東北地理所在湖泊溶解性有機物（DOM）光學(xué)特性研究中取得新進展
城市水體作為獨特的自然景觀為城市居民生活，水生態(tài)平衡，經(jīng)濟及工商業(yè)發(fā)展提供多種功能性服務(wù)。近年來，隨著我國城市人口和經(jīng)濟的快速增長，各大中城市建成區(qū)面積迅速擴大，陸源人為干擾活動加劇，城市水體的承載力遠超負荷，水體污染及富營養(yǎng)問題嚴峻，嚴重影響城市水體生態(tài)健康和流域居民的生活質(zhì)量。溶解性有機物（DOM）作為水體中一種極其復(fù)雜的混合物，通常用于表征水生生態(tài)系統(tǒng)中有機質(zhì)的含量、水質(zhì)狀況及水體所受內(nèi)外源的影響。因此，針對城市水體開展DOM濃度及組分的時空變化研究迫在眉睫，以期闡釋人類活動及城市擴張對水體DOM的影響機制。
由于DOM的組分復(fù)雜且難以分離，目前多使用光譜代理參數(shù)如某波段的吸收系數(shù)aCDOM(440)、光譜斜率S275-295、M值及特征吸收SUVA（254）來表征其濃度，指示其來源、芳香性和分子量大小。近年來，隨著三維熒光技術(shù)（EEMs）及其譜圖識別技術(shù)的發(fā)展，為識別DOM組分開辟了新思路。先后出現(xiàn)了尋峰法、平行因子法（PARAFAC）、面積積分法（FRI）來識別DOM的組分并確定其來源。因此，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)境遙感學(xué)科組的科研人員自2015年至2018年長達四年時間，定點監(jiān)測采集了長春市區(qū)內(nèi)15個城市水體及8個周邊非城市水體，共計獲取398個實測DOM數(shù)據(jù)，借助三維熒光及平行因子技術(shù)對比分析了城市水體DOM的光學(xué)及組分特征，追溯了其來源，同時研究了DOM的年內(nèi)季節(jié)變化及年際變化。研究結(jié)果表明，城市水體和非城市水體DOM均受陸源輸入影響較大，其中城市水體水質(zhì)較差多呈現(xiàn)富營養(yǎng)化，且城市水體DOM濃度明顯高于非城市水體（11.12 ± 5.36 mg L-1 > 7.46 ± 2.62 mg L-1），其蛋白類組分豐度也明顯高于非城市水體（26% > 21.3%）。此外，我們還發(fā)現(xiàn)DOM在夏季具有較高濃度由于其強降雨和藻類生長的雙重作用，且隨著城市建成區(qū)面積的擴張DOM濃度也略有升高，這些發(fā)現(xiàn)填補了城市范圍內(nèi)水-陸相互作用下的DOM特征及變化研究的空白，也說明城市水體受到人為因素干擾已日趨惡化，在此呼吁廣大居民應(yīng)提高環(huán)保意識，守護我們的藍天綠水，同時本研究也為城市水環(huán)境監(jiān)測和管理提供了技術(shù)支撐。
該研究成果發(fā)表在國際期刊Chemosphere上，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士研究生呂麗麗為第一作者，宋開山研究員為通訊作者。
該研究得到了國家重點計劃課題（2019YFC0409105）和國家自然科學(xué)基金重點項目（41730104）等共同資助。
圖1.三維熒光平行因子法識別的DOM組分及其在城市和非城市水體中的分布
圖2. 城市水體DOM的組分、濃度的年內(nèi)季節(jié)變化及年際變化
論文信息如下：
Lili Lyu, Ge Liu, Yingxin Shang, Zhidan Wen, Junbin Hou,Kaishan Song*. Characterization of Dissolved Organic Matter (DOM) in an urbanized watershed using spectroscopic analysis. Chemosphere, 2021, 130210.
鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130210
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