店埠河农业小流域是南淝河最大的支流, 探究该流域水体溶解性有机质(DOM)的时空演变机制对于了解其水生生态系统至关重要。 该研究结合水体的三维荧光光谱和紫外-可见光谱, 采用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行组分提取, 分析该流域特定时段的水体DOM荧光组分及比例, 结合荧光参数(荧光指数FI、 自生源指标BIX以及腐殖化指标HIX)和紫外-可见光谱吸收特征参数(α254、 E2/E3)分析店埠河农业小流域水体DOM时空特征。 实验结果显示: 店埠河农业小流域在该特定时段(2020年9月-2021年4月)水体DOM包含2个有效的荧光组分, 分别为1种类腐殖质物质(类富里酸组分)和1种类蛋白质物质(低激发类色氨酸组分), 两个组分各占比例分别为53.9%和46.1%; 水体三个荧光参数(FI、 BIX、 HIX)在不同季节(9月秋季、 1月冬季和4月春季)之间的荧光参数呈现显著的季节变化差异, 指明DOM总体上受陆源和内源物质的综合影响, 具有强腐殖化、 弱自生源特征; 紫外-可见光谱吸收特征参数(α254、 E2/E3)表明1月冬季水体的DOM相对浓度和分子量大小均低于其他两个季节(9月秋季和4月春季), 而各采样点DOM分子量大小和相对浓度从河流上游到下游均未呈现明显的区域变化趋势。 该研究综合流域水体三维荧光光谱特征和紫外-可见光谱吸收特征, 示踪了店埠河农业小流域水体特定时段DOM的组分来源, 分析了其时空分布特征, 从而为该流域的生态环境综合治理提供可靠的理论依据。

秸秆是重要的有机资源, 研究不同钙盐对秸秆腐解过程的影响及腐解产物性质差异, 为有机物料高效利用、 高质腐熟提供理论依据和技术参考。 以水稻秸秆为供试物料, 通过添加不同类型钙盐（不添加（CK）, 添加CaC2O4, Ca(OH)2, CaCO3, CaCl2, CaSO4和Ca(H2PO4)2）, 进行室内秸秆腐解试验, 测定不同腐解时期（30, 60和180 d）各处理秸秆的腐解速率及腐解产物化学性质变化, 利用三维荧光光谱（3DEEM）技术和平行因子方法（PARAFAC）探究秸秆腐解产物可溶性有机质（DOM）的化学组成变化特征。 结果表明: （1）较对照而言, CaC2O4, Ca(OH)2, CaCO3和CaSO4处理秸秆碳的转化率中分别增加了25.6%, 44.1%, 33.6%和29.7%, 在CaCl2和Ca(H2PO4)2处理分别减小了76.8%和17.5%; CaC2O4和Ca(OH)2处理显著增加腐解产物pH; CaCl2和Ca(H2PO4)2处理显著增加腐解产物的电导率（EC）; 在各腐解时期, CaC2O4和Ca(OH)2处理腐殖质相对含量分别高于对照3.4%～20.9%和2.3%～25.3%。 （2）通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成, 共识别出类色氨酸（C1）、 类富里酸（C2）和类胡敏酸（C3）三种荧光组分; Ca(OH)2, CaCO3和CaC2O4处理类胡敏酸/类富里酸比值（H/F）高于CK处理, 增加了腐解产物的复杂程度; Ca(OH)2, CaCO3和CaC2O4处理腐解产物DOM的腐殖化（HIX）指数略高于CK处理, Ca(H2PO4)2, CaSO4和CaCl2处理的HIX指数显著低于CK处理。 （3）相关性分析表明, pH和EC是添加钙盐后影响秸秆腐解的主控因子, 秸秆腐解产物腐殖化程度与pH正相关, 与EC负相关。 综上所述, CaC2O4, Ca(OH)2和CaCO3处理可以促进秸秆的腐殖化进程, 提高腐解产物品质, Ca(H2PO4)2和CaCl2起相反作用, 另外pH和EC为影响秸秆腐殖化的主控因子。 该研究可为选择合适的钙盐添加剂从而促进秸秆腐解、 提高秸秆腐解产物品质提供科学参考。

我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出: 实施国家节水行动， 鼓励再生水利用。 再生水回用是实现水资源可持续发展的重要途径。 将再生水用于贫水区农业灌溉， 有望取得良好的经济效益、 生态效益和社会效益， 同时也符合“碳达峰碳中和”（即“双碳”）的政策导向和宏观要求。 现阶段， 我国对再生水农灌的基础性研究刚刚起步、 成果不多， 尚无法提供系统性的数据支持和理论指导。 以陕西省西安市和辽宁省沈阳市的两种污水源再生水（分别记为A水样和B水样）为研究对象， 借助紫外可见光谱（UV-Vis）、 元素分析、 三维荧光光谱（3D-EEMs）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）比对再生水DOM性质差异， 结合特征参数剖析DOM微观信息。 结果发现: UV-Vis图谱的250～270 nm附近出现吸收平台， 源于DOM双键结构和腐殖质芳香族组分; 210～250 nm吸收带则由DOM不饱和双键共轭结构引起。 紫外可见特征参数和元素分析原子比值表明: A水样DOM腐殖化程度更高、 相对分子质量更大， B水样DOM苯环C骨架聚合度较低、 内源性更明显; 微生物活动对水样DOM的组成干扰相当关键。 两种水样DOM的3D-EEMs图谱均出现三处明显特征峰， 分别位于Ex/Em=280/310 nm（类酪氨酸）、 Ex/Em=230/320 nm（类色氨酸）和Ex/Em=250/460 nm（类腐殖质）; DOM具有较强自源性， 但其总体芳香性都不高， B水样新近产生的“新鲜”DOM较多。 两种水样DOM的FTIR图谱高度相似， 均在3 460～3 420 cm-1（—OH和—NH2伸缩振动）、 2 925 cm-1（—CH2不对称伸缩振动）、 1 639 cm-1（CO伸缩振动和N—H弯曲振动）和1 412 cm-1（—CH2剪式变形振动）等处出现特征峰， 表明两种水样DOM官能团差异很小， 类蛋白组分、 碳水化合物和芳香类有机物是DOM主要组分。 相关结果有助于深度预估农灌过程再生水DOM的环境行为和生态效应。

为了研究长期施用堆肥对潮土剖面土壤水溶性有机物(DOM)的来源和组分特征的影响, 研究以河北省曲周实验站长期施用堆肥的试验田为研究对象, 利用三维荧光光谱技术研究了在长期施用高量生物堆肥(EMI)、 常量生物堆肥(EMII)、 高量传统堆肥(TCI)、 常量传统堆肥(TCII)和化肥(CF)下不同深度土壤水溶性有机物在来源和组成的差异。 研究结果表明, 不同施肥处理的土壤水溶性有机碳(DOC)含量在土壤剖面的分布规律有较大差异, 堆肥使0～20和60～80 cm土层的DOC分别显著提高了81.94%～171.33%和61.18%～152.18%。 荧光光谱指数表明, DOM来源为微生物和植物混合源, 堆肥施用量的增加使DOM腐殖化程度加强, 造成表层土壤中DOM由陆源向生物源迁移, 随着土壤深度的增加, DOM由陆源向生物源迁移。 三维荧光光谱和荧光区域积分表明, 生物堆肥和传统堆肥增加了类腐殖酸物质的含量, 且随着施用量的增加而增加; 高量生物堆肥和传统堆肥增加了类富里酸物质和类溶解性微生物代谢产物的含量; 施用化肥和堆肥均降低了类色氨酸的含量。 类腐殖酸含量、 类富里酸含量和类溶解性微生物代谢产物数量随着土壤深度的增加整体呈降低趋势; 类酪氨酸随着土壤深度的增加呈增加趋势; 类色氨酸随着土壤深度增加整体呈先增加后降低趋势, 且在20～40 cm含量最高。 相关性分析表明, 全磷(TP)、 全氮(TN)、 阳离子交换量(CEC)、 速效钾(AK)、 有机碳(SOC)和DOC等土壤理化指标与类酪氨酸物质呈显著负相关, 与类富里酸、 类溶解性微生物产物和类腐殖酸含量呈显著正相关, 硝态氮(NO-3-N)、 TN、 pH、 SOC与类色氨酸物质呈显著正相关。 总之, 长期施用堆肥增加了潮土表层DOM的含量, 显著改变了土壤中DOM的组成和剖面上的分布特征。

二维相关光谱(2D-COS)是将动态光谱扩展到两个维度, 包含同谱与异谱, 具有扩展分离重叠峰、 判断不同组分变化顺序等特征。 2D-COS异谱将两种不同类型的光谱整合成为一种光谱, 研究不同波段之间的相关性, 辨析组分变化的两种光谱的互补关系。 应用同步荧光(SFS)、 傅里叶变换红外(FTIR)与2D-COS方法, 研究乌梁素海水体中DOM组成结构特征, 分析DOM组分及官能团之间的协变性, 揭示其空间分异规律。 水体中DOM由CO, C—H, N—H, C—O等官能团构成, 主要包含类蛋白质 (PLF)、 微生物类腐殖质(MHLF)、 类富里酸(FLF)和类胡敏酸(HLF)等组分, 其中MHLF为主要组分。 水体中荧光物质、 PLF以及MHLF的相对丰度由大到小顺序均为北部>南部>中部。 FLF相对丰度由大到小的顺序是南部>北部>中部, 而HLF相对丰度较稳定。 SFS的2D-COS分析表明: 北部水体中PLF变动较大, 变动顺序为PLF→MHLF； 中部水体中MHLF变动较大, 其与PLF变动趋势相反, 变动顺序为PLF→MHLF； 南部水体中FLF变化较大, 变动顺序为PLF→FLF→MHLF。 FTIR的2D-COS分析表明: 北部水体中C—O变动较大, 与C—H, CO变动趋势相同, 变化顺序为C—O→C—H→CO； 中部水体中C—O变动较大, 与N—H, CO变动趋势相同, 变动顺序为C—O→N—H→C—H→CO； 南部水体中C—O变动较大, 与N—H, CO变动趋势相同, 变动顺序为C—O→C—H→CO。 SFS与FTIR的2D-COS异谱相关分析表明: 北部水体中PLF与C—O的变化趋势相同, 中部水体中C—O, N—H, CO与MHLF变化趋势相同, 而与PLF的变化趋势相反, 南部水体中C—O, C—H, N—H, CO与FLF变化趋势相同。

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。