利用光谱吸收、三维荧光、切向流超滤以及13C同位素等分析技术,通过对太湖主要入湖河流、各生态类型湖区水体,底泥释放以及降水中有色可溶性有机物(CDOM)的测定,结合溶解性有机碳(DOC)、溶解性总氮(DTN)、溶解性总磷(DTP)等理化指标,探讨不同来源CDOM光学荧光特性、化学组成和分子结构;通过对室内浮游植物、沉水植物降解和底泥释放实验研究,获取生物死亡降解和底泥释放等内源CDOM的光学荧光特性、13C同位素特征及对水体CDOM贡献率;通过自然太阳光和模拟紫外辐射光降解实验,分析降解过程中CDOM吸收、三维荧光、DOC、DTN、DTP及其它降解产物的含量变化特征,探讨CDOM光化学降解机理;为深刻认识浅水富营养化湖泊CDOM生物地球化学循环和与藻华暴发之间因果关系提供科学依据;同时为太湖生物光学模型提供CDOM光谱斜率、比吸收系数等重要参数,提高浮游植物生物量和初级生产力反演精度。
chromophoric dissolved organic;spectral absorption;excitation-emission matrix;parallel factor analysis;photobleaching
利用光谱吸收、三维荧光以及13C同位素等分析技术,分析了有色可溶性有机物(CDOM)时空分布规律,对太湖周边入湖河流输入、大气降水以及生物降解释放等不同来源CDOM进行特征及来源解析。研究发现太湖CDOM吸收系数和组成均存在显著的空间异质性,西北部湖湾显著高于开敞水域和东南部湖湾,从河口往梅梁湾、湖心逐渐降低,沿岸水域显著高于湖泊离岸开敞水域,反映西北部河流外源输入是太湖CDOM的最主要来源,而河流的水文过程控制外源CDOM输入。大气降水中CDOM吸收系数在春夏雨季显著低于冬春和秋冬干季,而由于春夏雨季降水量增加的抵消作用使得CDOM湿沉降量四季差异不明显,CDOM吸收与各形态氮磷营养盐存在很好的耦合关系,初步估计大气降水输入的CDOM大概占全湖CDOM来源的16.3%。生物降解产生CDOM其光谱吸收和三维荧光图谱明显不同于外源河流输入CDOM,并且藻华降解释放和沉水植物死亡降解释放CDOM也存在差异,夏季藻降解释放占梅梁湾CDOM来源的15%,而沉水植物分布区沉水植物死亡降解释放占CDOM来源的8%左右。河流外源输入和生物降解释放内源产生的CDOM在自然太阳辐射照射下发生明显的光化学降解,光化学降解造成总溶解性氮明显下降,而总溶解性磷则明显上升,致使氮磷比显著下降,外源和内源CDOM在254nm处吸收系数光化学降解速率为0.032 m/MJ,0.051 m/MJ,夏季自然太阳辐射能造成表层水体的3.9%-5.1%的CDOM发生光化学降解,同时造成CDOM分子量显著下降,有利于微生物的进一步降解,进而驱动着湖泊水体CDOM和营养盐的生物地球化学循环。