研究目的
利用溶解性有机质的荧光特性揭示岩溶含水层中溶解性有机质(DOM)的特征,并理解岩溶关键带中荧光溶解性有机质(FDOM)的地球化学循环过程。
研究成果
该研究成功运用平行因子分析法(PARAFAC)解析了玉符河流域荧光溶解性有机质(FDOM)的特征与组成,揭示了其转化的内在机制与生物地球化学行为。共识别出三类FDOM组分,并将其动态变化与人类活动及岩溶水文地质条件相关联。该研究为理解岩溶含水层中有机质的来源提供了定性示踪手段。
研究不足
该研究受限于荧光光谱和PARAFAC分析的技术约束,以及样品采集和数据分析方法存在优化空间。研究也承认,由于溶解性有机质荧光团成分复杂,难以将特定荧光峰归因于某一种荧光溶解性有机质。
1:实验设计与方法选择:
本研究选取中国北方典型岩溶流域——玉符河流域,采用荧光光谱法与平行因子分析(PARAFAC)技术研究溶解性有机质(DOM)的组成与来源,探究该岩溶流域补给、径流及排泄系统中荧光溶解性有机质(FDOM)的性质与行为特征,解析其转化过程。
2:样品采集与数据来源:
2016年5月根据不同土地利用类型和岩性采集22个地表水与地下水样品,使用无气泡的500毫升塑料瓶封装,用于化学分析与荧光测定。
3:实验仪器与材料清单:
WTW多参数水质仪(WTW multi-3420)用于测定pH值、电导率、温度与溶解氧(DO);便携式浊度仪(HACH 2100Q)测定浊度;岛津UV-2450PC紫外-可见分光光度计获取吸光光谱;日立F-7000荧光分光光度计测定DOM的三维激发-发射矩阵光谱。
4:实验流程与操作步骤:
采集的水样经0.22微米玻璃纤维滤膜过滤后,转移至预先在550°C下煅烧6小时的玻璃瓶中。在200至800纳米波长范围内以1纳米间隔获取吸光光谱,DOM的三维激发-发射矩阵光谱通过日立F-7000荧光分光光度计测定。
5:22微米玻璃纤维滤膜过滤后,转移至预先在550°C下煅烧6小时的玻璃瓶中。在200至800纳米波长范围内以1纳米间隔获取吸光光谱,DOM的三维激发-发射矩阵光谱通过日立F-7000荧光分光光度计测定。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用平行因子分析(PARAFAC)对荧光激发-发射矩阵(EEMs)进行建模,该算法通过交替最小二乘法最小化数据集的残差平方和,以估算EEM的潜在结构。利用Matlab软件中的DOMfluor工具箱实现并验证PARAFAC模型。
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Shimadzu UV-2450PC UV-Vis spectrometer
UV-2450PC
Shimadzu
Obtaining absorbance spectra between 200 and 800 nm at 1-nm intervals
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Hitachi F-7000 fluorescence spectrometer
F-7000
Hitachi
Measuring the three-dimensional excitation-emission matrix spectra of DOM
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WTW muti-3420
muti-3420
WTW
Testing pH, conductivity, temperature, and dissolved oxygen (DO) in situ
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HACH 2100Q
2100Q
HACH
Measuring turbidity in situ
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