周村水库溶解性有机物的时空变化规律研究

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周村水库位于淮河流域运河水系西伽河上游,处于中纬度亚热带大陆性季风气候区,是枣庄市主要的城市供水水源地。本研究为了探究亚热带水源水体溶解性有机物的时空变化规律并探讨其潜在来源,于2015年8月和2015年12月分别采集了周村水库24个表层水样,同时于2015年12月采集了金盆水库的14个表层水样进行对比。另外,在2015年7月~2016年6月对枣庄市水源水库周村水库坝前最深点进行了10次分层采样,对水体溶解性有机物进行了原位检测。论文的主要成果和结论如下:(1)根据CDOM的吸收光谱特征及采样点分布,周村水库可划分为主库区、过渡区及入库口三个特征水域。从入库口到主库区CDOM的吸收系数依次递减,S值依次递增,说明该区域CDOM的组成及来源存在差异。分析发现波段240~500nm的S值与CDOM吸收系数和比吸收系数呈现极显著负相关(R2=0.98 and 0.88),有助于建立a(355)的估测模型。同时a(355)与aph(440)存在极显著正线性相关表明浮游植物的新陈代谢是夏季CDOM的潜在来源。(2)利用平行因子的方法解析出夏季周村水库水体中存在类富里酸荧光组分C1(260,350/420 nm)、类蛋白荧光组分C2(280/360 nm)和类腐殖酸组分C3(270,390/530 nm)。各组分在周村水库平面上分布均匀,但入库口组分的荧光强度相对较高。计算分析DOM的荧光特征指数FI、BIX、HIX以及β:α,并且结合了主成分分析的结果,综合表明周村水库DOM以自生源为主,内源对DOM贡献率高达70.96%,但是径流对水库水体DOM的贡献也不容忽视。(3)通过对两个混合型水库表层水体DOM的紫外吸收光谱与荧光光谱分析对比得出,两个水库水体均存在长波类腐殖质(350/460 nm)、可见类富里酸(335/410 nm)和类蛋白(260,285/360 nm),但其荧光强度及构成比例存在显著差异。结合各项荧光特征指数的综合性对比表明:冬季,周边用地以耕地、畜牧、居民用地为主的周村水库,其DOM的来源以内源为主;沿岸以森林生态系统为主的金盆水库,其DOM源于混合输入。由此可见,混合型水库水文条件及沿岸生态环境特征会对水体中的DOM造成影响。(4)对垂向水样进行平行因子分析,其结果显示水体中存在长波类腐殖质(350/460 nm)、可见类富里酸(335/410 nm)和类蛋白(260,285/360 nm)三个组分。组分在空间分布上全年没出现明显的分层现象,但从时间分布可以发现,长波类腐殖质的荧光强度夏季最大;可见类富里酸秋季最大;类蛋白的荧光强度冬季最低。另外,分析了垂向水样中的叶绿素含量、DOC、氮磷营养盐以及各类碳水化合物浓度。结果显示:硝氮、总氮以及溶解性总氮是影响DOC的重要因素;周村水库水体中多糖和单糖中的碳元素占DOC平均比例分别为7.2%和3.6%;叶绿素浓度与DOC不具有显著相关性,表明溶解性有机碳与各类碳水化合物的来源除浮游植物的新陈代谢外,有部分来自于陆源输入。
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