一,海水中CDOM的研究具有重要的意义。本文针对CDOM水下原位探测激光诱导荧光光谱探测装置开发了一套控制系统,该控制系统分为水上甲板控制和水下数据采集两部分,水上甲板控制部分通过8芯电缆与水下数据采集部分实现供电及通信,水下数据采集部分以PC104嵌入式工控机为核心,控制整体采集部分的工作,甲板控制部分通过远程控制软件来操控PC104以实现水下数据的采集和存储。实验室环境测试及近海现场实验表明,该系统能够可靠完成水下荧光光谱装置的控制和数据的采集及通信需求,实现海水中有色可溶性有机物的水下原位探测。     

三维荧光光谱及平行因子分析法在CDOM研究中的应用

文章对有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter:CDOM)三维荧光特性的研究进行了综述,指出了三维荧光光谱分析在水体CDOM特性研究中存在的优缺点;阐述了平行因子分析法在水体CDOM研究中的具体应用程序及运用此方法识别得到的水体组分;汇总了当前表征CDOM荧光特性的常用指标;总结了国内外在三维荧光光谱研究水体CDOM特性方面的进展,详述了不同类型水体中CDOM的组分特性、生物地球化学循环的研究热点以及影响CDOM三维荧光光谱特性的一些主要因素;最后,对三维荧光光谱技术在未来的发展及应用进行了展望。     

用三维荧光光谱-平行因子分析法研究长江口南部有色溶解有机物荧光的季节变化

The southern Changjiang River Estuary has attracted considerable attention from marine scientists because it is a highly biologically active area and is biogeochemically significant.Moreover,land-ocean interactions strongly impact the estuary,and harmful algal blooms(HABs) frequently occur in the area.In October 2010 and May 2011,water samples of chromophoric dissolved organic matter(CDOM) were collected from the southern Changjiang River Estuary.Parallel factor analysis(PARAFAC) was used to assess the samples' CDOM composition using excitation-emission matrix(EEM) spectroscopy.Four components were identified:three were humic-like(C1,C2 and C3) and one was protein-like(C4).Analysis based on spatial and seasonal distributions,as well as relationships with salinity,Chl a and apparent oxygen utilization(AOU),revealed that terrestrial inputs had the most significant effect on the three humic-like Components C1,C2 and C3 in autumn.In spring,microbial processes and phytoplankton blooms were also important factors that impacted the three components.The protein-like Component C4 had autochthonous and allochthonous origins and likely represented a biologically labile component.CDOM in the southern Changjiang River Estuary was mostly affected by terrestrial inputs.Microbial processes and phytoplankton blooms were also important sources of CDOM,especially in spring.The fluorescence intensities of the four components were significantly higher in spring than in autumn.On average,C1,C2,C3,C4 and the total fluorescence intensity(TFI) in the surface,middle and bottom layers increased by123%–242%,105%–195%,167%–665%,483%–567% and 184%–245% in spring than in autumn,respectively.This finding corresponded with a Chl a concentration that was 16–20 times higher in spring than in autumn and an AOU that was two to four times lower in spring than in autumn.The humification index(HIX) was lower in spring that in autumn,and the fluorescence index(FI) was higher in spring than in autumn.This result indicated that the CDOM was labile and the biological activity was intense in spring.     

珠江口磨刀门溶解有机物CDOM 三维荧光光谱特征

采用三维荧光对珠江口磨刀门夏秋季有色溶解有机物(CDOM)时空变化进行研究,分析其组成及荧光强度。结果表明, CDOM 三维荧光峰谱包括 UV 类腐殖质 A、陆源 Vis 类腐殖质 C 和海源 Vis类腐殖质M,以及类蛋白质T。在入海过程中,其组成未发生变化,但其荧光强度随盐度增加逐渐减小,反映了CDOM主要来源是陆源,并且主要受海水物理稀释控制,是一种典型的保守混合行为。在定点站位涨落潮周期中, CDOM的荧光强度不仅受到海水稀释的作用,表层水体CDOM受到紫外线的光降解作用,同时中层水体CDOM受到浮游植物的影响,反映了盐度、紫外线强度、生物活动对CDOM具有的共同影响。     

西太平洋冬季上层水体有色溶解有机物的分布和转化特征

为深入解析西太平洋溶解有机碳的生物地球化学过程，本研究于2015年12月至2016年1月，开展了西太平洋上层水体有色溶解有机物（CDOM）吸收光谱和荧光光谱特征研究。研究结果表明，西太平洋上层水体CDOM吸收系数a（320）变化范围为0.01~1.07 m-1，平均值为0.18 m-1；其较高值位于100~200 m水层，表层的海水相对含量较低，主要以有机物的光化学分解为主。采用PARAFAC分析CDOM三维荧光光谱特征，得到1种类腐殖质组分C2（252（310 nm）/405 nm）及2种类蛋白组分C1（224（276 nm）/335 nm）和C3（224（260 nm）/300 nm），其中类腐殖质荧光组分占总荧光强度的11%~22%，蛋白质荧光组分占总荧光强度的78%~89%，蛋白质荧光中类色氨酸和类络氨酸组分对荧光强度的贡献相当。洋流在大尺度上控制西太平洋CDOM的分布特征，两流交界处和环流形成区域的CDOM相对含量较高，荧光信号较强。西太上层水体CDOM相对含量和荧光信息，与温度、盐度、DO和营养盐等理化因素之间的相关分析结果表明，CDOM主要成分类蛋白质的产生主要受上层水体初级生产过程控制。     

Exudation and decomposition of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) from some temperate macroalgae

The quantity of chromophoric or coloured dissolved organic matter (CDOM) released by eleven species of intertidal and sub-tidal macroalgae commonly found on UK shores was investigated. The subsequent breakdown of CDOM was also measured by exposing collected CDOM samples to light and dark conditions for over two weeks. CDOM absorption properties were compared at a fixed wavelength of 440 nm and across two integrated wave - bands; UV-A (400–315 nm) and UV-B (315–280 nm). Absorption spectra of macroalgal CDOM samples were typically characterized by peaks and shoulders in the UV bands, features which were species specific. The spectral slope, derived using the log-linear method, proved to be very specific to the species and to the effect of light. Slope measurements ranged from 0.010 to 0.027 nm⁻¹, in the range of normal seawater values. Significantly more CDOM was produced by algae which were illuminated, providing evidence for a light driven exudation mechanism. Averaged across all species, exudation in the dark accounted for 63.7% of that in the light in the UV-B band. Interspecific differences in exudation rate encompassed an order of magnitude, with the highest absorption measurements attributable to brown algae. However, some brown algae produced considerably less CDOM (e.g. Pelvetia canaliculata), which were more comparable to the green and red species. Over an exposure time of 16 days, significant photochemical degradation of CDOM was observed using a natural summer sunlight regime, showing that natural solar radiation could be an important removal mechanism for newly produced algal CDOM. Though the most obvious effect was a decrease in absorption, photo-bleaching also caused a significant increase in the spectral slope parameter of 0.004 nm⁻¹.     

西太平洋秋季130°E断面有色溶解有机物的分布特征及光降解行为研究

对2018年秋季西太平洋130°E断面上层水体有色溶解有机物(CDOM)的光学特性及光降解行为进行了研究。结果表明，西太平洋上层水体CDOM的吸收系数a(320)变化范围为0.025～0.64 m?1，平均值为(0.20±0.08) m?1；a(320)在表层相对较低，主要与表层CDOM的光漂白去除有关；在100～200 m水层较高，主要与次表层的生物活动有关。利用三维荧光光谱?平行因子分析技术，识别出两种荧光组分:类酪氨酸组分C1和海洋类腐殖质组分C2。C1主要源于棉兰老冷涡?上升流所带来的营养物质对浮游植物生产活动和微生物活动的促进作用；C2主要源于黑潮所带来的海洋类腐殖的输入。光化学降解实验发现，CDOM吸收值的损失主要发生在紫外波段；光照60 h后，类酪氨酸组分相较于海洋类腐殖质组分更易发生光降解；且光降解是西太平洋海域CDOM的重要去除途径。