黄渤海夏秋季有色溶解有机物(CDOM)的分布特征及季节变化的研究

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有色溶解有机物(CDOM)是海洋溶解有机物的主要成分,研究CDOM对海洋碳循环、海洋环境保护具有重要意义,近年来受到海洋学家的广泛重视。利用三维荧光光谱(EEMs)—平行因子分析(PARAFAC)技术研究夏秋季黄渤海有色溶解有机物(CDOM)的荧光成分组成、分布特征及来源等,主要结果如下:1、通过EEMs-PARAFAC技术鉴别出黄渤海夏秋季水体及间隙水中有4种荧光组分:3个类腐殖质组分C1((275) 365/420)、C2(3252/395)、C3 ((260) 395/515 nm),1个类蛋白质组分C4(280/345 nm)。2、从水平分布可以看出,CDOM四个组分的荧光分布均呈现类似模式,即由近岸向远岸逐渐减小,尤其以渤海西南部黄河入海口处的荧光强度值最高,其次山东半岛东南部、海州湾、江苏盐城沿岸均出现荧光强度的高值区,与盐度的低值区相吻合,表明陆源输入为其主要来源,同时在这些区域也出现叶绿素a的高值区,这些区域受陆源输入和人类活动影响显著,营养盐丰富,造成浮游植物大量生长,但相对于陆源输入来说浮游植物对CDOM的影响较小。在受陆源输入影响严重的区域,夏季荧光强度值高于秋季,且秋季高值区出现区域相对于夏季南移并且近岸高值范围有所缩小,这主要归因于秋季盛行偏北风,且沿岸流势力较强,将高浓度CDOM限制在近岸,不能向外扩展。从垂直分布上看,CDOM在近岸表中层均出现高值,对应盐度的低值与叶绿素a的高值,表明在近岸区域表中层,陆源输入以及人类活动为CDOM的主要来源,在远岸的表中层也出现C2、C4的高值区,与叶绿素a的高值相吻合,说明C2、C4除受陆源和人类活动的影响外,浮游植物的贡献同样不可忽略。在近岸区域底层,也出现CDOM高值区,这与底层沉积物的再悬浮有关,使得间隙水中高浓度的CDOM释放进入底层水体,引起底层水体CDOM增多。秋季水深较浅的地区,垂向分布较均匀,夏季分层现象严重,这与夏季海水稳定度大,不易混合有关。对盐度与各组分相对含量(P。)的相关性分析表明,P1、P2随盐度的增加基本不变或有所减小,C1、C2除受陆源输入的影响外,在低盐区域还与其他过程有关,如底层沉积物的再悬浮、人类活动等;P3随盐度的增加基本不变,表明C3主要来自陆源输入;P4随盐度的增加而增加,说明C4在远岸区域受生物活动的影响明显。3、通过讨论黄渤海CDOM的腐殖化指数(HIX)和生物指数(BIX)的特性以及其与组分之间的关系,来研究黄渤海CDOM各组分的腐殖化程度、稳定性,进而进一步了解该区域CDOM的来源、分子特征等。结果显示,HIX值与荧光强度的分布模式类似,近岸向远岸逐渐减小,且与荧光强度呈现正相关趋势,C3的相关性最强,C4最差,C1、C2介于中间,进一步验证了C3的稳定性最高,分子量最大,在环境中能稳定存在,而C4类蛋白质组分的稳定性差,分子量小等。同时,BIX与荧光强度的关系与HIX正好相反,结果相一致。4、类腐殖质组分C1、C2、C3之间的相关性非常显著,它们之间具有相似的来源和去除途径,而类腐殖质组分与类蛋白质组分C4之间的相关性较差,说明它们的相似性较弱,而C2与C4的相关性强于C1(C3)与C4的相关性,说明C2与C4也具有相似性。5、间隙水CDOM的荧光强度远远高于水体CDOM,且类蛋白质组分的荧光强度在四种组分中是最高的,这主要与生物降解有关,且对比两个季节的CDOM荧光强度发现,秋季的荧光强度值高于夏季,尤以类蛋白质组分高出的比例最高,这可归因于秋季微生物对生物体残骸的分解,产生大量氨基酸,显现类蛋白质荧光。6、对盐度与吸收系数a355作相关性,从水平及垂直分布来看,盐度与吸收系数之间呈现负相关关系,与组分总荧光强度的分布特征类似,并且呈现显著的正相关关系。通过对光谱斜率比的水平垂直分布可以看出,在受陆源输入影响较大的区域,S(350-400)值较高,SR值较低;且从近岸到远岸、从表层到底层,SR值逐渐增大,说明随着受陆源影响势力的减弱,高分子量CDOM减少,小分子量CDOM增加,引起SR值增大。夏季SR值高于秋季,由于夏季光降解强烈,将部分大分子量有机物降解成小分子量有机物,使得小分子量有机物含量增加,并且夏季温度适宜,营养盐丰富,对浮游植物的生长十分有利,使得水体中新生成的CDOM含量升高,引起SR值增大。
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