基于光谱吸收、三维荧光、碳同位素研究太湖CDOM组成特征及来源

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。

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。