河-海界面多源混合下DOM生物可利用性的激发效应

The microbial utilization and transformation of dissolved organic matter (DOM) plays important roles in aquatic biogeochemistry and ecosystem function. The priming effect of labile DOM on the bioavailability of refractory DOM in aquatic environments is increasingly recognized as a critical mechanism. Based on the strong mixing of DOM from multiple sources and with different bioavailability at the river-coast interface, this project selects the lower Minjiang river-estuary-coastal system as a typical area, and investigates the DOM dynamics and the priming effect using field investigation, laboratory incubation, and a series of analytical methods such as fluorescence EEMs-PARAFAC. This study will examine the spatial and temporal variations of the DOM quantity, spectral characteristics and bioavailability at the interface, and reveal the underlying factors. The priming effects of labile DOM from typical sources (seawater, rainwater, fresh plants, leaf litter, and wastewater) on more refractory river DOM will be further tested for the first time. The effects of labile DOM composition on the priming effect and the roles of priming effect in the spatial and temporal variations of DOM bioavailability at the interface will be further studied. The results will provide scientific basis for assessing the priming effect during the mixing of multiple sources at the river-coast interface, for revealing the underlying mechanisms, and for better understanding the microbial utilization and transformation of DOM at the interface under the influences of typical processes including the seawater-freshwater mixing, rainfall event, and anthropogenic pollution.

溶解有机质（DOM）的微生物利用与转化在水环境的生物地球化学与生态环境中起着重要作用。水环境中活泼DOM对惰性DOM生物可利用性的激发效应是日益受到关注的一个重要机制。本项目根据河-海界面上各种不同来源与活性的DOM混合显著的特点，选取闽江下游-河口-近海体系为典型研究对象，综合运用现场调查、实验室培养和EEMs-PARAFAC等方法，分析闽江河-海界面DOM含量、光谱学特征与生物可利用性的时空变化特征与影响因素；首次研究海洋、雨水、新鲜植物、枯枝落叶层、污水等各种典型来源的活泼DOM对河流惰性DOM的激发效应；进一步分析活泼DOM的化学组成特征对激发效应的影响，并研究激发效应在河-海界面DOM生物可利用性的时空变化中的作用。本课题将为河-海界面多源混合下的激发效应评估及其机制分析提供科学依据，深化理解海水-淡水混合、降雨事件及人为污染等典型过程作用下河-海界面DOM的微生物利用转化机制。

溶解有机质（DOM）的微生物利用与转化不仅是碳循环和其它生源要素循环的重要过程，也对水生态系统具有重要意义。DOM的微生物利用与转化受到DOM浓度、化学组成和环境因子的共同影响，活泼DOM对惰性DOM微生物降解的激发效应是日益受到关注的重要机制。河-海界面汇集了各种典型DOM来源的输入，其中既包含易降解的活泼组分，也包含难降解的惰性组分，是研究激发效应的典型区域。本项目以闽江河-海界面为研究对象，研究了DOM含量、化学组成与生物可利用性的空间分布、季节变化特征及其影响因素，分析了雨水、新鲜植物、枯枝落叶层、污水、河水、海洋等各种典型来源的DOM在化学组成特征和生物可利用性上的差异，探讨了各种活泼DOM对老化后的河流惰性DOM的激发效应。研究结果发现，闽江的溶解有机碳（DOC）输出通量是台湾海峡的最大河流源，其中72%分布在春季和夏季；在夏季强降雨冲刷作用下，陆源芳香性和高分子量有机组分的输出显著加强；在河-海界面DOM化学组成的季节变化与环境条件的共同作用下，DOM的光降解和微生物降解过程在夏季更加强烈。降雨的DOC浓度呈现显著的季节变化，受到盛行季风、降雨量和空气质量的显著影响，其沉降通量是区域碳循环的重要环节；光谱学技术不仅可用于估算雨水DOC浓度，也可用于揭示雨水DOM的化学组成特征并示踪其来源。雨水、新鲜植物、枯枝落叶、污水、海水和河水等典型DOM样品在化学组成特征和生物可利用性上存在显著的差异，其中植物源DOM的腐殖化程度最低而生物可利用性最高，枯枝落叶层则相反；大部分活泼DOC对老化后的河流惰性DOC的激发效应较小，但在个别实验组观测到显著的正激发效应，而污水的输入可导致较显著的DOC负激发效应；此外，激发效应对有色溶解有机物和部分荧光组分的影响有限，而对其它荧光组分的影响较显著，受到不同组分之间的差异和活泼DOM来源的共同影响。项目研究结果为评估河-海界面多源混合下的激发效应提供了科学依据，有助于深化理解河-海界面DOM的微生物利用转化机制。