基于EEMs及PARAFAC的洪湖、东湖与梁子湖CDOM组成特征分析

国内外关于长江中下游地区如洪湖、东湖及梁子湖等大中型浅水湖泊DOM组成特征的分析较少,本文基于2007年9月—10月洪湖、东湖与梁子湖34个站点野外实地采样数据,运用三维荧光图谱(EEMs)与平行因子分析(PARAFAC)模型,着重分析了三个湖泊CDOM吸收荧光特性及组成特征。结果表明,CDOM在350 nm处吸收系数a(350)在三个湖泊表现为洪湖极显著高于东湖与梁子湖(p<0.001);三个湖泊CDOM光谱斜率S_280～500与a(350)呈极显著负相关(R2=0.781, p<0.001)且洪湖S_280～500值极显著低于东湖与梁子湖(p<0.01);光谱斜率比值S_R值也表现为洪湖显著低于东湖与梁子湖(p<0.05)。PARAFAC模型解析得到两个类腐殖质组分(C1, C2),两个类蛋白质组分(C3,C4),其中组分C1与C2呈极显著正相关(R2=0.884,p<0.001),组分C3与C4亦为极显著正相关(R2=0.677,p<0.001),这表明三个湖泊CDOM组分C1与C2,C3与C4来源相似,然而统计结果并未发现四个荧光组分与DOC及Chl-a浓度之间存在任何显著性相关关系。三个湖泊荧光指数FI₂₅₅(HIX),FI₂₆₅,FI₃₁₀(BIX)与FI₃₇₀值均表现为东湖显著高于梁子湖(p<0.05),极显著高于洪湖(p<0.01),这意味着东湖富营养化程度高于洪湖与梁子湖。     

千岛湖有色可溶性有机物的生物可利用性特征及其环境指示意义

千岛湖水质优良,具有较低的初级生产力和较高的透明度(SDD),探究该湖有色可溶性有机物(CDOM)的微生物降解特征对探究清洁水体有机物迁移转化规律具有重要意义。通过对室内微生物培养实验前后CDOM吸收和荧光光谱的对比分析,探究该湖有色可溶性有机物生物降解特征及指示意义。结果表明,经28 d微生物降解培养后CDOM吸收系数a₂₅₄、光谱斜率S_275-295平均值均减小、荧光腐殖化指数HIX增大,说明微生物降解致使CDOM浓度降低,腐殖化程度相应升高。经生物培养28 d可降解的CDOM吸收系数a₂₅₄平均降幅可达14.3%±4.8%,各点位降幅范围为4.3%~23.6%。平行因子分析获得三种荧光组分,分别为陆源类腐殖酸C1、类色氨酸C2和C3,三种荧光组分在28 d微生物降解培养过程中均主要表现为降解,极少有累积;其中类色氨酸C2和C3生物可利用性水平分别可达54.1%±18.2%和53.2%±14.3%,陆源类腐殖酸C1生物可利用性为28.2%±9.1%;培养前后CDOM荧光主要贡献组分由类色氨酸C2变为陆源类腐殖酸C1,这说明千岛湖类色氨酸生物活性高于类腐殖酸,微生物降解培养过程中亦表现为削弱类蛋白峰保留类腐殖酸峰。培养前后CDOM吸收系数差值,亦即CDOM生物可利用性Δa₂₅₄的高值主要集中在下游东南湖区,这与类色氨酸C2分布特征具有一定的相似性,说明千岛湖东南湖区CDOM生物可利用性最高,可能与大量类色氨酸C2赋存具有一定关系。微生物降解培养致使类色氨酸C2和C3分布特征发生改变,经培养后其高值与C1、a₂₅₄培养后高值分布特征相似,说明生物培养过程中可能存在类蛋白物质的产生。微生物降解培养前后C1与a₂₅₄均具有很好的相关性,说明微生物降解培养对陆源类腐殖酸荧光峰应用于估算有机物浓度的影响较小,培养后湖心区及东南湖区类色氨酸C2-C3高值区消失,说明在水滞留时间较长的湖区微生物活动对类色氨酸荧光峰在点源污染识别的应用存在一定的影响。     

太湖梅梁湾水下光场扰动的特征分析

在水体表面波的扰动作用下,水下光场随深度呈现较为明显的波动现象,且水中光合作用会对水下光场波动作出响应,因而此现象引起了广泛的关注。基于太湖梅梁湾观测的水下光场数据,计算了水下光场随深度的变化,并分析了其波动特征。结果表明:表面波引起了水下光场较为明显的波动现象,波动振幅最大的深度基本小于20 cm,远小于海洋中对应的深度;水下光场波动的振幅随深度呈e的负指数衰减,漫射消光系数越大,水下光场的波动衰减得也越快;当深度大于30 cm时,水下光场的扰动现象基本消失。还计算了船舶对水下光场观测的影响,发现直射光未被遮挡的情况下,漫射比例越高,其相对误差越大。     

不同水文情景下洪泽湖、骆马湖有色可溶性有机物生物可利用性特征

运用三维荧光-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)和室内生物培养实验,分析了洪泽湖和骆马湖有色可溶性有机物(CDOM)生物降解特征对不同水文情景的响应。结果表明,(1)平行因子分析得到3类荧光组分,类腐殖质C1、类色氨酸C2和类酪氨酸C3。(2)经28天生物培养后,枯水期洪泽湖、骆马湖溶解性有机碳DOC生物可利用性(BDOC,分别为17%±4%, 15%±4%)高于丰水期(分别为5%±5%, 10%±7%),且枯水期%BDOC高值主要分布于入湖口区域。(3)枯水期两湖泊比紫外吸收系数SUVA254和类腐殖质C1荧光强度显著高于培养前,即ΔSUVA254和ΔC1为负值,而类酪氨酸荧光强度显著低于培养前,即ΔC3为正值,表明了枯水期类酪氨酸生物可利用性较高,产生了较为稳定的类腐殖质,增加了样品的腐殖化程度。(4)BDOC和%BDOC分别与ΔSUVA254有较好的负相关性, BDOC及%BDOC与ΔC3,%ΔC3均有较好的正相关性。这意味着两个湖泊CDOM组成直接影响其生物可利用性。