鄱阳湖枯水期CDOM光吸收特性与DOC浓度的定量关系研究

研究了2015年枯水期鄱阳湖水体(包括河口区、鄱阳湖主湖开阔区)有色可溶性有机物(CDOM)的光吸收特性,并讨论了CDOM光吸收特性与溶解性有机碳(DOC)浓度之间的关系。结果表明,整个鄱阳湖水体中CDOM在254、280、350和440 nm波长处的吸收系数分别为7.86~20.24、5.64~14.58、1.46~4.41和0.36~1.06 m-1;表征CDOM相对分子质量大小的M值(CDOM在波长250和365 nm处吸收系数比值)变化范围为5.27~7.66。枯水期湿地对鄱阳湖水体CDOM的影响较大,而5大入湖河流贡献不大。在各项参数中,光谱斜率比值(SR)更能体现枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特征。枯水期鄱阳湖水体ρ(DOC)在1.61~4.86 mg·L~(-1)之间变化,其平均值为2.31 mg·L~(-1)。枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收系数(a254,x)与DOC浓度(y)呈显著正相关,回归方程为y=-0.53+0.27x(调整决定系数R2=0.76,P0.01),2016年1月的实测值验证显示利用枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特性研究DOC浓度具有可行性。这意味着研究枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特性对研究碳库具有指示作用。     

太原市不同类型夏季水体颗粒物与CDOM吸收特性研究

水体组分吸收特性是水下光场和水面光谱的主要影响因子,对其进行研究有助于提高对城市水体光学吸收特性的认识和利用遥感技术手段动态监测城市水环境质量。共采集太原市不同类型(晋阳湖和排洪渠、汾河太原城区段和汾河二库)夏季水体30个样本的实测数据,对水体总颗粒物、非色素颗粒物、色素颗粒物和CDOM的吸收特征进行分析。结果表明:(1)太原市不同类型夏季水体总颗粒物吸收特征的主导因素各异,排洪渠和汾河太原城区段为非色素颗粒物主导类型,晋阳湖和汾河二库为色素颗粒物主导类型;(2)太原市不同类型夏季水体绝大多数样本色素颗粒物吸收系数在440、675nm处呈现典型的Chla吸收峰,色素颗粒物吸收系数aph(440)、aph(675)与Chla浓度均存在显著线性正相关,但675nm处的相关性强于440 nm;(3)非色素颗粒物吸收系数ad(440)、ad(675)与TSM、ISM、OSM、TP和TN均存在显著的相关性,但与Chla没有相关性;(4)太原市不同类型夏季水体M值较小,CDOM中腐殖酸相对含量较高,相对分子质量较大,陆源性物质的输入占据主导地位;晋阳湖水体M值与太原市其他类型水体相比,M值较大,富里酸的相对含量较高,相对分子质量较小;(5)太原市不同类型水体非色素颗粒物、色素颗粒物和CDOM吸收贡献率在不同波段处差异显著,不同采样点水体吸收特性的主导影响因素各异。该研究对认识城市不同类型夏季水体固有光学特性和构建水质参数遥感反演模型提供重要参考。     

汾河太原段有色可溶性有机物吸收特性及来源分析

加强城市河流水体有色可溶性有机物吸收特性及来源方面的研究,对认识和理解人类活动影响下河流有机污染物的行为特征具有重要意义。以汾河太原段为研究对象,探讨了CDOM吸收系数与总悬浮物(TSM)、有机悬浮物(OSM)、无机悬浮物(ISM)、叶绿素(Chla)、总氮(TN)和总磷(TP)等水质指标之间的关系,同时对CDOM的特征指标M值和指数函数曲线斜率S值进行研究。结果表明,(1)不同采样点CDOM吸收系数差异明显,a(440)的变化范围为0.40-1.20m^-1,且越到短波处差异越显著。(2)CDOM吸收与水体营养盐状况相关,CDOM吸收系数与水体TP和TN存在显著正相关;CDOM吸收与水体颗粒物浓度相关,CDOM吸收系数与TSM、ISM和OSM呈显著正相关;但CDOM吸收与Chla不存在显著相关性。(3)汾河太原段夏季水体CDOM主要来源于陆源性有机污染物质的输入,浮游植物新陈代谢及腐烂降解对CDOM的贡献很小。(4)a(440)与M值呈显著负相关,M值与S值呈显著正相关,表明汾河太原段水体腐殖酸的相对含量高于富里酸,相对分子质量较大。(5)增加背景项的指数函数拟合模型精度优于常规指数函数模型,且拟合得到的S值较大,这对分析CDOM的组成和来源具有重要影响。该文对城市河流水体CDOM固有光学特性、组成和来源方面的研究可以提供重要参考,同时也可为城市水体CDOM的遥感估算提供理论依据和数据支撑。     

太湖有色可溶性有机物4种光谱模型的对比

利用指数函数、幂函数等4种模型对太湖2006-2007年50个站点250个样本的有色可溶性有机物(CDOM)光谱吸收系数进行拟合,发现其他3种模型都比传统的取自然对数进行线性回归的模型拟合效果好.统计检验显示,幂函数模型的光谱拟合效果最好,平均决定系数为0.999 0,大于其他3种模型,而平均相对误差、均方根误差则小于其他3种模型.利用幂函数模型计算得到,在280～500 nm光谱范围内,CDOM吸收光谱斜率均值为(6.66±0.40) nm-1,变异系数6.08%,其频率基本上遵循正态分布.对于太湖CDOM吸收光谱斜率值,在空间分布上,梅梁湾显著小于大太湖开阔水域(P< 0.001);时间分布上,最大值出现在春季,最小值在秋季,夏季值小于冬季值.CDOM吸收光谱斜率与吸收系数呈显著负相关,相关性随波长增加而增强.     

崇明岛前卫湖水中有色溶解性有机质的分布和来源

通过溶解性有机碳(DOC)、紫外-可见吸收光谱及三维荧光激发发射矩阵(3DEEM)分析,研究崇明岛前卫湖有色溶解性有机质(CDOM)的分布和来源.结果发现,表层水中DOC的空间分布比较均匀,变化范围为5.87～7.02mg*L-1,平均值为6.35mg*L-1.吸收光谱分析表明,校正吸收系数a355在养殖区最高,为4.58m-1,并呈向两边逐渐递减的趋势,暗示养殖区CDOM可能存在陆源之外的其他来源.进一步的荧光指数(f450/500)分析证实了水生生物源的存在,同时也表明前卫湖水体的CDOM总体上并没有明显偏向陆源或者水生生物源(f450/500为1.50～1.84),而a355与DOC含量的比值和荧光指数存在显著正相关(r=0.787,n=10,P<0.01),说明养殖区存在一个比较明显的生物信号,其可能来源为藻类.三维荧光的分析结果表明,类腐殖酸组分普遍存在于前卫湖CDOM中,且空间差异不大;而类蛋白组分的分布差异较大,可能是影响前卫湖CDOM空间分布的主要因素,这与上述生物源的分析结果相吻合.     

丹江口水库表层沉积物有色可溶性有机物空间分布特征及其来源分析

利用三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)技术研究丹江口水库表层沉积物有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)荧光组分、空间分布特征和来源,以及不同组分荧光强度与其它沉积物指标的相关性.结果表明,丹江口水库37个采样点CDOM由3类5个荧光组分组成,即类蛋白组分C1(285/345 nm)和C2(225,270/335 nm);陆源类腐殖质组分C3(260/450 nm)和C4(360/450 nm)及自生源类腐殖质组分C5(225,310/405 nm).其中代表类蛋白组分的C1和C2占较高比例,占总荧光强度的百分比的平均值为46.37%,C3与C4和C5占总组分的比例平均值分别为34.33%和19.31%.空间分布上3种荧光峰高值都集中在汉江的入湖河口处及丹江库区居民较多的城镇处,且呈现河流大于库区的趋势.荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)都表明丹江口水库沉积物CDOM的来源具有陆源及生物源的双重特征,陆源主要来源于汉江干流和周边城市居民的活动,以及部分区域农业畜禽养殖;生物源主要来自微生物及藻类的降解.相关性分析说明沉积物CDOM与N、P元素的迁移和转化有密切的关系.     

潮白河密云段水体溶解性有机碳和重金属时空变化特征

探明饮用水水源溶解性有机碳(DOC)与重金属动态变化规律可为水源地保护和饮用水处理提供指导意义。选择北京市潮白河密云段水体,探讨春季、夏季和秋季等不同季节以及林地(R1)、林地农田混合(R2)、城镇(R3)和农田(R4)等不同区域水体pH、总溶解固体(TDS)和电导率等基本水质指标以及DOC和Cu、Fe、Mn、Ni、Zn 5种重金属浓度变化,揭示DOC和重金属浓度时空分布特征。结果表明,TDS和电导率空间分布差异显著(P0.05),而季节差异不显著,但各季节最大值均出现在R4区域。ρ(DOC)平均为30.60 mg·L~(-1),空间分布差异显著(P0.05),季节变化差异不显著,各季节最小值均在R1区域。ρ(Cu)、ρ(Fe)、ρ(Mn)、ρ(Ni)和ρ(Zn)平均分别为1.07、9.29、3.30、1.64和2.91μg·L~(-1),季节性差异表现为Cu、Zn浓度在春季较高,Fe、Mn浓度在夏秋季较高,空间变化表现为各重金属浓度在R3和R4区域显著较高。DOC和重金属浓度空间分异特征与水源地周边土地利用类型直接相关,城镇和农业用地河段水体受其影响程度较高。     

滆湖入湖河口区叶绿素a时空变化特征及相关环境因子分析

2018年1月—2020年1月对滆湖13个入湖河口区的叶绿素a浓度[ρ(Chl-a)]和理化因子进行逐月监测,分析滆湖入湖河口区水体ρ(Chl-a)的时空变化特征及其与水温、pH值和营养盐等主要环境因子的相关性。研究表明:(1)ρ(Chl-a)随时间变化明显,夏季最高,秋冬季次之,春季最低;(2)在空间分布上,滆湖西北入湖河口区水域的ρ(Chl-a)明显高于滆湖南部入湖口水域;(3)ρ(Chl-a)与水温、pH值、高锰酸盐指数呈极显著正相关,与ρ(DO)呈负相关,与ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~--N)、ρ(PO_4~(3-)-P)和ρ(DOC)相关性不显著。ρ(Chl-a)的对数与ρ(TP)的对数呈显著正相关,与N/P比的对数呈显著负相关;(4)P是滆湖入湖口水域ρ(Chl-a)的主要影响因子。     

夏季渭河西安段溶解性有机质(DOM)的特征、分布及来源分析

通过紫外吸收光谱,三维荧光光谱结合平行因子分析(EEMs-PARAFAC)方法及主成分分析(PCA),研究了夏季渭河西安段水体中的溶解性有机质(DOM)的组成、来源,及其与水质指标的相关性.在研究区域共检出2种类别5个不同的DOM组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C2、C3、C5和1个类蛋白类荧光组分C4,5个组分具有同源性.对比分析光谱斜率S、SUVA₂₅₄、α355和DOC浓度,上游(S1—S5)和下游(S13—S17)各组分分子量和腐殖化程度接近但来源有所差异,中游(S6—S12、S18—S19)分子量和腐殖化程度最低;研究区域DOM和CDOM浓度值变化基本保持一致.通过三维光谱参数和主成分分析进行DOM源解析,内源贡献率为72.36%,外源贡献率为12.45%,累计方差贡献率为84.81%;污废水排放是组分C1、C4的主要来源,C2、C3、C5则来源于城市景观水体和湿地公园中微生物和浮游动植物的活动产生,TN与外源具有较好的相关性而TP与内源相关性较高.水质指标DO、DOC、COD、TN、TP与DOM组分有较强的相关性.在此基础上建立了多元线性回归方程,一定程度上能够利用荧光组分组成和特征反映渭河夏季的水质状况.     

上海市河道底栖动物群落结构与环境因子的关系

为研究上海市河道底栖动物的空间分布、指示物种及其与环境因子的相互关系,对上海市8区县河道的总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_(mn))、酸碱度(pH)、温度(t)、溶解氧(DO)、叶绿素a(Chla)、盐度(Sal)等8个常见的环境因子进行监测分析,并对底栖动物的空间分布、种类数、生物量开展调查与数据分析。结果表明:不同种类的底栖动物对环境的适应性及敏感型不同,8种环境因子中pH、溶解氧、总氮、盐度对底栖动物种类的影响较大,是影响河道底栖动物空间分布及生物量的主要影响因子;霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、苏氏尾腮蚓(Branchiura sowerbyi)、巨毛水丝蚓(Limnodrilus grandisetosus Nomura)与总氮、总磷、高锰酸盐指数、叶绿素a相关性较大,是上海市河道水体重度富营养化的指示物种;疣吻沙蚕(Tylorrhynchus heterochaetus)、锯齿新米虾(Neocaridina denticulatedenticulata)、日本旋卷裸蠃蜚(Curup Hiurn volurutur)与水体溶解氧显著相关,与总氮、总磷、高锰酸盐指数呈显著负相关,可以作为上海市河道水体轻度污染的指示物种;环境因子对底栖动物的影响是多因子影响的综合反应,不同环境因子的交互影响决定了底栖动物的空间分布和生物量,因此,底栖动物群落结构和空间分布对环境因子具有直观的反映作用。     

富营养化湖泊藻型及草型区微生物群落对有色可溶有机物组成的影响

有色可溶有机物(CDOM)是水生生态系统溶解有机碳储库的主要组成,在湖泊生态系统结构、初级生产力以及物质交换等方面发挥着重要作用。研究秋季太湖藻型区—蓝藻死亡时期及草型区—水草腐烂时期CDOM的组成差异性特征及其影响因素。首先对两类典型湖区水体的理化性质进行了分析,然后利用紫外可见光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析的技术确定CDOM组成,最后结合Illuminar高通量测序揭示了两个区域水体中不同的微生物群落结构对CDOM组成的影响。结果表明,藻型湖水的各理化性质指标,包括NH4~+-N、NO2~--N、NO3~--N、TN,TP,DOC的浓度都明显高于草型湖水,秋季藻源性CDOM的含量明显高于草源性CDOM的含量。虽然藻源性和草源性CDOM的荧光组分相同,即同为类腐殖、类色氨酸和类络氨酸荧光组分,然而,相比于草源性CDOM,荧光指数(FI)和腐殖化指数(HIX)均表明藻源性CDOM具有更高的分子量组成,更难被微生物利用,而造成此差异性的重要原因为两个区域微生物群落组成的差异性,藻型区水体含有更丰富的降解有机物的细菌种类,包括黄杆菌属(Flavobacterium),噬氢菌属(Hydrogenophaga)、生丝微菌属(Hyphomicrobium)等,可优先分解易于分解的有机物,残留更多难降解的有机物,具有更大的潜在的环境隐患。     

冰封期乌梁素海不同形态氮、磷和叶绿素a的空间分布特征及其响应关系

湖泊水体中氮、磷和叶绿素a空间分布特征及其响应关系对辨识水环境质量具有重要意义。尤其对于冰封期典型的水文气候条件,将表现出特殊的环境地球化学行为,冰封期结冰过程使水体不同形态的氮、磷由冰层向水体迁移,导致冰下水体中营养盐浓度、叶绿素a浓度大于冰层,冰下水体污染物浓度增加。为量化不同污染物质在冰-水介质中迁移规律,于2020年1月14日采集乌梁素海12个样点的冰样和冰体,检测了各采样点不同形态氮磷和叶绿素a浓度。结果表明:冰样中高值ρ_((TN)) 0.838 mg·L~(-1)、ρ_((NH_4~+-N)) 0.109 mg·L~(-1)、ρ_((NO_3~--N)) 0.347 mg·L~(-1)分别位于湖心区的Q8采样点和北湖区的J11采样点。TN、NH_4~+-N、NO_3~--N集中分布在中层冰、下层冰和上层冰,冰下水体中北湖区的ρ_((TN))、ρ_((NH_4~+-N))、ρ_((NO_3~--N))、ρ_((NO_2~--N))出现高值。在冰样和冰下水体中总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)的分布规律均为北湖区最高,南湖区最低。并且TP和DTP集中分布在下冰层。冰样中Chl-a在北湖区、湖心区和南湖区的平均质量浓度分别为2.455、1.407和1.210 mg·L~(-1),41.6%采样点的中层冰和下层冰中含有高浓度的Chl-a。冰下水体中Chl-a的质量浓度范围是1.530—12.280mg·L~(-1),均值为7.874mg·L~(-1)。冰封期乌梁素海的氮、磷和叶绿素a集中分布在冰下水体中。线性回归分析表明冰层和冰下水体中不同形态的氮、磷对叶绿素a的响应存在不同程度的差异。研究结果可为乌梁素海进一步的污染治理提供参考和借鉴。     

鄱阳湖湿地水体与底泥重金属污染及其对沉水植物群落的影响

对鄱阳湖南矶山湿地、吴城自然保护区、白沙洲国家湿地公园及鄱阳湖龙口等典型湿地进行沉水植物群落的调查与采样,并测定各样点水样及底泥重金属含量,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对底泥重金属污染进行评价,采用Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数等方法对研究区沉水植物群落结构进行评价,对水体、底泥重金属含量与沉水植物的生物量、物种多样性等进行Pearson相关性分析,评价鄱阳湖湿地水土环境重金属污染现状,探讨水体与底泥重金属Cu、Pb、Cd等污染物对其水体沉水植物群落的影响。结果表明：各采样点水体与底泥中Cu、Pb、Cd等3种重金属元素中含量最高的为Pb;各样点水体（除白沙洲水体ρ(Pb)外）ρ(Cu)、ρ(Pb)和ρ(Cd)等均未超出地表水环境质量Ⅲ类标准限值,水体重金属含量最高的区域为鄱阳湖东部的白沙洲（ρ(Cu)为50.826μg·L-1,ρ(Pb)为68.660μg·L-1,ρ(Cd)为0.337μg·L-1）,最低的区域为鄱阳湖西南部的南矶山湿地（ρ(Cu)为4.316μg·L-1,ρ(Pb)为7.301μg·L-1,ρ(Cd)为0.167μg·L-1）。两种重金属污染评价方法的结果均表明,受纳乐安河下游来水的龙口区域为底泥重金属污染最严重区域;但两种评价方法的结果存在一定差异,地累积指数法评价龙口区域的结果为偏中度或轻度污染,潜在生态危害指数法的评价结果为轻度污染。研究区野外调查中共发现11种沉水植物,隶属7科9属,其中南矶山湿地的沉水植物物种多样性较丰富,但其物种分布的均匀度较低,水体与底泥重金属含量与其水体中沉水植物的生物量或物种多样性间无显著相关性。     

崇明岛典型河道水体中叶绿素a动态特征及其与环境因子的相关分析

目前,水体富营养化已成为最棘手的全球环境问题之一。分析水体中叶绿素a时空分布特征、变化规律及其影响因素,可为水体的生态修复提供重要的数据支持。选取崇明岛典型河道团旺河水体为研究对象,布设7个采样点,于2013年4月—2014年3月间对各采样点进行叶绿素a、水温、透明度、TN、TP、氨氮、高锰酸盐指数等水质因子的监测与评价。结果表明,该河道中叶绿素a浓度及相关环境因子随季节变化较为显著,叶绿素a浓度季节性变化表现为夏季(42.33μg?L~(-1))春季(31.68μg?L~(-1))秋季(20.88μg?L~(-1))冬季(11.70μg?L~(-1))。SPSS分析结果表明,叶绿素a与总氮、总磷及温度间呈显著相关关系,而与其他环境因子相关关系不显著。建立了叶绿素a的多元回归方程:Y=377.873X_1-0.507X_2+0.505X_3-21.834(r~2=0.911),验证方程ρ计算(Chl-a)=2.503+0.905×ρ实测(Chl-a)(r2=0.946)表明,该回归方程能够准确地预测团旺河水体叶绿素a的变化趋势,可为水体富营养化的预警提供可靠的科学依据。     

赣江流域水体中可溶态镉的时空分布特征及水质评价

为了解赣江流域水体中镉的分布特征,在赣江流域的重点河段采集44个水样(丰水期和枯水期各22个),采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定水体中可溶态镉浓度。结果表明,赣江水体ρ(可溶态镉)〔(0.112±0.111)μg·L-1〕较低,丰水期水体ρ(可溶态镉)〔(0.095±0.116)μg·L-1〕显著低于枯水期〔(0.128±0.160)μg·L-1〕(P0.05)。干流水体ρ(可溶态镉)〔(0.116±0.038)μg·L-1〕略低于支流〔(0.121±0.102)μg·L-1〕,且从上游到下游呈逐步下降趋势。从水体可溶态镉浓度的空间分布来看,赣州城区至峡江县城之间应该是赣江流域水体镉污染的重点监控区域。     

大汶河-东平湖CDOM的荧光特征及与营养物质的耦合关系

东平湖作为南水北调东线工程最后一级调蓄水湖以及山东省西水东调的水源地,其水质状况对受水区的用水安全起着决定性作用。结合2014年夏季对大汶河和东平湖有色可溶性有机物(CDOM)三维荧光的测定分析,探讨了夏季大汶河输入对东平湖CDOM的贡献及荧光强度与叶绿素a(Chla)、化学需氧量(COD)和溶解态有机碳(DOC)的关系。利用平行因子分析法对CDOM三维荧光图谱进行解析,获得4种荧光组分,其中组分1和组分3为类腐殖质荧光、组分2和组分4为类蛋白荧光;从大汶河汶口坝到东平湖出湖口处,类腐殖质荧光强度逐渐增强,类蛋白荧光强度呈递减趋势,且大汶河类蛋白荧光较东平湖高(t=2.408,P=0.032),反映了夏季丰水期大汶河主要向东平湖输入类蛋白荧光物质。东平湖类腐殖质荧光组分C1(r=0.927,P=0.003)、C3(r=0.763,P=0.046)均与DOC具有显著相关性,这表明类腐殖质是东平湖DOC的重要组成部分;而大汶河CDOM各组分与DOC相关性均不显著(P0.05),可能是因为CDOM在大汶河中受光降解、微生物降解等作用以及水体p H的影响,造成大汶河CDOM组分中的腐殖酸、富里酸、蛋白类物质以及一些非荧光类物质在DOC中所占比例不同。东平湖荧光组分C1(r=0.804,P=0.029)、大汶河荧光组分C2(r=0.912,P=0.002)均与COD具有相关性,说明荧光强度可以间接反映水体中被氧化的有机物含量。大汶河CDOM类蛋白荧光组分C2(r=0.937,P=0.001)、C4(r=0.782,P=0.022)均与Chla存在相关性,说明浮游植物是大汶河类蛋白物质的重要来源。     

艾比湖流域地表水水体悬浮物、总氮与总磷光谱诊断及空间分布特征

水体悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)是衡量水质的一个重要指标。选择新疆艾比湖流域为靶区,基于2015年10月实测光谱数据,采用微分法和反射率变换法以及偏最小二乘法估算水体中的SS、TN和TP的质量浓度。结果表明,(1)水体悬浮物的自然对数(ln SS)的显著性波段出现在350、410、520、570、655和940 nm处,基于偏最小二乘法的ln SS均方根一阶拟合效果最好,P0.01水平下拟合系数r~2=0.3562。此外,ln SS与总氮、总磷存在显著性正相关,相关系数分别为0.506和0.505(P0.01)。(2)水体TN的显著性波段出现在393~399 nm与674~678 nm范围内,水体TN的倒数一阶拟合效果最好,P0.01水平下拟合系数r2=0.438 9;(3)水体TP的显著性波段出现在333、349、862、882和905 nm处,水体TP的倒数一阶拟合最优,P0.01显著性水平下拟合系数r~2=0.634 8。从水体SS、TN和TP浓度的空间分布可知,水体SS、TN和TP含量高值点位于艾比湖的北岸,基于最优模型反演的SS、TN和TP的浓度整体偏高,且与原始数据的空间分布相差不明显。综上所述,利用光谱数据可以精准、快速的估算水体悬浮物、总氮和总磷,可为水质的评价提供科学依据,亦可为今后利用星载高光谱传感器对艾比湖流域水质参数进行大面积估算提供新思路。     

洞庭湖不同形态氮、磷和叶绿素a浓度的时空分布特征

洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而有关洞庭湖营养盐赋存形态与叶绿素a的关系鲜有报道。为研究洞庭湖氮与磷的时空分布特征及其对叶绿素a(Chl-a)的影响,2017年在洞庭湖湖体、出湖口及8条入湖河流共20个断面采集了水样,分析了水体中不同形态氮、磷和Chl-a的质量浓度。结果表明,洞庭湖水体中总氮(TN)、溶解态总氮(DTN)、氨氮(NH_4~+-N)、硝酸盐氮(NO_3~--N)质量浓度年均值分别为1.83、1.69、0.26、1.27 mg·L~(-1),总磷(TP)、溶解态总磷(DTP)、磷酸盐(DPO)、颗粒态磷(PP)质量浓度年均值分别为0.081、0.059、0.049、0.022 mg·L~(-1),Chl-a质量浓度平均值为4.84μg·L~(-1)。空间分布上,各形态氮和磷的质量浓度总体表现为:入湖口出湖口湖体,其中,区间入湖口水体中ρ(TN)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(TP)、ρ(PP)最高,而ρ(NO_3~--N)、ρ(DTP)、ρ(DPO)在松滋口最高。ρ(Chl-a)表现为区间湖体出湖口松滋口四水。时间分布上,各形态氮与磷的质量浓度具有明显的季节变化特征,均表现为枯水期平水期丰水期;ρ(Chl-a)总体上呈现丰水期平水期枯水期的趋势。可见入湖河流对洞庭湖氮与磷的时空分布起了至关重要的作用,入湖污染负荷和人类活动(包括采沙和生产生活)是洞庭湖氮与磷空间分布的重要影响因素,而入湖水量可在一定程度上解释洞庭湖氮与磷的时间分布。总体而言,洞庭湖未出现明显的富营养化现象,这可能得益于其独特的水文条件(水循环周期短,流速较快),但流速较低的六门闸和大小西湖断面ρ(Chl-a)较高,夏季水华频发,应引起高度重视。     

硒对紫球藻生长及光谱特性的影响

低浓度的硒可以促进微藻的生长,为了探讨硒对紫球藻生长和光谱特性的影响,研究了在通入压缩空气的条件下,不同质量浓度的硒(0、0.05、0.5、1、2、5、10和50mg·L-1)添加到紫球藻(Porphyridium UTEX637)培养基中,培养20d的生长情况,以及紫球藻吸收光谱和低温荧光光谱的特征应。结果表明:不同质量浓度Se(Ⅳ)对紫球藻的特征吸收峰位和荧光峰位没有影响,低质量浓度Se(Ⅳ)对紫球藻的生长具有明显地促进作用,高质量浓度时抑制紫球藻的生长。含0.05和0.5mg·L-1Se(Ⅳ)的实验组紫球藻的吸收光谱特征峰值明显高于对照组,而1和5mg·L-1Se(Ⅳ)质量浓度实验组的特征峰值则低于对照组。0.05和0.5mg·L-1Se(Ⅳ)质量浓度实验组的荧光发射(激发波长为436nm,560nm)光谱的特征峰值与对照相比没有明显变化,但激发波长为490nm时,荧光发射光谱特征峰值高与对照组。与对照组相比,1,2和5mg·L-1Se(Ⅳ)实验组紫球藻的荧光光谱特征峰值均有不同程度的降低。10和50mg·L-1实验组紫球藻死亡。说明低质量浓度Se(Ⅳ)对紫球藻捕光色素蛋白复合体的捕光能力具有促进作用,高质量浓度有抑制作用。     

基于MODIS模拟的辽东湾叶绿素a的遥感反演模型

叶绿素a浓度对于水质和富营养化评价、赤潮探测及海洋生产力研究有重要意义.利用卫星遥感反演获取叶绿素a浓度弥补了传统采样方法的数据离散化、耗时长且费用高的缺陷,可以实时和全面地观测大尺度海洋叶绿索a分布.通过实测光谱模拟卫星波段,可以在一定程度上削除大气干扰,有助于准确地确定特征波段和建立遥感反演模型.本文以辽东湾为研究区,利用现场实测光谱模拟了MODIS波段,并在光谱特征分析基础上进行叶绿素a的特征波段选择,通过比较单波段和波段比值法等算法,建立了2个具有区域特色的叶绿素a遥感反演模型,并进行了模型验证.结果表明:在辽东湾海域,运用红光附近特征波段667和678 nm来反映叶绿素特征比传统蓝绿光波段(440和550nm)似乎更能削弱其它水体组分的干扰,突出辽东湾水体的特点.利用667、678和551nm的三波段模型要比单纯考虑667和678nm波段比值的模型要好一些,该模型r为0.856,标准差为0.190.模型验证预测值和实测值的相关系数为0.93(p<0.01),表明了模型良好的预测能力.模型具有明显的区域特色,结果是否具有普适性,还需进一步验证.