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蓝藻水华暴发和衰亡对太湖有色可溶性有机物的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
利用平行因子分析(PARAFAC)技术对藻华暴发季节太湖梅梁湾和开敞区水样中有色可溶性有机物(CDOM)的三维荧光光谱进行分析,获得代表类酪氨酸、类色氨酸和类腐殖酸等3种荧光组分,这3个组分的荧光得分值均与叶绿素a浓度呈极显著正相关,其中类腐殖酸物质荧光得分值占总分值的比例也与叶绿素a浓度极显著正相关,由此可以推测,蓝藻水华可能是太湖CDOM的一个重要来源,并极大地影响了湖泊CDOM的组成结构.为进一步探索蓝藻水华对湖泊CDOM的影响,于太湖梅梁湾湖岸进行藻华暴发和衰亡模拟试验.PARAFAC结果显示,模拟试验水样CDOM的三维荧光图谱同样含有3个组分,其中类酪氨酸和类色氨酸荧光峰位置与湖泊水样基本相同,而类腐殖酸物质荧光峰则有一定程度的蓝移,表明培养试验中有新的内源类腐殖酸物质产生.利用PARAFAC模型中的得分值计算后发现,初始叶绿素a浓度越高,类腐殖酸物质所占比例越大,而实验结束时添加了高浓度和中等浓度藻的2个处理中类腐殖酸物质对荧光的贡献率也有显著提高.因此,藻华的长期暴发可以显著改变湖泊CDOM的组成,导致类腐殖酸物质比例提高. 相似文献
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“引江济太”水系有色溶解有机质的特征与来源 总被引：5，自引：0，他引：5
在"引江济太"水系的调查基础上,分析了有色溶解有机质(CDOM)的吸收光谱、荧光特性及其主要来源,探讨了CDOM与pH、DO、叶绿素a等水质指标的关系。结果表明:水体吸收系数a(355)与CDOM浓度呈显著正相关,均具有明显的空间差异,它们在河道出入湖口及开阔湖区较低,而在望虞河和太浦河中游较高,这显然与中游河道受纳了两岸污水有关,S值也表明望虞河受外源输入影响最大。通过三维荧光激发-发射矩阵(EEM)分析,发现了5种荧光团,包括2种类蛋白荧光团和3种类腐殖质荧光团,其中类蛋白荧光(特别是T峰)明显强于类腐殖质荧光。研究发现,水体DO浓度、pH值均随CDOM浓度呈指数函数递减。荧光指数(FI)明显偏向生物来源(约1.9),因此,"引江济太"水系CDOM以生物的本地生产为主,河道局部污染水体中的类腐殖质荧光可能来源于污水微生物对藻类产生的溶解有机质的转化,在局部河道中也有一定的外源输入。 相似文献
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高邮湖、南四湖和东平湖作为南水北调东线枢纽湖泊,其水质状况对保障调水安全起到关键性作用本文运用三维荧光光谱平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)分析了3个湖泊在不同水文情景下有色可溶性有机物(CDOM)吸收、荧光光谱特征以及荧光组分与主要水质参数的相关性,以探究3个湖泊CDOM来源组成特征结果表明,平行因子分析法解析CDOM三维荧光图谱,得到陆源类腐殖质C1、类色氨酸C2和类酪氨酸C3不同水文情景对高邮湖CDOM来源与结构组成影响较明显,丰水期其类腐殖质荧光强度显著大于枯水期(t-test,P0.01),并且与a(254)呈正相关(R~2=0.85,P0.01),表明类腐殖质是CDOM主要部分,该荧光组分贡献率可达50%[F_(max)C1/(F_(max)C1+F_(max)C2+F_(max)C3)×100%],高邮湖受到入湖河流来水的影响较大,丰水期入湖口附近荧光强度明显高于其他水域东平湖和南四湖CDOM来源组成特征相似,丰水期东平湖和南四湖组分C2和C3显著低于枯水期(t-test,P0.01),两湖泊枯水期工农业等人为污染源影响较大相关性分析表明高邮湖中类腐殖质荧光特征在一定程度是能反演DOC浓度,并且类腐殖质的输入会增加湖泊总磷、总氮和叶绿素a浓度而东平湖和南四湖CDOM荧光特征与主要水质参数的相关性较差,这与高邮湖水体存在较大差异. 相似文献
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作为海陆交互作用的重要区域,河口在海洋碳循环中扮演着重要角色.近年来,溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)在河口区的来源、降解和保存一直是关注的热点.本研究结合三维荧光光谱和紫外可见吸收光谱,对珠江口3个沉积柱(S1、S2、S3站位,盐度依次增加)孔隙水溶解性有机质的空间分布和来源进行了表征分析.利用平行因子分析(parallel factor analysis,PARAFAC)方法对三维荧光光谱数据进行解析共得到5种荧光组分:类腐殖质组分C1、C3、C4,以及类蛋白荧光组分C2和C5.三个站位的C2组分同沉积物微生物DNA浓度表现出显著的正相关关系(R2=0.69,P<0.01),说明类蛋白组分C2可能主要来源于原位微生物的分解代谢.C5同DNA浓度相关性较弱(R2=0.40,P<0.05),推测是混入了荧光峰同类蛋白组分十分接近的酚类化合物所致.类腐殖质荧光组分来源复杂,S1站位类腐殖质荧光组分含量最高(1.45~8.83R.U.),推测是受到了显著的陆源输入影响.S2和S3站位3种类腐殖质荧光组分含量很低(<1R.U.),且分布规律十分相似,可能主要来源于水体和沉积物藻类微生物的代谢释放.三个站位的腐质化指标HIX随深度增加,类蛋白组分荧光相对含量随深度降低,并且同指示DOM分子量的光谱斜率比值SR分别呈显著的负相关和正相关关系.这说明从沉积物表层到深层,DOM由低分子量的类蛋白组分向高分子量的类腐殖质组分过渡.本研究结果对理解河口区沉积物中的孔隙水DOM分子量/活性模型(pore water size/reactivity,PWSR)以及DOM的生物有机地球化学过程提供了补充参考. 相似文献
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基于三维荧光和平行因子分析法的太湖水体CDOM组分光学特征 总被引：11，自引：1，他引：10
基于2008年11月份太湖全湖69个样点的CDOM三维荧光光谱数据,将平行因子分析法与现有荧光基团相结合,确定CDOM的组成成分及其荧光光谱特征,进一步分析其动力学机制.太湖CDOM荧光基团主要是类腐殖质,其类蛋白质组分可能主要来源于太湖水体生物残骸;同时,类腐殖质荧光发射波长随着荧光强度的增加向长波方向移动,存在"红移"效应.利用平行因子分析法可以将三维荧光矩阵分解为6个主成分,这6种成分可以解释92.48%的变量,平均贡献率分别是PCI占19.709%,PC2占18.685%,PC3占16.914%、PC4占16.62%、PC5占15.514%、PC6占12.558%.275nm处的吸收系数肩值除去受陆源类腐殖质影响外,影响其大小的主要是峰N,其次是峰M;而影响该肩值形状的主要是峰A和N,其次是峰T和M.根据荧光基团的类别,太湖CDOM源类型可以分为四类:①陆源主导类型;②偏陆源主导类型;③偏海源主导类型;④海源主导类型. 相似文献
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为探究引黄水源水库——门楼水库平水期和丰水期有色可溶性有机物(CDOM)的组成特征、来源及差异,运用紫外—可见光谱技术(UV-vis)和三维荧光光谱(EEMs)技术,结合平行因子分析法(PARAFAC)分析2022年5月(平水期)和2022年7月(丰水期)有色可溶性有机物含量及组分变化。研究结果表明:PARAFAC识别出2类荧光组分,分别是C1(Ex=355 nm,Em=476 nm,类腐殖质组分)和组分C2(Ex=225 nm,Em=320 nm,类蛋白组分);丰水期CDOM组分荧光强度显著高于平水期。CDOM光谱参数表明,门楼水库水体处于中营养状态,水体CDOM受新生内源和外源输入共同影响,以自生源为主;水库CDOM具有相对分子量小、腐殖化程度较弱的特点。丰水期水库富营养化水平和CDOM相对浓度低于平水期;丰水期CDOM疏水性组分比例和芳香化程度高于平水期。水质理化指标、CDOM组分和光谱参数相关性分析结果表明SUVA260和SUVA280与DOC呈显著负相关,说明紫外—可见光谱参数在一定程度上可以用来估算DOC的浓度;Chl.a浓度作为... 相似文献
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太湖梅梁湾有色可溶性有机物的空间分布及光学行为 总被引：6，自引：0，他引：6
2004年3月对太湖梅梁湾有色可溶性有机物(CDOM)的吸收和荧光等光学行为进行研究,并由此探讨了CDOM的空间分布．结果表明,溶解性有机碳(DOC)的浓度在10．48-19．72 mg／L间变化,其均值为13．20±2．79 mg／L;CDOM在280 nm,355 nm和440 nm的吸收系数分别为18．73-31．91 m-1(平均值23．19±4．36 m-1)、4．63-7．14 m-1(平均值5．76±0．91 m-1)、1．45-2．99 m-1(平均值1．92±0．40 m-1);355 nm波长处CDOM的比吸收系数为0．34-0．57 L／(mg·m),平均值0．44±0．06 L/(mg·m);表征CDOM分子大小的比值a(250)／a(365)变化范围为5．05-7．55;355 nm的激发波长、450 nm的发射波长处的荧光值的变化范围0．79-3 04 nm-1(平均值1．69±0．77 nm-1)．CDOM吸收系数、DOC浓度、荧光强度的分析显示CDOM浓度呈现从河口往湾内、湾口递减的趋势．CDOM吸收与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吸收系分别存在如下显著性正相关关系:Fn(355)=0．692(±0．135)a(355)-2．297(±0．786),a(355)=0．233(±0．061)DOC 2．690(±0．816)．280 -500 nm、280-360 nm、360-440 nm指数函数斜率S值分别为13．86±0．91、18．54±1．11、12．93±0．92μm-1,S值与比吸收系数之间存在显著的负线性相关关系,而与a(25)／a(365)值则存在显著的正线性关系．比吸收系数越大,a(250)／a(365)值和S值就越小,对应的CDOM分子量就越大,腐质酸的比例就越高． 相似文献
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化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_5)及溶解性有机碳(DOC)是指示湖泊水质的重要指标,然而上述指标测定通常耗费大量时间、试剂及人力物力且排放大量有害废液.有色可溶性有机物(CDOM)是溶解性有机物(DOM)中可以强烈吸收光谱中的紫外光和可见光的部分,数据测定耗时短、方便快捷,且样品处理过程环境友好,能在很大程度上反映湖泊水质.本研究基于2016年2、5和8月在太湖均匀布设的32个采样点进行样品采集,运用光谱吸收与三维荧光-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)探究太湖CDOM的光谱吸收和荧光组分,探讨CDOM光谱指标对湖泊BOD_5、COD及DOC浓度等湖泊环境质量指标的可替代性.结果表明:(1)运用EEMs-PARAFAC方法解析出3种荧光组分:类腐殖酸C1、类酪氨酸C2和类色氨酸C3.(2) COD和BOD_5和DOC在空间上呈现出相似的分布趋势,不同水期的最高值均出现在竺山湾和梅梁湾,由西北湖区至中部敞水区、东南湖湾递减.(3)在不同水期,COD、BOD_5、DOC浓度和C1组分均表现为丰水期极显著大于枯水期和平水期,a_(254)在丰、平、枯水期间无显著性差异,最大值出现在丰水期;C2与C3组分均在枯水期和平水期极显著大于丰水期.(4)在不同水文时期,COD、BOD_5和DOC浓度均与a_(254)、类腐殖酸C1呈显著正相关,丰水期太湖COD、BOD_5和DOC浓度与CDOM光谱指标的线性相关性要优于枯水期和平水期.(5) CDOM光谱指标在不同水文时期均能很好地替代COD、BOD_5和DOC等作为反映太湖水体中有机物污染程度及湖泊水质的指标. 相似文献
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长三角地区大部分湖泊为非通江湖泊,地势低平,港汊及闸坝众多,水流宣泄不畅,水力滞留时间较长,加之周边地区城镇人口稠密.因此与水滞留时间短的通江湖泊相比,非通江湖泊的有色可溶性有机物(CDOM)来源和组成具有差异性.本文选取了3个重要的中型非通江供水湖泊——滆湖、淀山湖和阳澄湖,对枯水期、平水期、丰水期3种水文情景下CDOM组成结构变化特征进行分析,从而进一步揭示该类湖泊CDOM来源和对水文情景响应的内在机理.结果表明:滆湖、淀山湖和阳澄湖通过平行因子分析法得到2种类腐殖质(C1和C4)和2种类蛋白质(C2和C3),湖泊CDOM结构受到降雨事件和人类活动的双重影响.三个湖泊类蛋白质的高值在空间上主要集中在人类活动频繁的湖区,并且类蛋白质平均荧光强度与叶绿素a浓度相关性较差,说明湖泊类蛋白质组分受到内源藻类降解、外源人类生产生活排放双重作用的影响.三个湖泊类蛋白质的平均荧光强度和总氮浓度均在枯水期显著高于丰水期,说明降雨量的增加可以稀释湖泊有机质浓度;同时,陆源类腐殖质C1与溶解性有机碳、总氮、总磷、叶绿素a浓度呈显著正相关,并且随着降雨量增加,类蛋白质的占比逐渐降低,滆湖从86.84%降低至62.49%,淀山湖从96.53%降低至90.56%,阳澄湖从98.40%降低至96.26%,说明降雨事件也可以增强径流的冲刷作用,携带更多腐殖化程度高的陆源有机质进入湖泊.本研究发现降雨过程和人类活动共同作用于滆湖、淀山湖和阳澄湖CDOM库,研究结果可以为进一步保障太湖流域人类用水安全提供参考依据. 相似文献
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基于随机森林的内陆湖泊水体有色可溶性有机物(CDOM)浓度遥感估算 总被引：3，自引：0，他引：3
水体中的有色可溶性有机物(CDOM)是湖泊生态系统中氮、磷等有机营养物质的重要来源,利用卫星遥感数据反演内陆水体中CDOM浓度一直是个挑战.因此本文基于滇池2009年9月、2017年4月以及太湖2016年7月的现场原位观测和室内实验,在分析水体固有光学特性的基础上,引入机器学习算法,建立了基于哨兵-3A OLCI传感器的我国内陆湖泊水体CDOM浓度随机森林反演模型.利用独立的验证数据集对所构建的随机森林模型及常用的波段比值模型、一阶微分模型、半分析模型、BP神经网络模型等的反演精度进行评价.结果表明:随机森林模型的均方根误差为0.14 m-1,平均相对误差为21%,与反演效果相对较好的BP神经网络模型相比,均方根误差降低了50%,平均相对误差降低了38%,反演精度得到了显著的提高.根据随机森林算法的特征重要性参数提供的各自变量影响力结果,发现B11(709 nm)和B6(560 nm)波段贡献率最大,是反演CDOM的敏感波段.最后将随机森林模型应用到滇池2017年4月12日、太湖2017年5月18日的哨兵-3A OLCI影像上,得到滇池、太湖水体CDOM浓度分布图.滇池CDOM浓度的分布特征大致符合东北、西南高,中西部低的趋势,且河口处的CDOM浓度高于湖泊水体,表明径流的输入给滇池水体带来了大量的CDOM.太湖CDOM浓度的分布特征大致符合西部高,湖心区和东部低的趋势.太湖西部以及北部梅梁湾受入湖河流影响较大,CDOM浓度较高,太湖开敞区远离河口处,受外源河流的影响逐渐减小,且由于湖水的不断稀释,CDOM浓度不断降低.太湖东部水生植物很多,湖水较为清澈,CDOM浓度较低. 相似文献
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长江中游湖泊CDOM光学特性及其空间分布对比 总被引：4，自引：1，他引：3
根据2007年秋季洪湖、东湖和梁子湖的调查结果,分析了长江中游3个典型湖泊CDOM光学特性及其空间分布差异.结果表明:(1)CDOM吸收系数在洪湖最高,梁子湖最低;(2)在洪湖,CDOM吸收系数受陆源影响较大,与悬浮泥沙浓度呈现较好正相关关系,而在梁子湖,CDOM吸收系数主要受到浮游植物降解贡献,与叶绿素浓度具有显著的正相关关系;(3)洪湖与东湖指数函数斜率S值变化不大;梁子湖CDOM吸收系数空间分布差异较大,指数函数斜率S值与400nm波段CDOM吸收系数ag(400)显著负相关.在建立梁子湖CDOM遥感反演模型时,应引入上述指数甬数斜率S值与400nm波段CDOM吸收系数之间的线性函数,对CDOM吸收系数的指数模型进行优化. 相似文献
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官厅水库秋季悬浮颗粒物和CDOM吸收特性 总被引：2，自引：0，他引：2
利用2012年9月5日在官厅水库采集的水体吸收系数数据,对总悬浮颗粒物、浮游植物色素颗粒物、非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收特性进行研究.结果表明:秋季官厅水库的颗粒物吸收以浮游植物色素吸收为主,总颗粒物吸收光谱与浮游藻类吸收光谱相似;非色素颗粒物和有色可溶性有机物的吸收系数随波长的增大接近指数规律衰减;ad(440)、ad(675)与CChl.a呈显著相关,表明官厅水库秋季的非色素颗粒物主要来源于浮游藻类降解产物,陆源性输入较少;a ph(440)、a ph(675)与CChl.a存在显著线性关系,但其比吸收系数较为恒定,与CChl.a基本无关;不同采样点的不同组分吸收系数对总吸收系数的贡献不同,大致有4种表现类型.在富营养程度较高的妫库区,浮游植物色素是水体光谱吸收的主导因子;在富营养程度较低的中库区,颗粒物与有色可溶性有机物共同主导水体光谱吸收. 相似文献
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有色溶解性有机物(CDOM)广泛存在于水体中,占溶解有机碳(DOC)10%～90%,其浓度影响水环境碳循环过程、污染物质迁移以及水生生物群落的结构和功能。为分析东北地区水库DOC碳循环情况,本文于2015—2020年对第二松花江流域典型水库白山水库和丰满水库进行5次现场观测和室内实验,在分析CDOM吸收特性的基础上,基于Landsat系列卫星利用波段比值法建立CDOM浓度反演模型(R2=0.82),根据实测值CDOM与DOC的强相关性(R2=0.78),进而估算水库DOC浓度。结果表明：(1)利用野外实测数据和Landsat系列卫星能够对东北内陆水库CDOM浓度进行良好反演,(2)2000—2020年白山水库和丰满水库年际CDOM和DOC浓度变化不大,在2010年之后表现出轻微上升趋势,CDOM浓度从支流和干流的汇入到主库区呈现逐渐减少趋势,(3)白山水库和丰满水库M值(CDOM在250和365 nm处吸收系数比值)和S275～295(CDOM在275～295 nm波段处的吸收光谱的斜率)较小、SUVA254<... 相似文献
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太湖沿岸水体CDOM吸收光谱特性 总被引：17，自引：7，他引：10
有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱特性研究对于水色定量遥感反演具有重要作用.通过2007年6月10日至6月18日太湖沿岸68个CDOM吸收光谱曲线和水质参数实测数据,分析了CDOM吸收光谱曲线特征以及ag(440)、Sg值及其相关关系等,结果表明:太湖沿岸水体CDOM吸收光谱曲线表现为两种类型,贡湖湾CDOM吸收系数明显高于太湖其他沿岸水域,ag(440)最高值即出现在贡湖湾;同时,梅梁湾、贡湖湾、镇湖湾、光富湾等ag(440)高于沿岸水体平均值,而南部3个湖湾皆低于平均值.另外,贡湖湾Sg值较小,且与ag(440)呈现出较好的关系;而沿岸其它水体Sg值与ag(440)虽然呈现负相关,但关系不明显.这对于了解太湖水体CDOM特件以及定量反演有一定的意义和作用. 相似文献