1 河北北方学院, 河北 张家口 075131
2 中国环境科学研究院湖泊创新基地, 湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室, 北京 100012
3 北京师范大学水科学研究院, 北京 100875
湖泊溶解性有机物(DOM)组成特征对水质具有重要的影响, 研究上覆水DOM组成特征对指示湖泊富营养化现状具有重要意义。 采用荧光光谱区域体积积分分析法(FRI)定量分析洱海上覆水DOM组分时空变化, 以及DOM组分与水质因子间的关系, 对比分析不同来源入湖水体、 不同富营养化程度高原湖泊上覆水DOM组分荧光特征。 结果表明, 洱海上覆水体DOM主要以类腐殖酸为主, 其次为类富里酸, 洱海DOM总量及类腐殖酸组分中部较高, 色氨酸和络氨酸等类蛋白质DOM南部较高, 类富里酸DOM北部较高。 藻华易发期(10月)类蛋白质和类富里酸DOM较低, 类腐殖酸DOM显著增加, DOM生物源降低, DOM生物活性降低。 洱海沉积物内源释放和入湖河流主要影响上覆水中类腐殖酸DOM, 湿沉降主要增加类蛋白质DOM。 在湖泊贫营养阶段类富里酸DOM对水质影响较大, 在富营养阶段类腐殖酸DOM对水质影响较大。 随着湖泊富营养化程度的加剧, 上覆水类蛋白质和类富里酸DOM所占比例呈下降趋势, 微生物降解产物和类腐殖酸DOM所占比例呈增加趋势。 DOM荧光组分占比变化对湖泊富营养化具有指示作用。
洱海 荧光特征 富营养化指示作用 Dissolved organic matter (DOM) DOM Erhai Lake Fluorescence characteristics The indication of eutrophication 光谱学与光谱分析
2019, 39(12): 3888
李艳平 1,2,3,*王圣瑞 1,2,3赵海超 1,2,3,4张莉 1,2,3张蕊 1,2,3
1 环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
2 中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地/国家环境保护湖泊污染控制重点实验室, 北京 100012
3 云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室, 云南 昆明 650034
4 河北北方学院农林科技学院, 河北 张家口 075131
利用紫外与三维荧光光谱技术, 研究了洱海水-陆界面溶解性有机氮(DON)组成结构及生物有效性特征, 并探讨了其对湖泊水质影响。 结果表明: (1)水-陆界面经由永安江输入洱海DON浓度在0.25～1.39 mg·L-1之间, 从河流到湖内以夏秋两季DON浓度较高; 经由永安江输入洱海DON负荷量在0.48～2.34 t之间, 其中以夏季DON负荷量最高, 表明经由入湖河流输入洱海的DON对洱海水质影响潜在风险较大, 尤其夏季明显。 (2)水-陆界面经由永安江输入洱海的DON组成主要以类腐殖质物质为主, 永安江沿程到湖内衰解特征明显且生物有效性为15.27%, 而类蛋白和可溶性微生物代谢产物则出现不同程度累积, 累积率分别为42.00%和20.68%; DON组分的分子腐殖化程度经由永安江到洱海湖内呈渐降趋势且降低了14.97%。 同时, 分子芳香环取代基从以脂肪链为主逐渐向以羰基、 羧基、 羟基、 酯类为主转变, 尤其在夏季表现明显。 (3)水-陆界面经由永安江输入洱海DON组成特征参数(P(Ⅲ+Ⅴ, n)/P(Ⅰ+Ⅱ, n)和A253/A203值)与其不同形态氮含量显著相关(R2=0.64～0.74, P<0.1, P<0.05), 即永安江输入洱海DON结构影响其生物有效性; 水-陆界面DON不同结构特征参数与水质呈显著正相关(R=0.82～0.96, p<0.05, p<0.01), 表明水-陆界面经由永安江入湖DON组成结构及生物有效性对洱海水污染有一定贡献, 尤其在夏季受陆源等人类活动影响较大时, 影响更为突出; 由此可见, 洱海水-陆界面经由永安江入湖DON组成结构变化(如P(Ⅲ+Ⅴ, n)/P(Ⅰ+Ⅱ, n), A253/A203)可在一定程度上反映洱海水质状况。
洱海水-陆界面 溶解性有机氮 生物有效性 荧光区域积分 Water-land interface from Erhai lake Dissolved organic nitrogen (DON) Bioavailability Fluorescence regional integration (FRI) 光谱学与光谱分析
2017, 37(4): 1189
1 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林 541004
2 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
3 中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室, 湖泊生态环境创新基地, 北京 100012
4 三峡大学水利与环境学院, 湖北 宜昌 443002
通过紫外-可见光吸收光谱, 三维荧光光谱和气相色谱质谱联用(GC-MS)方法, 比较研究了不同湖区与不同营养水平五个典型湖泊（洱海、 滇池、 鄱阳湖、 武汉东湖、 太湖）沉积物DON组分特征及其与水体营养水平间关系。 结果表明: ①与东部平原湖区相比, 云贵高原湖泊沉积物DON结构较为稳定, 生物可利用率较低; ②同属云贵高原湖区, 污染较严重的滇池, 其沉积物DON来源和结构组分较复杂, 生物可利用率较高; 而污染程度相对较轻的洱海, 其沉积物DON来源较简单, 结构组分稳定性相对较高, 有利于维持较好的水质; ③东部平原湖区中, 太湖和武汉东湖营养水平接近, 其沉积物DON结构组分相近且相对复杂, 但芳香度较低, 芳香环取代基较少, 对营养盐的固持能力较弱, 对水污染的贡献较大, 而鄱阳湖, 其沉积物DON结构组分相对简单, 但对营养盐的固持能力较强, 对维持良好水质起积极作用; ④P( Ⅲ+Ⅴ, n)/P(Ⅰ+Ⅱ, n)指数（类腐殖质与类蛋白质含量的比值）依次为滇池（33.14）>洱海（21.49）>太湖（15.65）>东湖（8.49）>鄱阳湖（5.21）, E4/E6指数（465与665 nm处的吸光度比值）依次为滇池（27.00）>东湖（6.65）>鄱阳湖（5.47）>太湖（3.50）>洱海（2.31）, 即P( Ⅲ+Ⅴ, n)/P(Ⅰ+Ⅱ, n)与E4/E6指数对不同营养水平湖泊的区分度较好, 此外, 两种指数与沉积物中多种氮具有较好的相关性, 两者可在一定程度上指示湖泊营养水平。
典型湖泊 溶解性有机氮 沉积物 营养水平 比较研究 Typical lakes Dissolved organic nitrogen Sediment Comparison study 光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3608
1 华东师范大学资源与环境科学学院, 上海200062
2 中国环境科学研究院, 环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京100012
3 中国环境科学研究院, 国家环境保护湖泊污染控制重点实验室, 湖泊生态环境创新基地, 北京100012
利用平行因子分析法(PARAFAC)解析了滇池水样的三维荧光光谱, 揭示了其有色溶解性有机质(CDOM)组分的分布特征, 并利用主成分分析法对影响滇池水体的CDOM的主控因素以及其相对贡献进行了研究。 结果表明, 滇池水体CDOM可分为四个组分, 分别为类腐殖质荧光组分C1(240, 415), C3(265, 525), C4(255, 505)和类蛋白荧光组分C2(230/280, 330); 空间分布呈现北部和入湖河口处等污染较重的区域CDOM组分荧光强度最高, 而其区域较低的趋势, 且四个组分呈现正相关(p<001), 说明其来源相同。 主成分分析表明, 滇池水体CDOM四个组分均来源于陆源有机质(贡献率7418 %); 同时, DTN, DTP, DON受四DOM组分的控制比较明显, 显示出强烈的陆源性质。 滇池水体CDOM组分可以与溶解性营养盐较好的多元非线性拟合, 进而通过CDOM的三维荧光光谱研究, 可以在一定程度上指示滇池水体富营养化水平。
三维荧光光谱 滇池 PARAFAC PARAFAC Three-dimensional fluorescence spectrum Tien lake CDOM CDOM
