太湖梅梁湾有色可溶性有机物的空间分布及光学行为

2004年3月对太湖梅梁湾有色可溶性有机物(CDOM)的吸收和荧光等光学行为进行研究,并由此探讨了CDOM的空间分布．结果表明,溶解性有机碳(DOC)的浓度在10．48-19．72 mg／L间变化,其均值为13．20±2．79 mg／L;CDOM在280 nm,355 nm和440 nm的吸收系数分别为18．73-31．91 m-1(平均值23．19±4．36 m-1)、4．63-7．14 m-1(平均值5．76±0．91 m-1)、1．45-2．99 m-1(平均值1．92±0．40 m-1);355 nm波长处CDOM的比吸收系数为0．34-0．57 L／(mg·m),平均值0．44±0．06 L/(mg·m);表征CDOM分子大小的比值a(250)／a(365)变化范围为5．05-7．55;355 nm的激发波长、450 nm的发射波长处的荧光值的变化范围0．79-3 04 nm-1(平均值1．69±0．77 nm-1)．CDOM吸收系数、DOC浓度、荧光强度的分析显示CDOM浓度呈现从河口往湾内、湾口递减的趋势．CDOM吸收与DOC浓度的相关性随波长的降低而增加,在短波部分存在明显的正相关．355 nm处的荧光值、DOC浓度与CDOM吸收系分别存在如下显著性正相关关系:Fn(355)=0．692(±0．135)a(355)-2．297(±0．786),a(355)=0．233(±0．061)DOC 2．690(±0．816)．280 -500 nm、280-360 nm、360-440 nm指数函数斜率S值分别为13．86±0．91、18．54±1．11、12．93±0．92μm-1,S值与比吸收系数之间存在显著的负线性相关关系,而与a(25)／a(365)值则存在显著的正线性关系．比吸收系数越大,a(250)／a(365)值和S值就越小,对应的CDOM分子量就越大,腐质酸的比例就越高．     

基于CDOM吸收特性的东北地区水库DOC浓度遥感估算

有色溶解性有机物(CDOM)广泛存在于水体中,占溶解有机碳(DOC)10%～90%,其浓度影响水环境碳循环过程、污染物质迁移以及水生生物群落的结构和功能。为分析东北地区水库DOC碳循环情况,本文于2015—2020年对第二松花江流域典型水库白山水库和丰满水库进行5次现场观测和室内实验,在分析CDOM吸收特性的基础上,基于Landsat系列卫星利用波段比值法建立CDOM浓度反演模型(R²=0.82),根据实测值CDOM与DOC的强相关性(R²=0.78),进而估算水库DOC浓度。结果表明：(1)利用野外实测数据和Landsat系列卫星能够对东北内陆水库CDOM浓度进行良好反演,(2)2000—2020年白山水库和丰满水库年际CDOM和DOC浓度变化不大,在2010年之后表现出轻微上升趋势,CDOM浓度从支流和干流的汇入到主库区呈现逐渐减少趋势,(3)白山水库和丰满水库M值(CDOM在250和365 nm处吸收系数比值)和S_275～295(CDOM在275～295 nm波段处的吸收光谱的斜率)较小、SUVA_254<...     

兴凯湖春季水体悬浮颗粒物和CDOM吸收特性

为了分析兴凯湖水体光学活性物质的吸收特性、来源和空间分布以及对400~700 nm范围内总吸收的贡献,于2013年5月对该水体进行野外实验,对水体中浮游藻类、非藻类颗粒物和有色可溶性有机物的吸收特性和水质参数进行测定.结果表明:总悬浮颗粒物的吸收光谱与非藻类颗粒物相似,色素颗粒物含量较少且单一,非藻类颗粒物在总悬浮颗粒物吸收中占主导地位,其贡献率始终在50%以上.CDOM吸收曲线的拟合函数斜率值Sg均高于其它水体.440 nm处总悬浮颗粒物和非藻类颗粒物的吸收系数ap(440)、ad(440)与总悬浮颗粒物、无机悬浮颗粒物和有机悬浮颗粒物浓度相关性均较好,与叶绿素a(Chl.a)浓度的相关性较差.兴凯湖与其它Ⅱ类水体的差异性表现在440 nm处CDOM吸收系数ag(440)与Chl.a浓度、溶解性有机碳(DOC)浓度均无显著相关性,说明DOC以无色部分为主.总体上,大兴凯湖各吸收系数和水质参数均值均低于小兴凯湖,后者水质受农耕区退水及周围渔业、旅游业的影响较大.     

太湖冬季有色可溶性有机物吸收荧光特性及遥感算法

基于2006年和2007年1月两次太湖采样,对50个点位的有色可溶性有机物(CDOM)光谱吸收、荧光、溶解性有机碳(DOE)浓度及遥感反射率进行测定与分析,探讨冬季太湖CDOM的吸收荧光特性及空间分布,建立CDOM吸收系数的遥感反演算法.结果表明,太湖冬季CDOM在355nm处吸收系数a(355)变化范围和均值分别为1...     

引黄水源水库平-丰水期有色可溶性有机物(CDOM)的来源、组成及差异分析

为探究引黄水源水库——门楼水库平水期和丰水期有色可溶性有机物(CDOM)的组成特征、来源及差异,运用紫外—可见光谱技术(UV-vis)和三维荧光光谱(EEMs)技术,结合平行因子分析法(PARAFAC)分析2022年5月(平水期)和2022年7月(丰水期)有色可溶性有机物含量及组分变化。研究结果表明:PARAFAC识别出2类荧光组分,分别是C1(Ex=355 nm,Em=476 nm,类腐殖质组分)和组分C2(Ex=225 nm,Em=320 nm,类蛋白组分);丰水期CDOM组分荧光强度显著高于平水期。CDOM光谱参数表明,门楼水库水体处于中营养状态,水体CDOM受新生内源和外源输入共同影响,以自生源为主;水库CDOM具有相对分子量小、腐殖化程度较弱的特点。丰水期水库富营养化水平和CDOM相对浓度低于平水期;丰水期CDOM疏水性组分比例和芳香化程度高于平水期。水质理化指标、CDOM组分和光谱参数相关性分析结果表明SUVA₂₆₀和SUVA₂₈₀与DOC呈显著负相关,说明紫外—可见光谱参数在一定程度上可以用来估算DOC的浓度;Chl.a浓度作为...     

“引江济太”水系有色溶解有机质的特征与来源

在"引江济太"水系的调查基础上,分析了有色溶解有机质(CDOM)的吸收光谱、荧光特性及其主要来源,探讨了CDOM与pH、DO、叶绿素a等水质指标的关系。结果表明:水体吸收系数a(355)与CDOM浓度呈显著正相关,均具有明显的空间差异,它们在河道出入湖口及开阔湖区较低,而在望虞河和太浦河中游较高,这显然与中游河道受纳了两岸污水有关,S值也表明望虞河受外源输入影响最大。通过三维荧光激发-发射矩阵(EEM)分析,发现了5种荧光团,包括2种类蛋白荧光团和3种类腐殖质荧光团,其中类蛋白荧光(特别是T峰)明显强于类腐殖质荧光。研究发现,水体DO浓度、pH值均随CDOM浓度呈指数函数递减。荧光指数(FI)明显偏向生物来源(约1.9),因此,"引江济太"水系CDOM以生物的本地生产为主,河道局部污染水体中的类腐殖质荧光可能来源于污水微生物对藻类产生的溶解有机质的转化,在局部河道中也有一定的外源输入。     

淀山湖有色可溶性有机物的光谱吸收特性

探讨了淀山湖水体中有色可溶性有机物(CDOM)的光谱吸收特性,CDOM与叶绿素a、浊度和COD等水质参数的关系,以及不同波段范围内CDOM光谱吸收形状(指数函数斜率S值)的变化.结果表明:淀山湖CDOM吸收系数不高,在355 nm波长处的吸收系数变化范围是6.95-10.28 m-1,而且湖南区高于湖北区;CDOM吸收系数和叶绿素a、浊度、COD等水质参数的相关性都不高,证明湖中的CDOM主要来自于城镇生活污水和工业废水的排放;CDOM吸收系数在300-500 nm范围内随着波长的增加呈指数递减,超过500 nm之后呈线性递减,在300-500 nm波段范围内指数函数的曲线斜率S为11.7-14.8 μm-1,在501-750 nm波段范围内波长每增1 nm,CDOM的吸收系数减小0.0021 m-1.     

太湖入湖河口和开敞区CDOM吸收和三维荧光特征

应用吸收和三维荧光光谱对2007年夏季太湖入湖河口和大太湖开敞区有色可溶性有机物(CDOM)浓度及来源进行研究.结果表明,河口区和开敞区CDOM吸收系数a(355)存在显著空间差异,河口区明显大于开敞(ANOVA,P<0.001),a(355)最大值出现在大浦河口和竺山湾漕桥河几附近,最小值出现在东太湖和胥口湾.a(355)与溶解性有机碳、化学耗氧量浓度存在显著正相关.所有样品一般都含有4个明显的荧光峰,包括1个可见光区的类腐殖质荧光C峰,1个紫外光区的类腐殖酸荧光A峰,2个类蛋白荧光B峰和D峰.河口区外源输入的类腐殖质荧光非常强,最著大于开敞区(ANOVA,P<0.05).而河口区和开敞区类蛋白荧光没有显著性差异,反映开敞区除外源河流输入外,内源生物降解等对类蛋白荧光贡献增加.在河口区B、C峰的比值r(B/C)/b于1,均值为0.62±0.14、在开敞区r(B/C)除12#是0.92,其他值均大于1,均值为1.12±0.13,初步判断r(B/C)可以作为区分CDOM来源的重要参数.CDOM吸收a(355)与类腐殖质荧光C峰、A峰均存在极显著的正相关,而与类蛋白荧光相关性则明显下降,与D峰存在显著正相关,与B峰没有显著相关.     

太湖沿岸水体CDOM吸收光谱特性

有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱特性研究对于水色定量遥感反演具有重要作用.通过2007年6月10日至6月18日太湖沿岸68个CDOM吸收光谱曲线和水质参数实测数据,分析了CDOM吸收光谱曲线特征以及ag(440)、Sg值及其相关关系等,结果表明:太湖沿岸水体CDOM吸收光谱曲线表现为两种类型,贡湖湾CDOM吸收系数明显高于太湖其他沿岸水域,ag(440)最高值即出现在贡湖湾;同时,梅梁湾、贡湖湾、镇湖湾、光富湾等ag(440)高于沿岸水体平均值,而南部3个湖湾皆低于平均值.另外,贡湖湾Sg值较小,且与ag(440)呈现出较好的关系;而沿岸其它水体Sg值与ag(440)虽然呈现负相关,但关系不明显.这对于了解太湖水体CDOM特件以及定量反演有一定的意义和作用.     

太湖有色可溶性有机物(CDOM)对COD及BOD5的指示意义

化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_5)及溶解性有机碳(DOC)是指示湖泊水质的重要指标,然而上述指标测定通常耗费大量时间、试剂及人力物力且排放大量有害废液.有色可溶性有机物(CDOM)是溶解性有机物(DOM)中可以强烈吸收光谱中的紫外光和可见光的部分,数据测定耗时短、方便快捷,且样品处理过程环境友好,能在很大程度上反映湖泊水质.本研究基于2016年2、5和8月在太湖均匀布设的32个采样点进行样品采集,运用光谱吸收与三维荧光-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)探究太湖CDOM的光谱吸收和荧光组分,探讨CDOM光谱指标对湖泊BOD_5、COD及DOC浓度等湖泊环境质量指标的可替代性.结果表明:(1)运用EEMs-PARAFAC方法解析出3种荧光组分:类腐殖酸C1、类酪氨酸C2和类色氨酸C3.(2) COD和BOD_5和DOC在空间上呈现出相似的分布趋势,不同水期的最高值均出现在竺山湾和梅梁湾,由西北湖区至中部敞水区、东南湖湾递减.(3)在不同水期,COD、BOD_5、DOC浓度和C1组分均表现为丰水期极显著大于枯水期和平水期,a_(254)在丰、平、枯水期间无显著性差异,最大值出现在丰水期;C2与C3组分均在枯水期和平水期极显著大于丰水期.(4)在不同水文时期,COD、BOD_5和DOC浓度均与a_(254)、类腐殖酸C1呈显著正相关,丰水期太湖COD、BOD_5和DOC浓度与CDOM光谱指标的线性相关性要优于枯水期和平水期.(5) CDOM光谱指标在不同水文时期均能很好地替代COD、BOD_5和DOC等作为反映太湖水体中有机物污染程度及湖泊水质的指标.     

A Preliminary Study of Chromophoric Dissolved Organic Matter (CDOM) in Lake Taihu,a Shallow Subtropical Lake in China

The optical properties and spatial distribution of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in Meiliang Bay of Lake Taihu were evaluated and compared to the results in literature. Concentrations of dissolved organic carbon (DOC) ranged from 8.75 to 20.19 mg L^?1 with an average of (13.10 ± 3.51) mg L^?1. CDOM absorption coefficients a(λ) at 280 nm, 355 nm, and 440 nm were in the range 11.28...33.46 m^?1 (average (20.95 ± 5.52) m^?1), 2.42...7.90 m^?1 (average (4.92 ± 1.29) m^?1), and 0.65...2.44 m^?1 (average (1.46 ± 0.44) m^?1), respectively. In general, CDOM absorption coefficient and DOC concentration were found to decrease away from the river inflow to Meiliang Bay towards the lake center. The values of the DOC‐specific absorption coefficients a*(λ), given as absorption coefficient related to mass concentration of organic carbon (C) ranged from 0.28 to 0.47 L mg^?1 m^?1 at 355 nm. The determination coefficients between CDOM absorption and DOC concentration decreased with the increase of wavelength from 280 to 550 nm. The linear regression relationship between CDOM absorption at 280 nm and DOC concentration was following: a(280 nm) = 1.507 L mg^?1 m^?1 · DOC + 1.215 m^?1. The spectral slope S values were dependent on the wavelength range used in the regression. The estimated S values decreased with increasing wavelength range used. A significant negative linear relationship was found between CDOM absorption coefficients, DOC‐specific absorption coefficients and estimated S values especially in longer wavelength range. The linear regression relationship between DOC‐specific absorption coefficients at 440 nm and estimated S values during the wavelength range from 280 to 500 nm was following: a*(440 nm) = (–0.021 μm · S + 0.424) L mg^?1 m^?1.     

官厅水库秋季悬浮颗粒物和CDOM吸收特性

利用2012年9月5日在官厅水库采集的水体吸收系数数据,对总悬浮颗粒物、浮游植物色素颗粒物、非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收特性进行研究.结果表明:秋季官厅水库的颗粒物吸收以浮游植物色素吸收为主,总颗粒物吸收光谱与浮游藻类吸收光谱相似;非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收系数随波长的增大接近指数规律衰减;a_d(440)、a_d(675)与C_Chl.a呈显著相关,表明官厅水库秋季的非色素颗粒物主要来源于浮游藻类降解产物,陆源性输入较少;a ph(440)、a ph(675)与C_Chl.a存在显著线性关系,但其比吸收系数较为恒定,与C_Chl.a基本无关;不同采样点的不同组分吸收系数对总吸收系数的贡献不同,大致有4种表现类型.在富营养程度较高的妫库区,浮游植物色素是水体光谱吸收的主导因子;在富营养程度较低的中库区,颗粒物与有色可溶性有机物共同主导水体光谱吸收.     

Contrasting phytoplankton community structure and associated light absorption characteristics of the western Bay of Bengal

Absorption spectra, particulate pigments, and hydrochemical constituents were measured in the western Bay of Bengal (BoB) during July-August 2010 when influence of river discharge is at peak. Chromophoric dissolved organic matter (CDOM) absorption coefficient (a_CDOM(440)) displayed a significant inverse linear relationship with salinity in the surface waters implying conservative mixing of marine and terrestrial end members. The northern part of the study area is influenced by discharge from the river Ganga and a dominant terrestrial CDOM signal is seen. The southern part receives discharge from peninsular rivers with corresponding signals of higher CDOM than the linear model would indicate and higher UV-specific absorption coefficient (SUVA) indicating more aged and humified DOM. Lower contribution of CDOM to total non-water absorption and higher phytoplankton biomass (chlorophyll a absorption coefficient, a_ph(440)) but lower chlorophyll a specific phytoplankton absorption coefficient (a _ph ^* (440)) characterize the northern part, compared to the southern part. Chlorophyll b had a distinct linear relationship with chlorophyll a in the latter. The size index (SI) indicated dominance of microphytoplankton in the northern and nano and picophytoplankton in the southern parts. Chlorophyll a is significantly related to a _ph ^* (440) by an inverse power model in the northern part but by an inverse linear model in the southern part. Our study suggests that knowledge of the phytoplankton community structure is essential to improve chlorophyll a algorithm in the coastal Bay of Bengal.     

抚仙湖秋、冬季光衰减特征及其与有色可溶性有机物的关系

为了研究抚仙湖紫外辐射(UVR)和光合有效辐射(PAR)衰减的时空特征及其与有色可溶性有机物(CDOM)、悬浮物(SS)、浮游植物(叶绿素a表征)等因子的关系,于2014年10月(秋季)、2015年1月(冬季)开展现场调查,结果显示:秋季不同波长(段)的漫射衰减系数Kd(305)、Kd(340)和Kd(PAR)分别为1.27±0.12、0.68±0.11和0.32±0.13 m-1,冬季分别为1.13±0.10、0.63±0.07和0.36±0.07 m-1;秋季CDOM的不同波长吸收系数ag(254)、ag(305)和ag(340)分别为4.09±0.26、1.18±0.09和0.57±0.05 m-1,冬季分别为2.95±0.24、0.61±0.11和0.11±0.07 m-1,秋季ag(254)、ag(305)和ag(340)显著高于冬季;秋季Kd(305)显著大于冬季,这与秋季(雨季)较高的CDOM丰度、浮游植物生物量(及SS浓度)有关.秋季ag(305)/Kd(305)、ag(340)/Kd(340)均显著高于冬季;秋季及秋冬季整体而言,ag(254)与Kd(305)、Kd(340)呈显著正相关,各多元逐步回归方程中均包含ag(254),说明CDOM吸收对UVR的衰减有重要贡献.空间差异方面,秋季北部的ag(254)、Kd(305)和Kd(340)显著高于南部,冬季南北部无明显差异,或与雨旱季北岸河流输入的CDOM和SS的情况有关.此外,浮游植物对UV-B衰减的影响和SS(与CDOM的交互作用)对UV-A衰减的影响更在于季节变化方面,而影响UVR、PAR衰减的各因子的相对贡献有待进一步量化.