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  • 【期刊】 夏季太湖CDOM光学特性空间差异及其来源解析

    刊名:环境科学研究 作者:江俊武 ; 李帅东 ; 沈胤胤 ; 吴亚林 ; 黄昌春 ; 黄涛 ; 姜晟 关键词:CDOM ; 太湖 ; 三维荧光光谱 ; 主成分分析 ; 来源解析 机构:江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心 ; 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心 ; 江苏省物质循环与污染控制重点实验室 ; 南京师范大学地理科学学院 ; 江苏省环境监测中心 年份:2017
    摘要:为进一步探究夏季太湖CDOM(有色溶解性有机质)光学特性在空间分布上的差异性与其来源的关系,对其紫外-可见吸收及三维荧光光谱特性进行了分析研究,在此基础上进一步分析了CDOM吸尘系数及其荧光组分(C1、C2、C3、C4)强度和各水质参数间的相关性.结合主成分分析法探讨了CDOM的来源以及与各参数指标[ρ(DOC)除外]之间的来源关系.结果表明:CDOM吸收系数α(355)、S值(光谱斜率)变化范围分别为3.27~8.27 m~(-1)011~0.021 nm~(-1);太湖西部、北部及南部湖区CDOM丰度较大,S值较低,受陆源输入的影响较为明显.CDOM的三维荧光光谱揭示其中含有两种类蛋白质组分C1和C2以及类腐殖质组分C3和C4,并且以类蛋白质组分为主.此外,大部分采样点的荧光指数(FI)为1.70~2.01,自生源指数(BIX)大于1,腐殖化指数(HIX)小于0.6,r(T/C)(荧光峰T与荧光峰C荧光强度比值)小于2,表明夏季太湖CDOM内源特性相对强烈.研究显示,除ρ(DOC)外,CDOM与其他水质参数在第一主成分上(贡献率为90.8%)均存在显著相关关系,说明各水质参数的来源存在相似性,并且受生物自生源影响更为显著.
  • 【期刊】 内陆水体CDOM光学特性与遥感反演研究进展

    刊名:吉林师范大学学报(自然科学版) 作者:宋开山 ; 温志丹 ; 刘阁 ; 尚盈辛 ; 赵莹 ; 杜云霞 关键词:CDOM ; 内陆水体 ; 吸收系数 ; 荧光特性 ; 遥感 机构:中国科学院东北地理与农业生态研究所 ; 中国科学院东北地理与农业生态研究所 年份:2018
    摘要:内陆水体(湖泊、水库、河流)在全球碳循环过程中起着重要作用,其中有色溶解有机物(CDOM)是内陆水体中溶解态有机物质,对水体的光学特性和生物地球化学过程具有重要的影响.由于受到时空变化和人类活动的影响,内陆水体的CDOM组分、来源与光学性质较为复杂.不同区域内或者同一研究区不同的水体类型,CDOM光学特性之间存在着较大差异,通常选取CDOM的吸收系数表征CDOM浓度,通过三维荧光光谱(EEM)表征CDOM荧光组分与来源.首先论述了CDOM的重要作用,并从文献计量学的角度分析了CDOM近20多年的研究进展;其次阐述了CDOM吸收与荧光特性的变化特征,进而分析CDOM荧光组分或者吸收系数变化的驱动因素,阐明了光化学作用与微生物作用对其组分与吸收的影响;最后根据CDOM与溶解有机碳(DOC)的关系,简述了遥感在估算内陆水体CDOM及DOC方面的作用,并讨论了CDOM研究的不足与展望.
  • 【期刊】 辽河流域河流秋季CDOM光学特性及影响因素研究

    刊名:环境科学学报 作者:邵田田 ; 李柳阳 ; 王涛 ; 赵莹 ; 宋开山 ; 丁智 关键词:有色溶解有机物(CDOM) ; 光学特性 ; 冗余分析 ; 主成分分析 ; 荧光指数 ; 荧光峰 机构:[1]河南大学黄河文明与可持续发展研究中心暨黄河文明传承与现代文明建设河南省协同创新中心 ; [1]河南大学黄河文明与可持续发展研究中心暨黄河文明传承与现代文明建设河南省协同创新中心 ; [2]河南大学环境与规划学院 ; [3]中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院湿地生态与环境重点实验室 年份:2018
    摘要:了解有色溶解有机物(CDOM)的光学特性有助于对水生生态系统中溶解有机物(DOM)循环过程的研究,而环境要素对CDOM光学特性的影响会进一步影响水环境中的碳循环过程.利用2013年9月和10月辽河水体实测数据对水体反射特性、CDOM的吸收特性、荧光特性及各种水质参数对CDOM光学特性的影响进行研究.结果表明,辽河流域河流总氮(均值4.40 mg·L^-1)、铬浓度(均值0.0065 mg·L^-1)超过国家地表水V类标准.悬浮泥沙光谱特征较为明显的水样,其CDOM的吸收曲线非常相近,叶绿素a光谱特征较为明显的水样,其CDOM吸收曲线之间的差别较大.辽河流域水体CDOM的吸收斜率S275-295(0.0163-0.0191 nm^-1)高于其他大多数河流,而低于湖泊、水库.对比辽河流域河流发现,东辽河与辽河水体CDOM组成物质的分子量相对较小,东辽河CDOM的芳香性最高,而西辽河最低.根据荧光指数、腐殖化指数及生物源指数分析发现,辽河流域水体主要以陆源的、高等植物DOM为主,太子河、大凌河CDOM具有较为明显的自生源特征.通过荧光峰的分布发现,辽河水体CDOM以类腐殖酸荧光峰(A峰、C峰)为主,部分河流(辽河干流)同时表现出较强的类蛋白质荧光峰(B峰、T峰).通过冗余分析(RDA)发现,水体中溶解有机碳(DOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总碱度(TAlk)、砷(As)及汞(Hg)与表征CDOM光学特性的参数之间存在显著的相关性(p〈0.05),是CDOM光学特征的主要影响因子.
  • 【期刊】 藻源性湖泛发生过程CDOM变化对水色的影响

    刊名:湖泊科学 作者:李佐琛 ; 段洪涛 ; 申秋实 ; 张玉超 ; 马荣华 关键词:CDOM ; 湖泛 ; 光学特性 ; 水色 机构:中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室 ; 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室 年份:2015
    摘要:利用Y-型沉积物再悬浮发生装置模拟湖泛发生过程,分析其中有色可溶性有机物(CDOM)的变化特征及其对水色的影响.结果表明,藻类死亡过程消耗大量的氧气,水中溶解氧在短时间内消失殆尽,形成厌氧环境;并同时分解产生大量CDOM,使得水中CDOM显著增多.前期阶段,CDOM浓度随时间一直升高,第6 d时CDOM浓度达到峰值,CDOM在443 nm处的吸收系数ag(443)为4.48 m-1.水体黑度值(Fe S浓度)呈先增大后减小的趋势,最大值0.35 mmol/L同样出现在第6 d,整个过程中,CDOM浓度和黑度值变化趋势一致,ag(443)与水体黑度呈显著正相关.利用Hydrolight和CIE颜色匹配函数模拟不同梯度的CDOM对水色的影响,发现随ag(443)增大,水体颜色也逐渐由绿色转为棕色,整体向长波方向移动,水色逐渐变暗.因此,可以认为CDOM浓度变化是引起湖泛水体发黑的重要原因之一,可作为定量监测湖泛强度的指示性参数.
  • 【期刊】 天津大沽排污河及大沽沙航道水体中CDOM光谱分析

    刊名:天津科技大学学报 作者:王风娟 ; 董景岗 关键词:排污河 ; 有色溶解有机物 ; 紫外-可见吸收光谱 ; 三维荧光光谱 机构:天津科技大学海洋与环境学院 ; 天津科技大学海洋与环境学院 ; 天津科技大学海洋与环境学院 ; 天津市海洋资源与化学重点实验室 年份:2017
    摘要:应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱对大沽排污河及大沽沙航道水体中有色溶解有机物(CDOM)的空间分布、组成、来源进行了分析.结果显示吸收系数a355变化范围为1.73~23.62,m-1,CDOM丰度空间分布为大沽排污河下游最高,上游次之,大沽沙航道最低,表明大沽排污河下游水体有机污染负荷最大.CDOM荧光物质包括类蛋白质(T1、T2)和类腐殖质(A、C、M)两类组分,以类蛋白质组分的百分比最高,但相关性分析表明类腐殖质组分与CDOM的吸收相关性更好.A峰和C峰对应的最大发射波长及紫外-可见吸收光谱参数E253/203结果显示,大沽排污河下游水体CDOM芳香性较高,且芳香环取代基中含有较多的羟基、羰基、羧基、酯基.荧光指数HIXb显示大沽排污河下游水体CDOM来源以陆源输入(工业废水)为主,而排污河上游及航道水体CDOM主要由生物活动产生.
  • 【期刊】 西北内陆城市河段水体CDOM三维荧光指纹特征研究

    刊名:环境科学与技术 作者:胡霞 ; 程艳 ; 贾尔恒·阿哈提 ; 何秉宇 ; 张健 ; 谢阿廷 ; 王悦 关键词:三维荧光光谱 ; 有色溶解性有机质 ; 荧光强度 ; 吸收系数 ; 荧光特征参数 机构:新疆大学资源与环境科学学院 ; 新疆大学资源与环境科学学院 ; 新疆环境保护科学研究院 ; 新疆环境污染防治与风险控制重点实验室 ; 新疆农业大学草环境科学学院 年份:2018
    摘要:文章采用三维荧光光谱技术(3DEEM),研究西北内陆某城市河段南北侧断面水体有色溶解性有机质(CDOM)三维荧光指纹特征。结果表明:河段南北侧断面CDOM均存在3类明显荧光峰:峰A(λ_(Ex)/λ_(Em)=239/430)为紫外光区类腐殖质荧光峰,峰B(λ_(Ex)/λ_(Em)=284/340)为类蛋白荧光峰,峰C(λ_(Ex)/λ_(Em)=296/340)为类色氨酸荧光峰。北侧断面荧光强度高于南侧,变化起伏较大,吸收系数a355可表征河段CDOM浓度,综合认为北侧断面CDOM浓度更高。南北侧荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)的对比结果表明,北侧断面2、断面6、断面8和南侧断面7、断面8荧光指纹变化主要受外源或陆源输入影响,其他断面荧光指纹特征受内源影响较大。总体上,外源(陆源)输入是研究河段水体溶解性有机质主要来源,是该河段水污染防治的关键。
  • 【期刊】 东平湖CDOM的光谱吸收特征及环境指示意义

    刊名:光谱学与光谱分析 作者:姚昕[1,2] ; 孙将凌[3] ; 董杰[1] ; 刘学利[1] ; 刘玉萍[1] ; 房晓晓[1] 关键词:东平湖 CDOM 吸收系数 来源解析 机构:聊城大学环境与规划学院 ; 聊城大学环境与规划学院 ; 中国科学院南京地理与湖泊研究所 ; 湖泊与环境国家重点实验室 年份:2016
    摘要:随着南水北调东线工程的开通,东平湖作为山东段的两大调蓄湖泊之一,其水质的有效监测和污染预警显得尤为重要。根据东平湖夏季有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数的空间分布特征和CDOM光学参数,探讨了CDOM吸收系数与溶解性有机碳(DOC)、叶绿素(Chla)等水质指标之间的关系,以期为今后建立水源水质突变的实时监控和污染事件预警系统提供依据。结果表明,东平湖属于中-富营养型湖泊,CDOM吸收系数(a(280),a(350),a(440))均值分别为(12.90±1.17),(3.11±0.40)和(0.65±0.09)m-1,在一定程度上反映了湖泊的营养状况。东平湖内CDOM浓度整体呈现出从东岸河口区向湖心区、西南岸递减的趋势,体现了河流陆源输入对东平湖CDOM的重要贡献。东平湖水体的CDOM浓度(如a(440))可以用来估算反演常规水质参数,但仍需要进一步对不同季节不同水域CDOM的物质构成进行深入分析和研究。由吸收特征值S值、E3/E4、M值得出,东平湖河口区输入的陆源CDOM进入湖泊后,随着陆源输入的比例下降CDOM腐殖化程度降低,富里酸的相对含量升高,且相对分子质量也逐渐减小。
  • 【期刊】 盐度对海菖蒲和泰来草凋落叶源CDOM光降解的影响

    刊名:生态学杂志 作者:吴云超 ; 江志坚 ; 刘松林 ; 张景平 ; 连忠廉 ; 黄小平 关键词:海草 ; 极低盐度 ; 凋落叶 ; 溶解性有机氮 机构:中国科学院南海海洋研究所 ; 中国科学院南海海洋研究所 ; 热带海洋生物资源与生态重点实验室 ; 中国科学院大学 ; 中国科学院南海海洋研究所 ; 热带海洋生物资源与生态重点实验室 ; 中国科学院南海海洋研究所 ; 热带海洋生物资源与生态重点实验室 ; 中国科学院大学 ; 国家海洋局南海环境监测中心 年份:2017
    摘要:海草凋落叶分解释放是海草床有色溶解有机物(CDOM)的主要来源,且海草凋落叶的分解释放受盐度的影响较为明显.本文以夏季海南新村湾不同区域海水盐度分布为背景,结合湾内盐度变化范围设计了4个盐度水平(0、11、22和33),研究盐度对不同海草凋落叶分解释放的CDOM光降解的影响.结果表明:各盐度条件下,两种海草源CDOM均发生了明显的光降解,且极低盐度明显加速了海菖蒲源CDOM的光降解速率,延缓了DOC的光降解,但各个盐度对海草凋落叶源CDOM光降解过程中有机物质组分(类蛋白质和类腐殖质)的影响并无明显差异.盐度为O时,海菖蒲凋落叶源溶解性有机氮(DON)的光矿化过程显著加速,26.44%的海菖蒲源DON发生了光矿化,转变为DIN,其中94.32%转变为NH4+,而极低盐度对泰来草源DON光矿化的影响不明显.因此,极低盐度会影响不同海草种类来源CDOM的光降解,加快海菖蒲源DON光矿化过程,加速海草床CDOM和DON的转化过程.
  • 【期刊】 水生生物光合作用对雪玉洞岩溶水体中CDOM的影响

    刊名:环境科学 作者:范佳鑫 ; 蒋勇军 ; 贺秋芳 ; 王家楠 ; 何瑞亮 ; 张彩云 ; 马丽娜 ; 汪啟容 关键词:岩溶水 ; 水生光合作用 ; 有色溶解有机质(CDOM) ; 溶解有机碳(DOC) ; 微生物降解 机构:西南大学地理科学学院岩溶环境重庆市重点实验室 ; 西南大学地理科学学院岩溶环境重庆市重点实验室 年份:2019
    摘要:溶解有机质(DOM)作为岩溶水体碳汇的重要组成部分,其来源、分布和迁移变化对研究岩溶碳汇的组成、结构和通量具有重要意义,其组成和结构特征常用有色溶解有机质(CDOM)反演.本研究于旱季每月采集重庆雪玉洞洞内地下水和洞外地表水,通过地下河从洞内向洞外的流动过程中水化学和CDOM光谱特性的变化,分析CDOM的变化影响因素,为研究岩溶水体DOM碳汇通量提供理论基础.结果表明:(1)雪玉洞岩溶水中CDOM以小分子易降解的内源有机质为主,类色氨酸和类酪氨酸组分占60%以上;(2)雪玉洞地下水中的CDOM主要受地下水微生物的降解作用影响,地下水流动过程中有少量易降解有机质被微生物降解,TOC和DOC含量略有降低,CDOM腐殖化程度略有增强;(3)雪玉洞地表水CDOM主要受水池中水生植物光合作用控制,水生植物生长处TOC和DOC含量明显升高,CDOM内源特征和小分子组分明显增多.
  • 【论文】 内陆浑浊水体CDOM半分析遥感反演模型研究

    作者:江俊武 关键词:太湖 ; 有色溶解性有机质(CDOM) ; 吸收光学特性 ; 半分析反演模型 机构:南京师范大学 ; 南京师范大学 年份:2018
    摘要:有色溶解性有机质(Chromophoric Dissolved Organic Matter,CDOM)在有机污染物、营养盐以及重金属的分布、迁移、转化等生物地球化学过程发挥着重要作用,其浓度含量可以在一定程度上指示水体的污染程度和富营养化状况。遥感技术在CDOM等水色要素及水体生态系统的监测中发挥了重要作用。但对于内陆浑浊水体,要想获得较高的CDOM反演精度,必须加强区域性水体CDOM光学特性研究,在相关理论基础上,建立CDOM分析/半分析遥感反演模型。本文以太湖为研究区,结合现场及室内的测量数据,分析了 CDOM吸收光谱特性的时空分布特征;详细探讨了 CDOM浓度(以440nm处的CDOM吸收系数ag(440)进行表征)与各参数值(悬浮物、叶绿素a及溶解性有机碳等水质参数浓度和总颗粒物吸收系数、非色素颗粒物及浮游植物色素颗粒物等水体组分吸收系数)之间的相关关系。在上述基础上,结合生物光学模型及固有光学量数据,对Lee等(2002)、Li等(2014)以及Dong等(2012)建立的三种半分析反演模型进行了参数调整,从而对总吸收系数at(λ)及其分解系数(浮游植物色素颗粒物吸收系数aph(λ)、非色素颗粒物与CDOM吸收系数之和adg(λ)等)进行了反演。结合三种CDOM分离方法:基于总颗粒吸收系数、非色素颗粒物吸收系数以及色素颗粒物与CDOM吸收系数之和,建立了对应的三类CDOM半分析遥感反演模型,从中筛选出最优的模型加以改进,改进后模型的反演精度得到了较大提高,为太湖CDOM的遥感监测提供了科学依据。主要结论如下:(1)总体上,ag(440)的变化范围为0.28-1.85m-1,平均值为0.84±0.4 m-1。时间上,ag(440)平均值从2004年到2010年呈现降低的趋势,在2017年有所增加;空间上,在陆源输入的影响下,北部、西部湖区ag(440)平均值的变化特征为:北部湖区>西部湖区>东部湖区>中部湖区>南部湖区。此外,CDOM吸收光谱Sg值与ag(440)之间均呈现出负相关关系,其平均值时空分布特征与ag(440)大致相反。440nm处的CDOM吸收的平均贡献值(0.27±0.58%),远低于非色素颗粒物吸收的平均贡献值(0.54±0.12%)。ag(440)与悬浮物、叶绿素a及溶解性有机碳等水质参数浓度和总颗粒物吸收系数、非色素颗粒物及浮游植物色素颗粒物等水体组分吸收系数之间相关性的时空差异显著,暗示着CDOM在不同时空条件下来源复杂多样。(2)通过对建立的三类CDOM半分析遥感反演模型的反演精度之间的评价发现,基于色素颗粒物与CDOM吸收系数之和的分离方法建立的CDOM反演模型的反演精度在所有CDOM反演模型中最高。此外,基于总颗粒物吸收系数的分离方法建立的CDOM反演模型的反演精度要高于基于非色素颗粒物吸收系数的分离方法建立的CDOM反演模型,其中,基于参考波段726nm建立的CDOM反演模型的反演精度最高。(3)在上述建立的CDOM反演模型基础上选择反演精度较高的模型加以改进。虽然基于色素颗粒物与CDOM吸收系数之和的分离方法建立的CDOM反演模型的反演精度最高,但由于本文中的色素颗粒物吸收值过低,对其反演误差较大,因此本文对于该模型没有进一步改进。而是对基于总颗粒物吸收系数分离方法建立的CDOM反演模型中反演精度相对较高的三种反演模型进一步改进。总体上,改进后的三种CDOM反演模型的反演精度与改进前相比均得到较大提高,与改进前模型的反演精度评价相同点在于,基于参考波段726nm建立的CDOM反演模型的反演精度同样最高。同时结合改进后的Sg反演模型对CDOM吸收光谱进行参数化,结果显示其反演精度随着波段的增加逐渐降低。
  • 【期刊】 山仔水库间隙水不同分子质量CDOM来源及分布规律

    刊名:福建师范大学学报(自然科学版) 作者:孙启元 ; 江娟 ; 吴春山 ; 王菲凤 ; 吴延培 关键词:有色溶解性有机质(CDOM) ; 沉积物间隙水 ; 不同分子质量 ; 三维荧光光谱 ; 山仔水库 机构:福建师范大学环境科学与工程学院福建师范大学环境科学研究所福建师范大学环境技术发展与工程设计所 ; 福建师范大学环境科学与工程学院福建师范大学环境科学研究所福建师范大学环境技术发展与工程设计所 年份:2017
    摘要:选择福州山仔水库沉积物间隙水中不同分子质量的有色溶解性有机质(CDOM)为研究对象,基于吸收和荧光光谱并结合平行因子分析法(PARAFAC),研究水库沉积物间隙水中不同分子质量CDOM的来源和分布规律.结果表明,间隙水中不同分子质量CDOM的分布规律与总量的分布总体一致.沉积物间隙水中CDOM的主要成分是腐殖化程度中等的陆源可见光富里酸.水面开阔的库区有利于陆源有机质沉降到库底并释放到间隙水中.库区间隙水中CDOM总量大小依次为水库中游>坝前>水库上游.水库开阔区域对分子质量5~10 ku CDOM的截留效应显著,导致坝前沉积物间隙水中该分子质量级别的CDOM含量相对较低.
  • 【期刊】 青岛近岸、东海海水CDOM特性及一氧化碳光产生研究

    刊名:中国环境科学 作者:张东妮 ; 陆小兰 ; 彭彤 ; 赵保振 ; 刘春颖 关键词:一氧化碳 ; 有色溶解有机物 ; 光谱斜率 ; 表观量子产率 机构:中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室 ; 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室 年份:2015
    摘要:研究了青岛近岸和东海海水中CO的光化学产生,比较了两个不同水域海水中有色溶解有机物(CDOM)的光学特征和CO的表观量子产率.结果表明:青岛近岸海水和东海海水α(355)范围分别为0.381~0.868m-1和0.083~0.427m-1,平均值分别为0.622m-1和0.196m-1,青岛近岸海水α(355)大于东海.其中近岸海水α(355)和Sg表现出良好的相关性,而东海海水这两个参数之间无明显相关性,表现出α(355)和Sg关系的不确定性.α(355)与CO的光致产生速率呈现正相关(R2=0.8188),说明了CDOM光化学降解是CO产生的重要途径.青岛近岸海水CO的表观量子产率高于东海海水,与α(355)具有相同变化规律,说明含有高光学活性物质的CDOM发生光降解反应能更加有效地产生CO.
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