三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析在大遼河溶解有機(jī)質(zhì)研究中的應(yīng)用.pdf

1、本文圍繞大遼河及其河口區(qū)豐水期和平水期兩個采樣季水樣展開溶解有機(jī)質(zhì)(DOM)的研究。應(yīng)用三維熒光光譜(EEMs)結(jié)合平行因子分析（PARAFAC），相關(guān)光學(xué)指數(shù)，主成分分析(PCA)來研究季節(jié)、水文條件、環(huán)境過程對溶解有機(jī)質(zhì)動力學(xué)的影響，從時間和空間的角度連續(xù)分析該水域的溶解有機(jī)質(zhì)特征，并通過水樣存放條件驗證PARAFAC模型穩(wěn)定性?，F(xiàn)場測定結(jié)合實驗室模擬UVA光照實驗，深入探討陸源輸入，微生物作用，光降解和人類活動的復(fù)雜性對DOM熒光

2、強(qiáng)度的影響。為了進(jìn)一步理解DOM在環(huán)境過程中的變化，建立模型化合物實驗，分析UVA光照作用下，熒光溶解有機(jī)質(zhì)(FDOM)中常見熒光組分色氨酸(Try)的標(biāo)準(zhǔn)物與天然有機(jī)質(zhì)(NOM)標(biāo)準(zhǔn)物的相互作用。本文的研究成果包括以下三個方面:
　　（一）對大遼河及其河口區(qū)兩個不同采樣季表層水樣分析，將兩個PARAFAC模型得到的FDOM組分(C1-C6 vs.P1-P5)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn):在每個季節(jié)，一些陸源類腐殖質(zhì)組分（豐水期C3-C5或者平水

3、期P2-P4）動力學(xué)過程，主要由同樣的環(huán)境過程控制。另外，UVA光照實驗表明:除了主要環(huán)境過程，太陽的紫外輻射可能是影響FDOM組分的第二個重要過程。這個發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了PARAFAC模型和光照實驗的結(jié)合，對河流及其河口區(qū)，陸源類腐殖質(zhì)動力學(xué)研究的有效性。另外，在UVA光照實驗中，DOM發(fā)生光降解釋放銨氮這一過程也被實驗所證實。
　　（二）大遼河及其河口區(qū)豐水期和平水期水樣保存9個月后的PARAFAC模型，分別與初始水樣PARAFAC模

4、型對比，發(fā)現(xiàn)光譜形狀和組分保持一致，組分熒光強(qiáng)度有所差異，沒有新類型的FDOM組分產(chǎn)生;DOC基本沒有明顯變化說明好氧微生物的呼吸作用很弱。豐水期水樣保存9個月后腐殖化指數(shù)(HIX)和生物源指數(shù)(BIX)與保存前相比均基本不變，說明保存后水樣的熒光指紋仍可以代表水樣的原始狀態(tài)。另外，豐水期水樣保存后，水樣平均吸光度降低，與分子量有關(guān)的光學(xué)指數(shù)光譜斜率S275-295升高，說明保存后分子量會降低。與芳香性有關(guān)的比紫外吸收系數(shù)SUVA254

5、值降低;而平水期水樣保存9個月后腐殖化指數(shù)(HIX)增加，生物源指數(shù)(BIX)與保存前相比基本不變，吸光度基本不變，S275-295降低，SUVA254基本不變，說明分子量增加，但芳香性沒有發(fā)生變化。實驗證實了水樣經(jīng)0.45μm膜(Millipore)過濾，避光4℃條件下，保存9個月后PARAFAC模型仍穩(wěn)定。
　　（三）實驗室模擬UVA光照模型化合物Try-NOM體系，分別以單獨光照色氨酸或NOM溶液作為對照實驗，利用EEMs結(jié)

6、合PARAFAC方法確定FDOM組分，分析熒光信號變化，研究UVA誘導(dǎo)下，色氨酸與NOM的相互作用。結(jié)果表明:單獨光照色氨酸確定了兩個組分:純色氨酸C1和類腐殖質(zhì)C2;單獨光照NOM確定兩個類腐殖質(zhì)組分HS-1和HS-2;混合后應(yīng)用兩種PARAFAC模型:一種為未提前假定組分和光譜特征的PARAFAC，確定了三個組分為C1，C2和不同于HS-1和HS-2的新類腐殖質(zhì)組分HS-3;另一種是將之前已確定組分的單獨色氨酸和NOM溶液結(jié)合為復(fù)合