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城市非点源污染向水生生态系统中输入大量的溶解有机物(DOM),对生态系统健康产生重要影响. 有色可溶性有机物(CDOM)是广泛分布于自然水体中的一类成分和结构复杂、含有多种高活性化学官能团的大分子聚合物,是DOM的重要组分,对水生生态系统健康、能量流动及生物地球化学循环有重要影响. 光化学反应和微生物代谢过程被认为是控制水体CDOM转化、降解和循环的主要影响因素. 然而,对城市化如何影响CDOM组成以及光化学和微生物如何相互作用影响城市水体CDOM动态的理解是不足的. 因此,为评估光化学过程和微生物代谢对不同城市水体CDOM降解与转化的贡献,解析不同城市水体CDOM光化学/微生物降解作用机理,本研究在英国伯明翰选择3类具有典型DOM来源的水体样本,通过实验室9 d受控培养实验,对比分析光化学以及微生物影响下CDOM来源和组成的变化. 结果表明：(1)城市河流由于接受上游污水排放及较短的水力滞留时间,含有丰富的芳香性碳,其CDOM光化学活性明显高于湖泊,光化学降解率为16.60%;(2)城市湖泊CDOM受人类活动影响,自生源类荧光成分富集,生物活性高,在微生物培养过程中CDOM增加了62.16%,而相较于城市湖泊,非城市湖泊由于接受周围景观土壤输入的大量腐殖质类CDOM,光照对其降解转化作用较为明显; (3)光化学过程促进了陆源CDOM中大分子类腐殖质物质降解成为生物活性高的小分子化合物,刺激微生物代谢生成类蛋白质类有机物; 以类蛋白质组分为主导的CDOM在光照过程中被转化为难降解状态,生物活性降低,CDOM微生物代谢过程被抑制. 研究成果为城市水体不同CDOM来源及活性差异特征研究提供了新的思路,有助于城市河流的可持续开放与管理. 相似文献
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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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为了揭示湖库内源性污染物的分布、来源、组成及垂向分布特征,以新建人工深水湖泊龙景湖为研究对象,采用紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术,研究了该湖泊以成湖前用途划分的3个特征区域(原河道底部、新淹没区底部和新淹没区边坡)的沉积物上覆水和孔隙水中的溶解性有机质(DOM)的光谱特征.结果表明,孔隙水中的DOM芳香性和腐殖化程度高于上覆水;孔隙水中疏水组分含量大于上覆水,且水体中可能存在内源孔隙水释放的低分子量DOM.龙景湖上覆水和孔隙水中的DOM主要源于水体自身的微生物,自生源特征明显,且可能存在新近释放到水体的有机质.龙景湖沉积物上覆水和孔隙水中的DOM以类腐殖酸和类蛋白质为主,且随着深度增加,类腐殖酸峰强度增强,与龙景湖的建湖背景有明显联系. 相似文献
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峡谷分层型水源水库表层沉积物溶解性有机物光谱特征 总被引：7，自引：1，他引：6
结合三维荧光光谱技术（EEMs）与紫外吸收光谱（UV-vis），并利用平行因子分析（PARAFAC）的方法，对金盆水库表层沉积物中溶解性有机质（DOM）光谱的空间分布特征及来源进行分析，并探讨沉积物DOM的荧光组分与可溶性有机氮（SON）、可溶性无机氮（SIN）之间的相关性.结果表明，金盆水库表层沉积物DOM由3类荧光组分组成，分别是类富里酸C1（235 nm，315 nm/430 nm）、类色氨酸C2（220 nm，275 nm/330 nm）和类胡敏酸C3（265 nm/520 nm），各组分荧光强度占总荧光强度百分比的平均值分别为43.15%、31.54%和25.31%.表层沉积物DOM浓度在空间上呈现从上游到主库区先减少后增加的趋势.光谱斜率S275-295、S350-400和光谱斜率比SR反映出各采样点陆源与内源占比的差异性.荧光指数、自生源指标和腐殖化指标都表明金盆水库沉积物DOM的来源具有内源与陆源双重特征.相关性分析表明，表层沉积物DOM各组分与SON和SIN均呈显著正相关，说明DOM与氮元素的迁移转化密切相关. 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
6.
湖泊营养水平提升，浮游植物快速增殖，大量藻类碎屑沉降到沉积物表面。藻屑作为新生不稳定有机质，对湖泊沉积物有机质(SOM)产生激发效应，影响湖泊沉积物碳循环过程。本文以深水湖泊抚仙湖南湖心沉积物为研究对象，采用优势种水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)，进行不同浓度藻屑添加(×1倍组、×5倍组和×10倍组)的培养实验。应用碳同位素在线监测仪，探究藻屑添加对于SOM矿化作用的激发效应并预测可能产生的环境效应。结果表明：(1)添加的藻屑对上覆水和间隙水发光性溶解性有机质(CDOM)组成和性质产生影响，前期CDOM中类蛋白组分含量显著增加，但后期CDOM腐殖化程度升高。同时，藻屑的添加使二氧化碳(CO2)释放量增大，蛋白酶活性和转化酶活性增强；(2)3个不同浓度的藻屑添加组均检测到不同程度激发效应，其中×1倍组和×5倍组对SOM矿化过程前期体现为正激发效应，最大值分别达到(12.18±0.65)和(26.60±9.14)μg/(mL ws)，后期两个组别都转为负激发效应；×10倍组则在整个实验过程中均表现为负激发效应；(3)藻屑的添加使得间隙水易... 相似文献
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为探究富营养化湖泊中自生源可溶有机质(DOM)在泥水界面的吸附行为,以马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)释放的DOM为代表,考察针铁矿对草、藻源DOM中不同组分的吸附特征.三维荧光平行因子分析表明类富里酸组分C1和类胡敏酸组分C4的含量很低,而类蛋白物质(类酪氨酸组分C2和类色氨酸组分C3)分别占草、藻源DOM荧光组成的70%和93%. 2种DOM均可被针铁矿吸附,吸附过程符合伪一级动力学.通过等温线拟合发现针铁矿吸附藻源DOM的非线性更强,饱和吸附量(23.77 mg/g)高于草源DOM(19.10 mg/g).特别地,类蛋白组分呈现非线性吸附,而类腐殖物质的吸附近似线性,且针铁矿对于DOM各荧光组分的吸附量顺序为:C3C2 C4 C1,此非均质吸附特征与DOM组分的初始含量、分子大小、芳香性及有效吸附位点有关.红外光谱证实氨基、羧基和羟基是吸附过程中的重要官能团.因此,草、藻源DOM显著改变了针铁矿表面的有机物质组成,影响湖泊沉积物的生物地球化学行为. 相似文献
8.
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
9.
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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长江中下游地区湖泊水和沉积物中营养盐的赋存、循环及其交换特征 总被引：15，自引：0，他引：15
回顾了有关长江中下游地区湖泊水、生物、沉积物中营养盐的迁移、转化、循环和交换等研究工作进展.典型湖泊的研究结果显示,历史上长江中下游地区湖泊的营养本底的确较高,处于中营养和富营养状态;人类活动在最近几十年中加快了这些湖泊的富营养化进程.长江中下游地区湖泊的治理不仅要重视外源污染的削减,也要重视湖泊内源污染的控制.长江中下游地区的浅水湖泊沉积物中,一般只有30％以下的磷是以较活跃的藻类易利用态存在的,表层沉积物通过吸附-解吸等交换作用对浅水湖泊水体中磷的浓度有较大的影响.长江中下游浅水湖泊沉积物中的营养盐释放主要有静态和动态二种释放方式.前者是基于化学平衡条件下的水土界面扩散作用.决定其释放量大小的主要因子是孔隙水与上覆水之间的营养盐浓度差.后者是基于水动力扰动对水土界面物理破坏条件下的底泥悬浮释放作用.二种释放模式在浅水水体中都存在.无论是静态或动态,水土界面的氧化还原环境,铁、锰、铝等元素含量,都对释放有影响.动态释放能在短期内大大提高水体颗粒态营养盐的浓度.在动态释放的初期,将有效增加水体可溶性营养盐,但是如果沉积物中铁、铝等金属元素较丰富,水体中的溶解性营养盐将由于吸附等作用而沉淀至湖底,因此,这样的湖泊往往具有较强的自我净化能力.长江中下游地区绝大多数湖泊都属于这种类型的湖泊.用底泥疏浚方法来控制湖泊内源污染的方法只适用湖泊面积较小、还原环境强烈,或者沉积物中铁、锰含量较低、水体去除可溶性营养盐的能力较弱的水体.此外,长江中下游地区的浅水湖泊生态系统对富营养化也具有强烈的反馈作用.水华暴发期间蓝藻的暴发性生长能通过改变水体的pH而引发沉积物中磷释放数量的大幅增加,大量释放的营养盐反过来又会促使蓝藻的大量生长,从而加剧水华的暴发.研究显示污染相对较重的水域水体中营养盐的含量高,微生物的生物量及生产力也高,碱性磷酸酶的活性也高,水体营养盐的循环也就更快.这反过来又促使微生物生产力增加,营养盐循环更快,加剧富营养化的危害.今后的工作应该重点围绕生物参与下营养盐的迁移转化等方面开展工作. 相似文献
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Humic compounds are one of the major substances that affect the COD value of the surface water of Lake Kojima. The humic compounds in the lake water were studied with a spectrofluorophotometer. The 3-dimensional fluorescence spectrum suggests that two kinds of fluorescent substances exist in the lake water. One shows an fluorescence excitation maxim (Ex) at about 240 nm and an emission maxim (Em) at 413 nm. The other has an Ex at 330 nm and an Em at 418 nm. The former peaks are associated with humic acid and the latter peaks are associated with fulvic acid. These peak intensities are proportional to the COD values. The fulvic acid in the lake water may be enriched by the effluent from domestic water treatment plants. 相似文献
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基于2017年1-12月在抚仙湖开展的逐月观测，利用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术探讨该湖有色可溶性有机物（CDOM）的来源组成及时空变化特征.12个月CDOM吸收值a（254）的均值为3.47±0.57 m-1，范围为1.82~5.22 m-1，说明CDOM丰度较低.平行因子分析结果给出了2种类酪氨酸荧光组分（C1和C3）、1种类色氨酸荧光组分（C2）、1种类腐殖质荧光组分（C4），12个月内源组分（C1+C3）对总荧光强度的平均贡献为65.81%±15.38%，外源组分（C2+C4）的平均贡献为34.19%±15.38%；荧光指数FI的均值为1.73±0.14，腐殖化指数HIX的均值为1.02±0.37，生源化指数BIX的均值为1.23±0.27，说明CDOM主要为微生物内源产生.时空变化方面，春（3-5月）、夏（6-8月）、秋（9-11月）和冬（1、2、12月）季的a（254）分别为3.20±0.47、3.76±0.64、3.67±0.50和3.23±0.38 m-1，夏季和秋季均显著高于冬季和春季；CDOM丰度及内外源组分的空间分布具有季节异质性，可能与流域土地利用、河流输入、降雨、温度、光辐射等因素有关. 相似文献
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Correlation between molecular absorption spectral slope ratios and fluorescence humification indices in characterizing CDOM 总被引：2，自引：0，他引：2
Hao Chen Binghui Zheng Yonghui Song Yanwen Qin 《Aquatic Sciences - Research Across Boundaries》2011,73(1):103-112
Ultraviolet–visible absorption spectral slope ratios SR (slope in 275–295 nm divided by slope in 350–400 nm) and humification index (HIX, integrated fluorescence emission in 435–480 nm
divided by that in 435–480 and 300–345 nm) were compared when characterizing chromophoric dissolved organic matter (CDOM)
in three humic acids and 44 whole water samples. HIX increased with increasing pH for humic acids, while their SR showed much more complicated dependencies on pH. There was a negative correlation between SR and HIX. SR increased in the order terrestrial coal/peat < terrestrial soil/river < seawater, while HIX increased in the order seawater < terrestrial
soil/river < terrestrial coal/peat. The comparative study in this work indicates that terrestrially derived CDOM has higher
HIX and lower SR than marine CDOM. Investigators may potentially use these two indices to compare qualitatively the character of CDOM in different
sources (e.g., terrestrial vs. marine). 相似文献
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Phosphorus (P) accumulation and the risk of P release were studied in the estuarine sediments of the Chaohu Lake Valley in Eastern China. Rapid agricultural intensification has occurred in this area since the 1980s, resulting in the extensive use of phosphate fertilizers. This extensive use of phosphate has affected P processes throughout the valley and resulted in the total phosphorus (TP) contents in the substrates and surface sediments increasing from 374 to 537 mg/kg, on average. Of all the forms of P evaluated in this study, residual P (Res‐P) was present at the highest levels and accounted for 19.8–74.0% of the TP. Conversely, the lowest contents were observed for KCl‐extracted P (KCl‐P), which accounted for only 0.602% of the TP. Additionally, aluminum/iron‐bound P (NaOH‐Pi), which accounted for 16.0–53.1% of the TP, was an important factor that caused the TP to increase due to long‐term P fertilization. However, calcium‐bound P (Ca‐P) was maintained at a relatively stable level. Furthermore, the degree of P saturation (DPS) and the P‐induced lake eutrophication risk index (ERI) were investigated to determine the risk of release of P from the sediments. The average DPS and ERI values were found to range from 3.92–21.4% and from 12.6–33.6%, respectively. These results suggest that almost half of the estuarine sediments posed a potential risk of eutrophication. Moreover, these findings indicate that estuarine sediments that have been enriched with P are likely the sources of P that lead to the formation of algal blooms in Chaohu Lake. 相似文献
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Stefania Mazzuoli Steven Loiselle Vincent Hull Luca Bracchini Claudio Rossi 《洁净——土壤、空气、水》2003,31(6):461-468
The spatial and temporal distribution of humic substances in aquatic ecosystems can have important effects on ecosystem productivity, negatively impacting primary productivity while positively impacting secondary productivity. In the present investigation, a large shallow lake ecosystem was studied to determine the spatial and seasonal variation of the composition and concentration of humic substances. Concentrations of total dissolved organic matter, humic acid, and fulvic acid were found to display significant spatial distributions (1.3…13.5 mg/L, DOM; 0.1…5.4 mg/L, HA). The distribution is described by using mapping techniques and the analysis of the spatial distribution of the lake. An analysis of the seasonal variations also indicated the dependence of the occurrence of these compounds on meteorological and hydrological conditions. To identify the potential sources of these organic materials, an analysis was made of the ratio of humic and fulvic acid fractions and total DOM. It was found that areas of high DOM concentration coincided with the areas of highest HA percentage of total DOM. Furthermore using the ratio of the normalised concentrations of HA, FA, and residual DOM (< 5000 g/mol) it was found that areas dominated by each are spatially distinct. This confirms the hypothesis that in these shallow lakes, photodegradation and bacterioplankton activity will create a residence time dependent zonation of each component of the total DOM. 相似文献
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水体中藻类颗粒物、非藻类颗粒物、CDOM的光谱吸收特性的变化是整个水体对光吸收特性变化的源．本文针对梅梁湾水体中介质的吸收系数,分析了总悬浮颗粒物、藻类颗粒物、非藻类颗粒物和CDOM的标准化谱吸收数的变化．结果表明:藻类颗粒物、非藻类颗粒物组成比例的空间分布不同,是造成该区域总悬浮颗粒物标准化谱吸收系数空间变化的原因．且标准化谱吸收系数的变化主要集中在400-425 nm及600-690 nm两个波段;就谱形而言,总悬浮颗粒物的谱吸收特性主要表现为非藻类颗粒物的吸收特点,即在该区域的水体中,非藻类颗粒物是总悬浮颗粒物吸收特性的主要贡献者;藻类颗粒物、非藻类颗粒物和CDOM的吸收系数的空间变化主要是由各自的浓度变化造成的,即在采样时间内,梅梁湾的水体中,藻类颗粒物中的各种组成色素、非藻类颗粒物及CDOM中的腐殖酸和棕黄酸的组成比例在空间上基本没有太大的变化．另针对藻类颗粒物的吸收特性,本文还对比分析了用甲醇浸泡法和光谱标准分离法分离的藻类颗粒物的吸收特性,发现相对光谱标准分离法来说,甲醇浸泡法会造成藻类颗粒物吸收系数的较大波动． 相似文献
18.
Andrea Lübben Olaf Dellwig Sandra Koch Melanie Beck Thomas H. Badewien Sibylle Fischer Rainer Reuter 《Ocean Dynamics》2009,59(2):263-275
The spatial and temporal distributions of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) and dissolved organic carbon (DOC)
was studied in the East-Frisian Wadden Sea (Southern North Sea) during several cruises between 2002 and 2005. The spatial
distribution of CDOM in the German Bight shows a strong gradient towards the coast. Tidal and seasonal variations of dissolved
organic matter (DOM) identify freshwater discharge via flood-gates at the coastline and pore water efflux from tidal flat
sediments as the most important CDOM sources within the backbarrier area of the Island of Spiekeroog. However, the amount
and pattern of CDOM and DOC is strongly affected by various parameters, e.g. changes in the amount of terrestrial run-off,
precipitation, evaporation, biological activity and photooxidation. A decoupling of CDOM and DOC, especially during periods
of pronounced biological activity (algae blooms and microbial activity), is observed in spring and especially in summer. Mixing
of the endmembers freshwater, pore water, and open sea water results in the formation of a coastal transition zone. Whilst
an almost conservative behaviour during mixing is observed in winter, summer data point towards non-conservative mixing. 相似文献