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利用吸收光谱和荧光EEM-PARAFAC法解析中国东南沿海雨水溶解有机质的特征与生物有效性

DOI:10.1016/j.ecss.2018.11.002 期刊:Estuarine, Coastal and Shelf Science 出版年份:2019 更新时间:2025-09-10 09:29:36
摘要: 雨水将大量溶解性有机质(DOM)从大气输送至淡水和海洋环境,但人们对雨水DOM的化学组成和生物可利用性知之甚少。本研究在中国东南沿海某站点,通过溶解性有机碳(DOC)测定、吸收光谱及荧光激发-发射矩阵-平行因子分析(EEM-PARAFAC),对21场降雨事件的DOM数量、质量及生物可利用性进行了调查。DOC浓度范围为35-457 μM,受盛行季风、降雨量及陆源/人为输入影响。体积加权平均DOC为118 μM,对应雨水DOC通量为1.98 g m?2 yr?1。EEM-PARAFAC识别出四个荧光组分:三个类腐殖质组分(C1-C3)和一个酪氨酸样组分C4。吸收系数(aCDOM(300))及C2-C4荧光强度与DOC显著相关,可用于DOC估算。雨水DOM具有低比紫外吸收(SUVA254)和腐殖化指数(HIX),表明其芳香性和腐殖化程度较低?;贒OM指标的主成分分析(PCA)揭示两个主因子,分别与DOM浓度和腐殖化程度相关。结合气团轨迹分析,PCA成功区分了来自活体植物/本地源、土壤有机质/腐殖物质及海洋源的不同降雨事件。雨水DOM整体生物可利用性较高(50%±19%),其中非发色团组分及C1-C2的可降解性高于其他组分。研究表明,吸收光谱与EEM-PARAFAC结合PCA及气团轨迹分析能有效区分降雨事件并追踪有机物来源,同时揭示了微生物降解对雨水PARAFAC各组分的差异化影响。
作者: Liyang Yang,Wei Chen,Wan-E Zhuang,Qiong Cheng,Wenxin Li,Hui Wang,Weidong Guo,Chen-Tung Arthur Chen,Minghua Liu
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研究概述 实验方案 设备清单

利用吸收光谱和荧光EEM-PARAFAC技术研究中国东南沿海雨水溶解有机质(DOM)的化学组成与生物可利用性。

该研究得出结论:雨水溶解性有机碳(DOC)浓度显著受季风系统季节变化、降雨量以及陆地/人为输入的影响。光学技术结合主成分分析(PCA)和气团轨迹分析,对区分降雨事件及追踪有机物来源具有重要价值。雨水溶解性有机质(DOM)具有较高生物可利用性,表明其在沿海碳循环中的重要性。

该研究的局限性包括:未能完全排除有机溶剂的潜在污染、雨水生物可降解溶解有机碳(BDOC)通量的保守估算,以及需要更多年份的更多样本以降低体积加权溶解有机碳(DOC)的不确定性。

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