岩溶区水库冬季溶解有机质组成特征及来源:以桂林五里峡水库为例

近年来,三维荧光技术被广泛应用于研究天然水体中溶解有机质(DOM)的物理化学特性.为了解岩溶区水库水体溶解有机质的特征,利用三维荧光光谱并结合平行因子分析法研究桂林五里峡水库冬季水体中DOM分布特征及其来源,探讨其水化学特征以及初步估算DOM荧光组分的相对比例.结果表明,五里峡水库水体中的Ca~(2+)、HCO_3~-为主要阳阴离子,水体水化学主要受碳酸盐风化作用影响,DOC质量浓度占TOC质量浓度的91%;五里峡水库水体DOM在冬季主要由类富里酸、类腐殖酸和类色氨酸组成;荧光指数、腐殖化指标、自生源指标和新鲜度指数显示五里峡水库水体DOM在冬季整体呈现弱腐殖质化特征,自生源特征明显,微型光合生物对水体中DOM的形成起到至关重要的作用,说明水生微型生物的光合作用在岩溶碳循环中扮演着重要的角色.     

广西五里峡水库夏季溶解无机碳行为的初步研究

为更加清晰地认识无机碳在岩溶水库水体中的循环转化过程,2013年7月初对位于岩溶区的广西五里峡水库沿流程方向不同地点不同深度水体进行现场监测.结果表明:1研究区水体水化学主要受碳酸盐平衡体系控制,水化学类型为HCO3-Ca+Mg型.2水体溶解无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)含量及其同位素组成δ13CDIC分布特征:沿流程方向从库尾到坝前同一深度不同取样点DIC含量呈减小趋势(DIC(平均):1.03～0.78 mmol·L-1),δ13CDIC则逐渐变重(δ13CDIC(平均):-10.21‰～-6.62‰).沿垂直方向从表层向库底DIC含量呈增加趋势(DIC(平均):0.86～1.05 mmol·L-1),δ13CDIC则逐渐变轻(δ13CDIC(平均):-7.88‰～-13.39‰).分析认为:1碳酸盐岩溶解沉淀过程对研究区水体DIC含量及δ13CDIC的影响有限或被其它过程平抑.2研究区水体存在热分层现象,其通过影响水库不同部位、不同深度水生生物新陈代谢的方向及强度、有机质分解强度等对水体DIC及δ13CDIC产生影响,使之出现前述变化趋势.     

五里峡水库初级生产力对水气界面二氧化碳和甲烷排放速率时空变化的影响

近年来水库温室气体备受关注,为揭示水库水气界面CO_2和CH_4在时间和空间上的变化特征,于2016年7~12月采用静态箱法在五里峡水库对其CO_2和CH_4排放速率进行4次监测,并测试微型光合生物初级生产力等.结果表明,五里峡水库夏季为大气CO_2的汇,变化范围在-30.14~-3.47 mg·(m~2·h)~(-1),秋、冬季均为大气CO_2的源,变化范围在15.57~115.06 mg·(m~2·h)~(-1).甲烷排放速率在夏季变化幅度明显,变化范围在0.08~1.03 mg·(m~2·h)~(-1),而在秋、冬季变化稳定,变化范围在-0.07~0.43 mg·(m~2·h)~(-1).受水库周期性蓄水和排水影响,CO_2和CH_4排放速率在空间上表现为水库消落带和坝尾较低而库区较高的分布格局.此外,CO_2和CH_4排放速率时空变化与微型光合生物初级生产力分别呈显著负相关和正相关(r为-0.477和0.771).这是因为产甲烷菌能够将夏季微型光合生物固定的有机碳转化成CH_4释放到大气中,从而使微型光合生物对水圈CO_2和CH_4循环产生负反馈效应和正反馈效应.因此,本研究结果为进一步评估微型生物对岩溶水体碳循环的贡献提供了理论依据.     

中国对虾养殖系统中溶解有机碳和胶体有机碳的动态变化

运用切向超滤技术对中国对虾培养系统进行了研究。结果表明,在对虾周日观测中DOC和COC低值出现在下午,而高值则在夜间出现,一日之内波动剧烈,胶体有机碳的活性较大;在周日观测中COC/DOC%与DOC和COC有相近的变化趋势,但增大的趋势更为明显;在连续7d的动态观测中,DOC和COC与时间呈显著的线性正相关,系统内DOC和COC在培养过程中的自然积聚与换入海水物理混合的共同作用使得体系内的DOC和COC的浓度随着时间而缓慢的增加;在整个培养过程中,COC与DOC具有很好的线性正相关,其斜率为0 43,COC在对虾培养系统中占总DOC的比例远高于天然海水。     

2010年春季长江口邻近海区水体中溶解有机碳、氮的分布特征及其影响因素

根据2010年5月在长江口邻近海区的调查,分析研究了海域溶解有机碳(DOC)和溶解有机氮(DON)的含量及其分布状况,并分别对DOC、DON与盐度(S)、叶绿素(Chla)、表观耗氧量(AOU)等要素的关系进行了初步探讨。结果表明,春季研究海域表、底层DOC平均含量分别为100μmol/L和82μmol/L,水平分布趋势均为近岸高于远岸,长江口附近DOC的浓度最高。DON的表、底层含量分别为20.2μmol/L和15.5μmol/L,水平分布特点与DOC类似,表现为近岸浓度高,远岸浓度低。垂直分布特点都是表层浓度高于底层。C/N分布与盐度相似,呈现近岸低于远岸的特征。研究海域DOC、DON与盐度和Chla的关系表明,其分布受陆源输入的影响较大,同时受一定的生物活动的影响。     

河口水华区溶解有机碳行为与机制初探

浮游植物生长与固碳之间存在紧密的联系,相关机制的研究有助于更好了解海洋碳循环的过程。一般认为,水华发生时由于浮游植物大量繁殖,溶解有机碳（dissolved organic carbon,DOC,采用高温燃烧法测定）相应增加,然而,现场调查发现,长江口和珠江口夏季中高盐度（盐度10~30）水华区DOC浓度与非水华区相近,水华区总有机碳（total organic carbon,TOC）浓度较非水华区显著增加,其中,长江口水华区TOC比DOC增加60~140 μmol/L,珠江口水华区TOC较DOC高出~110 μmol/L以上,显示固碳主要以颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）存在。培养结果表明藻菌混合培养条件下DOC增加只占固碳~10%（即固碳的~90%为POC）,相反,无菌培养条件下DOC增量可占固碳的~80%（即固碳的~20%为POC）,两个河口水华区DOC未显著增加的机制可能是由于浮游植物产生的DOC易被细菌降解所致。     

池武溪流域溶解无机碳特征及影响因素分析

溶解无机碳及其碳同位素(δ13CDIC)是指示物质来源及生物地球化学特征和反映碳在陆地水循环过程中的重要手段。为了研究池武溪流域内地下水、地表水的溶解无机碳及碳同位素的变化特征和影响因素,文章于2019年6月、2019年12月对采样点进行监测。结果表明:池武溪流域水化学类型为HCO_3-Ca型或HCO_3-Ca·Mg型;流域DIC含量及δ13CDIC具有明显的季节变化特征,具体表现为枯水期大于丰水期,丰水期δ13CDIC比枯水期更偏负;枯水期和丰水期时硫酸和硝酸不同程度参与碳酸盐岩风化过程并使δ13CDIC偏正。     

春季南黄海溶解有机碳的分布特征及其受控因素

依据2007年4月对南黄海调查所得的溶解有机碳(DOC)数据,初步分析了南黄海DOC的分布特征及其影响因素。结果表明,2007年春季南黄海DOC的质量浓度为0.91～2.69 mg/L,平均值为1.62 mg/L,北部近岸DOC浓度高,长江口北部海域及南黄海中部外海DOC含量较低;在垂直方向上,10 m层DOC含量略高,各水层量值相差不大。DOC的分布趋势主要受控于水文结构,某些河口海域,生物生产对DOC含量也有一定的贡献。     

春季黄渤海溶解有机碳的平面分布特征

依据2010年4～5月对黄渤海调查所得的数据,分析了黄渤海溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)的含量及其平面分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨.结果表明,2010年春季黄渤海DOC的浓度范围为0.96～4.71 mg.L-1,平均浓度为2.27 mg.L-1.平面分布上,DOC整体呈现南北近岸浓度高、中部外海浓度低的特点.在渤海西部近岸、山东半岛东部及长江口东北部均存在高值,尤其是渤海西部近岸,DOC浓度最高达到4.71 mg.L-1,这主要是受河流输入和沿岸流的影响;低值区则主要集中在南黄海中部外海,DOC浓度普遍低于1.50 mg.L-1.     

山东省降雨和降雪中溶解有机碳、溶解无机碳和总氮的浓度变化及来源分析

测定了2014年山东省青岛、烟台和泰安三地32场降雨和4场降雪中溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)和溶解总氮(DN)的浓度.结果显示,降雨和降雪中DOC、DIC和DN的浓度具有很大的变化区间,范围分别为28~616μmol·L-1、22~371μmol·L-1和10~355μmol·L-1,平均浓度与其他研究报道的我国其它地区降雨中的浓度相当,但高于世界其它地区降雨中的相应浓度.溶解碳和溶解氮是山东降雨中重要的化学污染组分.分析发现,相对于陆地生成的降雨,海洋生成的降雨中含有较低的DOC、DIC和DN,说明雨水中溶解的碳和氮主要来自陆地人类向大气的排放.碳-14同位素分析结果证实,降雨中的DOC具有很老的年龄(平均达2840 a),主要来自化石燃料的排放,而雨水中的DIC主要来自大气中含碳酸盐的悬浮颗粒物的溶解;人类的排放也是造成雨水中高浓度DN的主要来源.计算结果表明,2014年山东降雨年输送通量分别为:DOC 1.51 g·m-2·a-1(以C计)、DIC 0.86 g·m-2·a-1(以C计)、DN 1.18 g·m-2·a-1(以N计),DOC通量与世界各地的降雨中DOC通量相当.降雨和降雪过程不仅是去除大气中可溶性碳氮污染物的重要途径,同时也是全球碳和氮循环过程中的重要一环.局部地区富营养化的降雨过程亦可能对陆地和海洋生态系统产生不可忽视的影响.     

岩溶地表河旱季有色溶解有机质组成及来源:以金佛山碧潭河为例

岩溶水体中的有机碳汇是岩溶碳汇的重要组成部分,为探明地处亚热带的岩溶地表河——碧潭河水体CDOM的组成及来源,于2017年1~3月开展从上游至下游9个点位的调查,利用三维荧光光谱结合紫外-可见吸收光谱以及常规水化学指标,分析碧潭河CDOM组成和来源及其影响因素.结果表明:(1)碧潭河水体中HCO_3~-的质量分数70%、Ca~(2+)+Mg~(2+)的质量分数80%,为主要阴阳离子,水化学性质主要受岩石风化作用的影响;(2)水体CDOM在旱季主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类酪氨酸(C3)组成,FI、BIX、HIX以及β:α的平均值分别为2.06、0.87、4.35和0.69,较高的FI、BIX、β∶α以及较低的HIX显示碧潭河水体CDOM在旱季整体而言具有较强的自生源特征;(3)水体中DIC质量浓度与C2、C3荧光强度得分的相关性系数分别为0.515(P0.05)和0.644(P0.01),表明水生生物光合作用固定DIC对水体中CDOM的形成起到重要作用,该过程是对岩石风化碳汇的转换和稳定.     

阿哈水库枯水期入库河流可溶性氮、磷含量分布特征

以贵阳市阿哈水库五条入库河流为研究对象,研究了阿哈水库枯水期入库河流水体可溶性氮、磷含量分布特征,可溶性氮组分比例及沿程变化规律。结果表明：五条入库河流水体可溶性氮、磷含量差异较大,可溶性总氮（DTN）、可溶性总磷（DTP）平均含量分别为1.71~9.74 mg/L和0.03~0.52 mg/L。蔡冲河、烂泥沟河、金钟河受人类活动影响较大,水体DTN、DTP含量较高。不同河流水体可溶性氮组分比例差异显著,受人类活动影响小的游鱼河、白岩河,其水体可溶性氮以可溶性有机氮（DON）为主,DON占DTN的比例高达94%。受人类活动影响大的蔡冲河、烂泥沟河、金钟河则相反,以可溶性无机氮（DIN）为主。不同河流氮、磷含量自上到下游沿程波动较大,人为源造成的氮、磷污染远高于自然源。金钟河的DTN、DTP年输入量分别为97.03 t、46.64 t,对阿哈水库的DTN、DTP输入贡献最大,分别达到45%和66%。     

若尔盖泥炭地溶解有机碳季节变化特征及其影响因素

DOC(溶解有机碳)是泥炭地碳循环中最活跃、最敏感的指标. 以若尔盖木里苔草(Carex muliensis)泥炭地为研究对象,分析了2012年该泥炭地DOC季节变化特征及其影响因素,旨在揭示泥炭地碳循环特征及其对全球变化的潜在响应. 结果表明:若尔盖木里苔草泥炭地孔隙水中ρ(DOC)季节变化显著(P<0.001, n=12),总体呈先升后降趋势,8月和5月分别出现最高值(42.77mg/L)和最低值(26.27mg/L). DOC复合物组成结构季节变化明显,主要表现在:在整个生长季节,DOC复合物芳香组分〔A₂₅₄/ρ(DOC),其中A₂₅₄为波长254nm处的吸光度,余同〕及有色组分相对含量〔A₄₀₀/ρ(DOC)〕逐渐增加,变化范围分别为0.02~0.05和0.002~0.007;5—7月DOC复合物腐殖化程度(E4/E6,即A₄₅₀/A₆₅₀)迅速降低,8—10月又逐渐增强. 此外,土壤层温度、地表温度及相对湿度是泥炭地孔隙水ρ(DOC)季节变化的主要影响因素,三者的R2分别为0.522、0.486和0.369,降水量则对有色组分含量和腐殖化程度的季节动态有很大贡献(R分别为0.748、-0.604),同时腐殖化程度还受到土壤层和地表温度的影响(R分别为0.744、0.722). 该研究结果有利于从DOC复合物的组成结构方面进一步了解DOC季节特征及其变化的潜在机制.      

汛期暴雨径流对饮用水水库溶解性有机质(DOM)光谱特征的影响

为探究汛期暴雨径流对水库有机质的影响,以李家河水库为例,采用三维荧光光谱-平行因子法(EEMs-PARAFAC)及紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱法分析径流过程中4个时期(径流前、径流洪峰期、径流l周后和6周后)溶解性有机质(DOM)含量及组分变化.结果表明:①径流洪峰期水库水体浊度、DOC含量显著升高(P＜0.01...     

三峡库区消落带典型草本植物淹水浸泡后可溶性有机碳的释放特征

三峡库区消落带出露时草本植被生长旺盛,每年9月底蓄水后植物被淹没并开始腐解,导致有机体分解释放大量可溶性有机碳(DOC),可能对水质产生负面影响.研究选取三峡库区消落带典型草本植物,通过室内模拟浸泡实验,测定上覆水中DOC浓度变化过程,计算其释放速率与通量,旨在查明消落带草本植物淹水后DOC的释放特征,为库区植被修复与管理提供基础数据.结果表明,几种典型草本植物浸泡后上覆水的DOC浓度变化反映出草本植物淹水后DOC释放呈先增后减,后期趋于平稳的变化过程,在15 d左右达到峰值,表明消落带草本植物淹水浸泡后DOC随植物腐解快速释放,随后释放基本稳定,几种典型草本植物的DOC释放过程符合动力学过程.草本植物浸泡后DOC的释放浓度(最大为苦蒿的486.88 mg·L-1±35.97 mg·L-1,最小为稗子的4.18 mg·L-1±1.07 mg·L-1)、释放量(最大为苦蒿的50.54 mg·g-1,最小为水蓼的6.51mg·g-1)存在显著差异,主要受植物基质的影响,特别是植物基质的C/N值.实验浸泡植物的DOC释放量与相应草本植物基质的C/N值呈显著线性关系.     

珠江水体中有机物分布、组成及与消毒副产物生成的关系

以珠江水体为研究对象,利用XAD树脂分离溶解性有机物(DOC)中的腐殖质及其他有机组分.考察了珠江中DOC的质量浓度、组成分布、SUVA254和三卤甲烷生成势(THMFP),并分析有机物的组成与三卤甲烷生成势(THMFP)之间的关系.结果表明,珠江水域在广东省内的DOC质量浓度为0.7～33.0 mg.L-1,THMFP为30.39～1 091.52μg.L-1,两者呈正比例线性相关.在空间分布上,各支流的DOC质量浓度和THMFP均沿下游方向逐渐增加,而腐殖质在DOC中所占的质量分数却沿下游方向逐渐递减.在加氯实验中,腐殖质是珠江中最主要的消毒副产物前驱物(产生了珠江中64.6%的三卤甲烷),其三卤甲烷生成活性(STHMFP)是其他有机组分的2倍以上.另一方面,SUVA254和腐殖质的质量分数呈正比例线性相关,说明SUVA254对珠江水中消毒副产物前驱物也有一定的指示作用.     

分层型水源水库溶解性有机物性质及其膜污染特性

利用激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱和紫外吸收光谱研究了深水型水源水库热分层期溶解性有机物(DOM)性质及其膜污染特性随水深的变化.结果表明,水体热分层导致DOM质量浓度和性质也表现出分层特征.变温层受光化学降解影响较大,DOM质量浓度较低,同时受藻类等浮游植物分泌的内源有机物影响,DOM芳香度较低,类富里酸有机物(C1组分)和类腐殖酸有机物(C2组分)荧光强度较低,但类色氨酸有机物(C3组分)荧光强度较高;斜温层DOM受径流输入影响较大,DOM质量浓度和芳香度较高,C1和C2组分荧光强度较高.膜污染方面,变温层DOM造成的总污染最大,但可逆性较好,斜温层和等温层DOM造成的总污染较低,但可逆性较差;对超滤过程中不同荧光组分迁移的分析表明,超滤膜对C3组分截留率较高,但反冲洗对被截留的C3组分去除效果较好,而被膜截留的C1和C2组分较难被反冲洗去除.