鄱阳湖丰枯情景对有色可溶性有机物生物可利用性及收支平衡的影响

鄱阳湖水力连通特征季节差异显著,研究不同水文情景下湖泊调蓄对有色可溶性有机物（CDOM）来源组成、生物可利用性和碳收支平衡的影响对揭示通江湖泊碳循环、水体有机物迁移转化和水资源管理具有重要意义.通过平行因子分析法对鄱阳湖CDOM三维荧光光谱解析得到3个荧光组分,分别为类腐殖质（C1）、类色氨酸（C2）和类酪氨酸（C3）.生物培养前后CDOM吸收系数(a₂₅₄)和陆源类腐殖质（C1）均表现为丰水期显著高于枯水期（t-test,P<0.01）,表明陆源类腐殖质（C1）是该湖丰水期CDOM的主要来源.枯水期类蛋白组分占CDOM荧光组分强度总和的81.7%,表明枯水期可能与周边生产生活废水排放有关.类腐殖酸（C1）和DOC的生物可利用性在枯水期达到最大,分别为14.0%和43.2%,这与湖泊枯水季节湖床干涸,上游及周边人类活动排入废水很少受到湖水稀释密切相关.类蛋白组分的生物有效性在丰水期略高于枯水期,并无显著差异.生物可利用对应成分%ΔC1在丰、枯水期均呈现出从南部河口区向北部出湖口递减的趋势,表明类腐殖质（C1）的生物可利用性随CDOM迁移而降低.在枯水期和丰水...     

大型通江湖泊有色可溶性有机物对不同水文情景的响应

鄱阳湖和洞庭湖作为我国面积最大的两个通江湖泊,其湖体水质变化对长江干流水质以及湖区周围居民用水安全至关重要.通过三维荧光-平行因子分析得到4个荧光组分,研究两个湖泊的有色可溶性有机物(CDOM)光谱组成在丰、平和枯这3种水文情景下的变化规律,试图揭示鄱阳湖和洞庭湖CDOM来源及组成对不同丰枯情景的响应机制.结果表明:不同水文情景对鄱阳湖CDOM水质参数影响更为显著,CDOM吸收系数a(254)和溶解性有机碳(DOC)浓度表现为丰水期平水期枯水期(t-test,P0.01),CDOM光谱吸收斜率S_(275-295)表现为枯水期平水期丰水期(t-test,P0.01),洞庭湖a(254)在不同水文情景下差异不显著,比紫外吸收系数SUVA_(254)最大值出现在平水期.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到4个荧光组分,枯水期两湖CDOM类蛋白组分贡献率较大,平水期类蛋白组分及类腐殖酸组分贡献率大致相当,丰水期两个湖泊类腐殖酸贡献率占主要部分.在空间分布上,枯水期鄱阳湖4个组分的荧光强度在上游南部湖区偏小,北部偏大,丰水期反之,东洞庭湖4个组分的荧光强度在空间差异上表现为枯水期大于丰水期.鄱阳湖DOC浓度对水位的响应更明显(r~2=0.99,P0.01),东洞庭湖类色氨酸组分C2与水位呈显著性负相关关系(r~2=0.99,P0.05).鉴于此,应根据鄱阳湖、洞庭湖CDOM在不同水文情景下的响应特征,有针对性地对湖区水质进行管理.     

太湖有色可溶性有机物组成结构对不同水文情景的响应

有色可溶性有机物(CDOM)是溶解性有机物中能强烈吸收紫外辐射及蓝光的那部分有机物,并在碳、氮、磷等生源要素生物地球化学循环中起着重要的作用.开展富营养化湖泊CDOM来源、组成结构和空间变化趋势的相关研究,有利于更好地揭示湖泊生源要素循环机制,服务于蓝藻水华控制和湖泊水质改善.本文基于对不同水文情景下太湖和周边连通的51条河流CDOM光谱吸收及三维荧光光谱测定与分析,揭示太湖CDOM光谱组成对不同水文情景的响应机制.结果表明,丰水期溶解有机碳浓度均值(8. 11±1. 26) mg·L~(-1),显著大于枯水期均值(3. 53±1. 19) mg·L~(-1)(t-test,P 0. 01),而丰水期CDOM吸收光谱斜率S_(275～295)均值(19. 09±1. 81)μm~(-1),显著小于枯水期的(20. 89±1. 90)μm~(-1)(t-test,P 0. 001).平行因子分析法对CDOM荧光图谱进行解析得到3个组分,且各组分受到上游来水量的影响较大,丰水期陆源类腐殖酸的荧光强度及占总荧光强度比重较枯水期显著增大.叶绿素a与化学需氧量与陆源腐殖质和类色氨酸均呈显著正相关(P 0. 01),这表明陆源生活污水及藻死亡降解产生的CDOM可能是太湖CDOM库的重要潜在来源.溶解氧浓度与3种荧光组成均呈现显著负相关(P 0. 01),说明CDOM不同组分均为微生物活动的重要基质.本研究结果还发现溶解性有机碳浓度与陆源类腐殖酸组分荧光强度呈极显著线性正相关(r~2=0. 58,P 0. 001),表明太湖溶解性有机碳主要以外源输入为主.     

东部地区大型湖库有色可溶性有机物来源组成及潜在驱动因素

近几十年来,我国东部平原和丘陵区城市化快速发展,大量的工农业废水和生活污水被排入湖库,直接影响湖库水质和水生生态系统安全.作为特大及大中型城市集中型供水水源地,湖库有色可溶性有机物（CDOM）来源组成极大程度影响着供水安全和城市居民生命健康.通过2021年4月采集长潭水库（11个）、太湖（25个）、洪泽湖（18个）和高邮湖（14个）共68个样品,运用三维荧光光谱结合平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）和室内生物培养实验对水体CDOM组成来源和生物可利用性特征进行分析.结果表明,4个湖库溶解性有机碳（DOC）经28 d生物培养后其生物可利用性ω（BDOC）均可达50%以上.PARAFAC分析得到4个荧光组分,分别是由农业活动作用的类腐殖酸C1、类色氨酸C2、类酪氨酸C3和C4,其中类蛋白质组分（C2+C3+C4）贡献率在洪泽湖可达（90.0±2.2）%.洪泽湖荧光组分C1～C3均与TP存在显著相关关系,因而C1～C3可用于预测洪泽湖TP变化情况. 4个湖库CDOM的吸收系数a₂₅₄与DOC呈极显著正相关关系（R²=0.96,P<0....     

南水北调东线中游枢纽湖泊有色可溶性有机物来源组成特征

运用三维荧光光谱(excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(parallel factor analysis,PARAFAC)技术手段对南水北调东线枢纽湖泊洪泽湖、骆马湖两个水体中CDOM的来源组成特征进行分析.结果表明:①解析出两湖泊均得到3个荧光组分,陆源类腐殖质C1、类色氨酸C2和类酪氨酸C3.②两湖泊3种组分荧光强度在入湖河口附近明显高于其他水域,且丰水季节3种组分荧光强度均显著大于枯水季节(t-test,P 0. 01),其中陆源类腐殖质C1的荧光强度在丰水期最大.表明两湖水体CDOM来源与组成受上游水系来水量和水文过程的影响较大,尤其是陆源类腐殖质浓度的高低.③相关性分析得出,陆源类腐殖质C1与DOC浓度、吸收系数a(254)有极显著相关性(r~2=0. 60,P 0. 01; r~2=0. 88,P 0. 01),相关性高于其余两种组分,表明陆源类腐殖质为CDOM的主要来源.另外,陆源类腐殖质C1与SUVA、S275-295、IC∶IT具有很好的相关性(r~2=0. 49,P 0. 01; r~2=0. 61,P 0. 01; r~2=0. 93,P 0. 01),进一步说明了两湖泊CDOM来源与组成受陆源影响较大.洪泽湖、骆马湖CDOM来源与组成受到不同水文情景和入湖河流的影响,应加强丰水期对入湖河流的水质管理.     

二龙湖表层水体有色溶解有机物的光学特性及来源

CDOM（colored dissolved organic material,有色溶解有机物）的光学特性可反映水体中内源物质与外源物质的比例,为了解二龙湖受到上游来水所含污染物的影响,利用荧光区域一体化技术和荧光指数分析水体中CDOM的荧光特性,进而判定水体污染状况,并结合CDOM荧光组分与水质参数之间的关系,探讨了不同季节二龙湖水体中CDOM光学特性在时空分布上的差异性以及CDOM的组成与来源.结果表明:①水相中CDOM表现出明显的季节性差异.其中,光谱斜率S_g（275~295 nm）和E_{250 nm:365 nm}〔a_CDOM（250）/a_CDOM（365）〕均表现为丰水期>平水期>枯水期,SUVA_{254 nm}表现为枯水期>平水期>丰水期.②水体中的荧光组分以外源组分R3（富里酸类物质）和R5（腐殖酸类物质）为主,在枯水期、丰水期和平水期分别占总荧光强度的70.0%、60.4%和51.3%.③在丰水期、枯水期、平水期,FI_{310 nm}平均值均大于0.8,FI_{370 nm}平均值均小于1.4,表明在3个水文期,微生物活动带来的内源CDOM在二龙湖南部较为明显.④ρ（DOC）（dissolved organic carbon,溶解性有机碳）与CDOM的荧光组分R2（色氨酸类组分）、R4（可溶性微生物副产物组分）和R5（腐殖酸类组分）均具有较好的相关性,相关系数（R）分别为0.71、0.80、0.73,表明DOC主要源于微生物代谢的可溶性副产物及浮游植物的降解.研究显示:水体中CDOM主要组成为内源的色氨酸与微生物蛋白质类副产物以及外源的富里酸类与腐殖酸类有机物;同时,由于冰冻、降水、生活污水排放、农业废水和水生植物等因素,导致湖泊中的CDOM的组分与来源十分复杂.      

鄱阳湖CDOM三维荧光光谱的平行因子分析

利用三维荧光光谱（3DEEM）结合平行因子分析法（PARAFAC）,对鄱阳湖水样的荧光光谱进行研究,探讨了有色溶解有机物（CDOM）荧光组分与氮磷营养盐之间的关系.结果表明,鄱阳湖水体CDOM由2类3个荧光组分组成,即类腐殖荧光组分C1（245/391nm）和C2（255,340/453nm）,及类酪氨酸组分C3（275/304nm）.在CDOM组成中,微生物作用类腐殖质C1占40.8%,陆源类腐殖质C2占30.8%,类酪氨酸物质占28.4%.类腐殖质和类酪氨酸在两个极端水文条件下表现出截然不同规律,即类腐殖质在枯水期荧光强度和贡献都为最低,在丰水期贡献率最大,而类酪氨酸在丰水期,荧光强度和贡献为最低,在枯水期贡献率最大.CDOM各荧光组分强度分布因水文条件不同具有差异性.各荧光组分在同一水文条件下,荧光强度变化趋势相似.荧光光谱参数结果表明,鄱阳湖水中CDOM呈现外源和内源的特征,其中枯水期以外源输入为主.各荧光组分都与水体中总氮（TN）和溶解性总氮（DTN）呈现显著正相关,类酪氨酸组分与总磷（TP）呈现显著正相关.     

青海湖流域有色可溶性有机物来源与特征分析

青海湖是我国最大的湖泊,该流域生态系统健康对维系青藏高原生态安全具有重要意义.关于我国青藏高原区内大型湖泊的有色可溶性有机物（CDOM）组成与来源研究甚少,对青海湖流域开展CDOM的来源及特征研究对该湖水质保护及填补空白区的研究具有重要意义.通过两次青海湖流域采样并结合三维荧光光谱-平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）分析了青海湖入湖河流和湖泊水体的CDOM组成特征、光学特性和可能来源.结果发现,湖泊内溶解性有机碳（DOC）浓度、a₂₅₀∶a₃₆₅和S_275-295均值均极显著高于入湖河流（P<0.000 1,t-test,下同）,而a₃₅₀、 SUVA₂₅₄、I_C∶I_T和腐殖化指数HIX均值极显著小于入湖河流（P<0.000 1）,意味着湖泊内有机碳具有低芳香性特征,而入湖河流内CDOM则具有高芳香性且腐殖化程度高.通过平行因子分析法解析各水样的三维荧光光谱得到4个组分:陆源类腐殖质酸C1（E_x     

亚热带河口陆基养虾塘水体CDOM三维荧光光谱平行因子分析

利用三维荧光光谱平行因子分析(EEMs-PARAFAC)技术,对我国亚热带地区闽江、木兰溪、九龙江河口滨海陆基养虾塘水体的有色溶解性有机质(CDOM)进行了组分及来源分析.研究表明从养虾塘水体CDOM荧光光谱中解析出4个有效PARAFAC荧光组分,包括2种类蛋白质物质和2种类腐殖酸物质,其中类蛋白质组分是河口陆基养虾塘水体中CDOM的主要组成部分.水体的荧光指数FI和自生源指标BIX表明河口区滨海陆基养虾塘水体中CDOM的强自生来源贡献.而腐殖化指标HIX表明养殖塘水体具有弱腐殖化特征.类蛋白质组分与类腐殖质组分之间可能具有相同的来源属性和地化行为,盐度与CDOM呈现极显著负相关,而DOC与CDOM中类腐殖质组分(C2、C3)呈现显著正相关.本研究为进一步揭示养虾塘水体CDOM的光化学性质提供了科学依据.     

三维荧光光谱法分析巢湖CDOM的空间分布及其来源

利用三维荧光光谱法研究了巢湖有色溶解有机物(CDOM)及其相关组分的空间分布特征,并对CDOM来源进行了分析.结果表明,巢湖西半湖CDOM平均相对荧光强度为927.1,显著高于东半湖的平均相对荧光强度544.9;CDOM组分腐殖酸(HA)和类蛋白物质浓度空间变化特征类似于CDOM;南淝河和丰乐河是西半湖CDOM的重要污染源;巢湖西北区域和中部湖区CDOM分别主要来源于南淝河和白石山河排放源.三维荧光光谱法在大型湖泊和河流水质监测中具有潜在的应用前景.     

洪湖、梁子湖水体富营养化研究

2015年3月对洪湖、梁子湖进行了水质监测。依据实测数据,结合洪湖湿地自然保护区和梁子湖林业局监测数据和文献数据,采用综合营养状态指数法对洪湖、梁子湖的富营养化状态进行评价;并根据各因子在综合营养状态指数中所占比重和地表水水质标准,对各因子做了比较。结果表明:洪湖、梁子湖综合营养状态指数分别为57.2、42.5。即洪湖为轻度富营养、梁子湖为中营养;各因子对洪湖、梁子湖富营养化的贡献大致相同,即Chla为首,TP、COD_(Mn)和SD次之、TN最后。     

太湖、巢湖水体CDOM吸收特性和组成的异同

2009年4、6月,分别对太湖、巢湖进行了野外试验.利用光谱微分技术分析了2个湖泊CDOM吸收光谱的变化特征,根据吸收系数的光谱微分特征,对240～450nm的吸收系数进行分段,分别对每一段计算光谱斜率S值.在A段,巢湖、太湖CDOM的S值分别在:0.0166～0.0102nm-1[平均值(0.0132±0.0017)nm-1]和0.029～0.017nm-1[平均值(0.0214±0.0024)nm-1]之间,在B段,其S值分别在:0.0187～0.0148nm-1[平均值(0.0169±0.001)nm-1]和0.0179～0.0055nm-1[平均值(0.0148±0.002)nm-1]之间,在C段,其S值分别在:0.0208～0.0164nm-1[平均值(0.0186±0.0009)nm-1]和0.0253～0.0161nm-1[平均值(0.0197±0.002)nm-1]之间.结果表明:①太湖水体的吸收系数及对各组分吸收的贡献要小于巢湖水体的,标准化吸收系数要大于巢湖水体的.②不管是太湖还是巢湖,CDOM的吸收系数的微分光谱在260nm左右为谷值,在290nm左右为峰值,CDOM吸收系数可以分成(A、B、C)3段.③太湖水体中CDOM腐殖酸的相对含量整体要低于巢湖水体的.④S值反映CDOM组成的敏感性,与CDOM的组成有关,当CDOM中腐殖酸相对含量较高时,敏感性最强的是B段的S值,其次是C段的;反之,敏感性最高的是C段的,其次是A段的,最弱的是B段的.     

红碱淖湖泊表层沉积物重金属生态风险评价

为掌握红碱淖重金属污染水平及其生态风险,我们对红碱淖表层沉积物开展了重金属分析,采用元素富集因子法和潜在生态风险指数法对沉积物重金属进行生态风险评价。结果表明:(1)湖心样品的重金属元素丰度比湖岸样品略高;(2)红碱淖各采样点重金属均处于轻度污染状态,仅Cd存在一定程度的富集;(3)沉积物重金属潜在生态风险指数处于较低水平。     

太湖典型草、藻型湖区有色可溶性有机物的吸收及荧光特性

2004年4月对太湖典型草、藻型湖区东太湖和梅梁湾有色可溶性有机物(CDOM)的吸收和荧光特性进行了研究.通过实验测定方法得到东太湖和梅梁湾CDOM的光谱吸收系数及其荧光值.结果表明,溶解性有机碳(DOC)的浓度在6.3～17.2 mg/L间变化,其均值为9.08±2.66 mg/L;CDOM在280 nm和355 nm的吸收系数分别为11.2～32.6 m^-1(平均值17.46m-1±5.75 m^-1)和2.4m～8.3 m^-1(平均值4.17 m^-1±1.47 m^-1);355 nm波长处CDOM的比吸收系数为0.31～0.64 L·(mg·m)^-1,平均值0.46L·(mg·m)^-1±0.08 L·(mg·m)^-1.355 nm的激发波长、450 nm的发射波长处的荧光值的变化范围0.50～3.91 nm^-1(平均值1.32nm-1±0.84 nm^-1).2类草、藻型湖区的DOC浓度、CDOM吸收系数、355 nm处荧光值均存在显著性差异,但CDOM比吸收系数和指数函数斜率则没有显著性差异,由此则反映了CDOM来源的一致性.CDOM的吸收系数与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吸收系数存在如下显著性的正相关关系:F_n(355)=0.544(±0.035)a(355)-0.946(±0.152),DOC=1.537(±0.196)a(355)+2.683(±0.862).280～500 nm、280～360 nm、360～440 nm指数函数斜率分别为14.37μm^-1±0.73μm^-1、19.17μm-1±0.84μm^-1、13.38μm-1±0.82μm^-1.     

太湖五里湖非点源污染物的来源与控制对策

现场调查显示,五里湖非点源污染物来源于城区道路、居民区、农业和绿化施肥等方面,在降雨时通过河道、湖周散流和大气沉降方式入湖.根据流域环境特点,将五里湖流域划分为西南山地风景旅游管理区,北部新城污染控制区和东南农业、渔业综合整治区3个区域类型,并对各区提出了如下的非点源污染控制对策:西南山地风景旅游管理区需采取陆上植被保护和滨水植被恢复工程;北部新城污染控制区需采取滨水区、河口区、河道区植被恢复工程以及人工湿地工程;东南农业、渔业综合整治区需采取有机农业工程、污水处理工程、植物塘净化工程和河道生态净化工程.      

高原深水湖泊程海中氮元素时空分布特征

采用GPS定位,在程海设置了3个断面9个采样站14个采样点,对氮元素及其赋存形态进行了为期1年的动态研究。结果表明:总氮(TN)浓度范围0.490~2.827 mg/L之间,平均0.773 mg/L,赋存形态及其组成为:溶解态总氮(DTN)占TN含量的64.3%;颗粒态总氮(PTN)占TN的35.7%;溶解态有机氮(DON)占TN的53.3%;溶解态无机氮(DIN)占TN的11.0%;氨态氮(NH3-N)占TN的6.9%;硝态氮(NO3--N)占TN的3.4%;亚硝态氮(NO2--N)占TN的0.8%,使湖泊具备富营养化易发条件。氮素形态转化及其年内时间分布特征与浮游植物生长、衰老、死亡、分解等生命活动的周期变化密切相关。空间分布格局受浮游生物活动、湖流风动、湖水补给和水化学特征等综合影响。文章为认识高原深水湖泊水中氮赋存形态、时空分布及其动态变化提供资料,为揭示氮素生物地球化学循环过程和蓝藻水华爆发的内在联系提供参考。     

博斯腾湖沉积物中的酸可挥发性硫化物

沉积物中的酸可挥发性硫(AVS)易与二价金属结合生成难溶金属硫化物(MeS),进而制约二价有毒金属的化学活性和生物可利用性。通过测定AVS和同步提取金属(SEM),依据SEM/AVS的比值可判定沉积物中二价重金属的活性。文章对新疆博斯腾湖大、小湖区沉积物样品进行了分析,结果表明:AVS的含量受进水水质和人为活动影响较大,SEM的分布也有类似的分布特征。各采样点表层沉积物SEM/AVS比值均<1,说明沉积物中二价金属的化学活性和生物可利用性都较低。AVS的垂直分布随着深度的增加先降低后略有升高;SEM随深度的加深呈逐渐降低趋势。与太湖相关的研究结果对比发现,博斯腾湖AVS含量高于太湖五里湖区,而SEM低于太湖。     

基于半分析模型的滇池藻蓝蛋白浓度反演

藻蓝蛋白色素(phycocyanin,PC)存在于蓝藻中,由于这种色素在620 nm处有较强的吸收,可以用来作为检测蓝藻含量的指标.利用2009年9月19～20日在滇池实地采样获得的实测光谱数据和水质参数数据,结合前人提出的半分析嵌套模型,建立了适用于滇池的藻蓝蛋白色素浓度反演的半分析模型;建立了620 nm波长处的藻...     

巢湖污染现状与水质恢复措施

巢湖是属于国家"三河三湖"重点水污染防治流域之一。近年来,湖体营养过程加剧,生态环境受到明显损害,制约了流域社会经济的可持续发展。巢湖湖区水中高锰酸钾、总氮、总磷含量分别为4.9、2.48、0.227mg/L,水质类别为劣ⅴ类(重度污染);表层沉积物中总氮、总磷含量平均值为1065、587 mg/kg。要实现流域水资源的可持续利用,必须加快水污染综合治理。文章分析了巢湖污染现状,结合实际情况提出了治理对策。     

新疆博斯腾湖重金属污染的沉积记录

通过测定柱芯沉积物中重金属含量,分析了新疆博斯腾湖重金属污染水平、来源及其变化趋势。结果表明,博斯腾湖西岸Pb、Zn和Cu的地质积累指数均小于0.5,污染较轻,主要来源于自然源。西南小湖区重金属Zn、Cu、Ni、Co污染较轻,主要来源于岩石风化等地球化学过程;重金属Pb和Cd污染中等,主要来源于农业活动中磷酸盐肥料的使用,1960 s以来增加显著,近年来呈明显的上升趋势。