厦门湾溶解有机物的三维荧光光谱特征及其来源解析

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1、第３３卷，第２期光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．２，ｐｐ４０４４０８２０１３年２月ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓＦｅｂｒｕａｒｙ，２０１３厦门湾溶解有机物的三维荧光光谱特征及其来源解析林辉１，２，郭卫东１，徐静１，胡明辉１１．厦门大学海洋与地球学院，福建厦门３６１００５２．国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门３６１００５摘要利用三维荧光光谱平行因子分析（ＥＥＭＰＡＲＡＦＡＣ）技术，研究了２００９年春、秋季厦门湾有色溶解有机物（ＣＤＯＭ）的荧光组分特征，并利用主成分分析方法对影响该海域ＣＤＯＭ分布的主控因素及其相对贡献进行了解析。厦门湾ＣＤＯＭ中含有３

2、个类腐殖质荧光组分（Ｃ１，Ｃ２和Ｃ５）及２个类蛋白质组分（Ｃ３和Ｃ４）。所有类腐殖质组分之间、以及所有类蛋白质组分之间均有很好的相关性，表明同一类型的荧光组分具有相似的来源属性及地球化学行为。类腐殖质组分的高值区分布在九龙江河口区上游，而类蛋白质组分的高值区则位于厦门西海域北部，低值区都位于东部的厦金海域。排污口附近的局部海域存在污染输入的贡献。对荧光组分进行的主成分分析结果显示，陆源径流输入是厦门湾水体中ＣＤＯＭ荧光组分的主要来源；海区现场生物活动的贡献不大。这表明对ＰＡＲＡＦＡＣ识别的荧光组分进行主成分分析，有助于实现对水环境中ＣＤＯＭ的不同来源及其相对贡献率的定量解析。关键词有色溶解有

3、机物；三维荧光光谱；平行因子分析；来源解析；厦门湾中图分类号：Ｏ６５７．３文献标识码：Ａ犇犗犐：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５９３（２０１３）０２０４０４０５域富营养化程度都较高［１０］，水华事件时有发生［１２］，个别区引言域还受到城市生活污水输入的直接影响，因此该海域ＣＤＯＭ的来源比较复杂。基于此，利用三维荧光光谱（ＥＥＭｓ）并结有色溶解有机物（ＣＤＯＭ）是溶解性有机物（ＤＯＭ）贮库合平行因子分析（ＰＡＲＡＦＡＣ）手段，研究了２００９年春、秋季的重要组成部分［１］，其来源、迁移与转化过程直接影响了水厦门湾水体中ＣＤＯＭ的荧光组分特征及其分布趋势，利用环境中碳的循环特征及储

4、存能力。ＣＤＯＭ对太阳辐射的紫外主成分分析手段探讨了影响该海域ＣＤＯＭ分布的主要控制和可见光具有很强的吸收能力［２］，这种作用对表层水生态系因素，并定量估算了各因素的相对贡献。统的初级生产力以及生态系统的结构和功能有显著影响。在河口近海海域，陆源输入是控制ＣＤＯＭ分布的主要因素［１，３５］，但在富营养化及受人类活动影响显著的海域，生物活动、污染输入的贡献也不可忽视［６，７］。此外，混合过程、光降解、生物降解以及絮凝作用等都会对ＣＤＯＭ的分布状况产生影响［３，８，９］。但是，目前对影响ＣＤＯＭ时空分布的控制因素的探讨大多以定性为主，很难区分不同主控因素的相对影响程度。因此，探究近海海域ＣＤＯ

5、Ｍ中不同性质组分的动态变化趋势，并利用化学计量学方法对ＣＤＯＭ的不同来源进行定量解析具有重要意义。厦门湾包括九龙江河口区、厦门西海域及东部的同安犉犻犵１犛犪犿狆犾犻狀犵狊狋犪狋犻狅狀狊犻狀犡犻犪犿犲狀犅犪狔湾、大嶝海域等［１０］，九龙江的径流输入是该海湾ＣＤＯＭ的主要外部来源［５，９，１１］。除东部的大嶝海域外，其余大部分海收稿日期：２０１２０６１８，修订日期：２０１２１０１１基金项目：国家海洋局第三海洋研究所基本科研业务费专项资金项目（海三科２００９００７）和国家自然科学基金项目（４１２７６０６４，４０７７６０４１）资助作者简介：林辉，１９７４年生，国家海洋局第三海洋研究所教授级

6、高级工程师ｅｍａｉｌ：ｌｉｎｈｕｉ＿ｈｙｓｓ＠１６３．ｃｏｍ通讯联系人ｅｍａｉｌ：ｗｄｇｕｏ＠ｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ第２期光谱学与光谱分析４０５维荧光光谱进行模拟［９，１４］，利用折半分析来验证分析结果的１实验部分可靠性，各组分的丰度以最大荧光强度犉ｍａｘ（ＲＵ，Ｒａｍａｎ单位）来表示［１２，１５］。１１样品采集２００９年５月，１０—１１月在厦门湾各海域２１个站进行了２结果与讨论现场采样（图１）。当站位水深＞５ｍ时，同时采集表层（０．５２１荧光组分特征ｍ）和底层（离底２．０ｍ）水样；当站位水深≤５ｍ时仅采集表根据ＰＡＲＡＦＡＣ模型鉴别出厦门湾海域共有５个荧光层水样。采集的水样用０．２

7、μｍＭｉｌｌｉｐｏｒｅ聚碳酸酯滤膜过滤，组分（图２），包括３个类腐殖质组分（Ｃ１，Ｃ２和Ｃ５）及２个类弃去初始滤液，收集后续滤液用于ＣＤＯＭ三维荧光光谱分蛋白质组分（Ｃ３和Ｃ４）。组分Ｃ１（２５０，３４５／４５４ｎｍ）的２个荧析。光峰对应于传统寻峰法指认的Ａ／Ｃ峰，被认为是典型的“陆１２三维荧光光谱测定及数据处理源”类腐殖质组分［１５，１６］，与在九龙江口台湾海峡海域识别出三维荧光光谱采用ＣａｒｙＥｃｌｉ