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1.
太湖入湖河口和开敞区CDOM吸收和三维荧光特征   总被引:15,自引:3,他引:12       下载免费PDF全文
应用吸收和三维荧光光谱对2007年夏季太湖入湖河口和大太湖开敞区有色可溶性有机物(CDOM)浓度及来源进行研究.结果表明,河口区和开敞区CDOM吸收系数a(355)存在显著空间差异,河口区明显大于开敞(ANOVA,P<0.001),a(355)最大值出现在大浦河口和竺山湾漕桥河几附近,最小值出现在东太湖和胥口湾.a(355)与溶解性有机碳、化学耗氧量浓度存在显著正相关.所有样品一般都含有4个明显的荧光峰,包括1个可见光区的类腐殖质荧光C峰,1个紫外光区的类腐殖酸荧光A峰,2个类蛋白荧光B峰和D峰.河口区外源输入的类腐殖质荧光非常强,最著大于开敞区(ANOVA,P<0.05).而河口区和开敞区类蛋白荧光没有显著性差异,反映开敞区除外源河流输入外,内源生物降解等对类蛋白荧光贡献增加.在河口区B、C峰的比值r(B/C)/b于1,均值为0.62±0.14、在开敞区r(B/C)除12#是0.92,其他值均大于1,均值为1.12±0.13,初步判断r(B/C)可以作为区分CDOM来源的重要参数.CDOM吸收a(355)与类腐殖质荧光C峰、A峰均存在极显著的正相关,而与类蛋白荧光相关性则明显下降,与D峰存在显著正相关,与B峰没有显著相关.  相似文献
2.
湖泊光学研究进展及其展望   总被引:11,自引:4,他引:7       下载免费PDF全文
张运林 《湖泊科学》2011,23(4):483-497
从湖泊光学研究理论框架、研究方法、水体生物光学特性、有色可溶性有机物(CDOM)生物地球化学循环、光与浮游植物相互关系、沉积物再悬浮光学效应、湖泊水色遥感等几个方面全面回顾了湖泊光学研究进展.湖泊光学研究理论框架主要包括各光学组份吸收、散射、漫射衰减及辐射传输方程;近年来,逐步发展了野外时空格局调查、水动力水华过程连续观测、生物光学参数高频自动监测、室内模拟控制实验等相结合的一系列研究方法;水体生物光学特性方面,开展了大量不同类型湖泊水体颗粒物吸收、散射、后向散射、漫射衰减、真光层深度的野外测定,获得了固有、表观光学特性之间相互关系以及与光学组份浓度之间定量关系;CDOM生物地球化学循环方面,利用CDOM光谱吸收、三维荧光技术定量表征了CDOM空间分布、来源、组成差异、消除途径及对紫外辐射衰减影响程度;光与浮游植物相互关系方面,获得UV-B辐射对浮游植物生长影响,发展了浮游植物初级生产力计算的垂向归纳模型;沉积物再悬浮光学效应方面,发现沉积物再悬浮显著影响光场结构,降低透明度和真光层深度进而降低湖泊初级生产力;湖泊水色遥感方面,建立了湖泊水质参数悬浮物、叶绿素a浓度及浮游植物、CDOM吸收系数等遥感反演算法,并应用到卫星影像对富营养化湖泊蓝藻水华开展遥感监测.最后,基于以上几个方面湖泊光学的研究现状,从微观和宏观不同层面就湖泊光学研究进一步发展做出了展望.  相似文献
3.
云南高原湖泊是我国湖泊分布最密集的五大湖群之一,不但湖泊数量众多而且类型多样.由于湖泊所处位置海拔较高,容易受只益增强UV-B辐射影响.通过对云南高原34个湖泊有色可溶性有机物和颗粒物吸收测定,分析其光谱吸收特性及对总吸收的贡献,有利于深刻理解紫外辐射在高原湖泊内衰减.不同湖泊间CDOM吸收差异明显,其大小与水体营养盐状况相关,CDOM吸收系数与水体总氮存在显著正相关.增加背景项的指数函数模型能最好模拟CDOM光谱吸收.除在浮游植物浓度非常高的杞麓湖、听湖、星云湖,颗粒物吸收系数在675nm附近存在一个吸收蜂外,其它湖泊总颗粒物光谱吸收大致随波长的增加吸收系数逐渐降低,呈现非色素颗粒物光谱吸收特征,整体上颗粒物吸收以非色素颗粒物为主.CDOM对总吸收的贡献主要集中在600nm以下波长,尤其是400nm以下的紫外波段,其在紫外波段(350-400nm)的贡献明显要大于光合有效辐射波段(400-700nm)(ANOVA,P<0.001).特别对于透明度SD≥1.0的清澈型湖泊,CDOM吸收对紫外辐射衰减的贡献更大,其吸收很大程度上决定了紫外辐射的影响深度.  相似文献
4.
基于2015年8月采集的24个淮河流域以周村水源水库为代表的表层水样的有色溶解性有机物(CDOM)吸收系数数据,研究了CDOM吸收光谱的空间分布特征,考察了CDOM的吸收系数与水质参数的相关关系,同时探讨了周村水库夏季CDOM的潜在来源.结果显示:依据CDOM的吸收光谱空间分布特性及采样点分布特征,周村水库分为入库口、过渡区和主库区3个特征水域;CDOM的吸收系数沿入库口到主库区依次递减,S值呈现相反的趋势;分析发现S240~500与a(355)和a*(355)呈极显著负相关(R~2=0.98、0.88);CDOM吸收系数a(355)与溶解性有机碳(DOC)浓度具有良好的线性相关,有利于建立DOC遥感反演模型;同时,CDOM吸收系数a(355)与a_(ph)(440)存在极显著正线性相关,表明浮游植物的新陈代谢及其降解产物是夏季周村水库CDOM的潜在来源.综上,通过对夏季周村水库水体CDOM的研究,丰富了关于水源水体CDOM的调查资料,可为日后水库的管理提供技术支撑.  相似文献
5.
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
6.
利用2010年4月23日在昆承湖采集的水体吸收系数数据,对总悬浮物颗粒物、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征进行研究.结果表明,春季昆承湖水体除675 nm附近具有叶绿素吸收峰的红光波段外,非色素颗粒物吸收系数大于浮游植物色素颗粒物吸收系数,总颗粒物吸收系数光谱分布与非色素颗粒物的吸收光谱类似,即吸收系数随波长的增大而减小;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衰减规律,且不同波段存在一定关系,非色素颗粒物在400和440 nm的吸收系数与总颗粒物浓度存在显著多项式关系;多项式关系能较好地表达浮游植物色素颗粒物单位吸收系数与叶绿素a浓度之间的关系;不同采样点的组分吸收系数对总吸收系数的贡献不同,大致有四种表现类型.  相似文献
7.
基于2006年和2007年1月两次太湖采样,对50个点位的有色可溶性有机物(CDOM)光谱吸收、荧光、溶解性有机碳(DOE)浓度及遥感反射率进行测定与分析,探讨冬季太湖CDOM的吸收荧光特性及空间分布,建立CDOM吸收系数的遥感反演算法.结果表明,太湖冬季CDOM在355nm处吸收系数a(355)变化范围和均值分别为1.83-7.34m-1、3.37 ±1.01m-1,相应的荧光及DOC浓度变化范围、均值分别为9.79-29.18N.FL.U、13.4±3.37N.FL.U;4.61-10.45ms/L、6.37±1.24mg/L.CDOM吸收系数、CDOM荧光值、DOC浓度三者呈显著正相关.空间分布上,两次调查均显示CDOM吸收系数、CDOM荧光值、DOC浓度旱现出明显的南低北高,最大值都出现在太湖北部的藻型湖区梅梁湾内,最小值则在东太湖和贡湖湾2个草型湖区.通过单波段、一阶微分和BP神经网络模型3种不同CDOM反演方法精度的分析、比较发现,BP神经网络模型反演结果最好,模型验证的相对均方根误差和平均相对误差分别为14.9%、11.7%,可以用于冬季太湖CDOM吸收系数a(355)的遥感估算.  相似文献
8.
淀山湖有色可溶性有机物的光谱吸收特性   总被引:3,自引:2,他引:1       下载免费PDF全文
探讨了淀山湖水体中有色可溶性有机物(CDOM)的光谱吸收特性,CDOM与叶绿素a、浊度和COD等水质参数的关系,以及不同波段范围内CDOM光谱吸收形状(指数函数斜率S值)的变化.结果表明:淀山湖CDOM吸收系数不高,在355 nm波长处的吸收系数变化范围是6.95-10.28 m-1,而且湖南区高于湖北区;CDOM吸收系数和叶绿素a、浊度、COD等水质参数的相关性都不高,证明湖中的CDOM主要来自于城镇生活污水和工业废水的排放;CDOM吸收系数在300-500 nm范围内随着波长的增加呈指数递减,超过500 nm之后呈线性递减,在300-500 nm波段范围内指数函数的曲线斜率S为11.7-14.8 μm-1,在501-750 nm波段范围内波长每增1 nm,CDOM的吸收系数减小0.0021 m-1.  相似文献
9.
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
10.
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       下载免费PDF全文
雷霞  郭子祺  田野  谢飞  秦静欣 《湖泊科学》2013,25(6):883-891
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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