三维荧光光谱及平行因子分析法在CDOM研究中的应用_刘笑菡

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1、海洋湖沼通报２０１２年ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＯｃｅａｎｏｌｏｇｙａｎｄＬｉｍｎｏｌｏｇｙ№３三维荧光光谱及平行因子分析法在ＣＤＯＭ＊研究中的应用刘笑菡１，２，张运林１＊，殷燕１，２，时志强１，３（１．中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京２１０００８；２．中国科学院研究生院，北京１０００４９；３．河海大学，江苏南京２１００９８）摘要：文章对有色可溶性有机物（Ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｉｃｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ：ＣＤＯＭ）三维荧光特性的研究进行了综述，指出了三维荧光光

2、谱分析在水体ＣＤＯＭ特性研究中存在的优缺点；阐述了平行因子分析法在水体ＣＤＯＭ研究中的具体应用程序及运用此方法识别得到的水体组分；汇总了当前表征ＣＤＯＭ荧光特性的常用指标；总结了国内外在三维荧光光谱研究水体ＣＤＯＭ特性方面的进展，详述了不同类型水体中ＣＤＯＭ的组分特性、生物地球化学循环的研究热点以及影响ＣＤＯＭ三维荧光光谱特性的一些主要因素；最后，对三维荧光光谱技术在未来的发展及应用进行了展望。关键词：ＣＤＯＭ；三维荧光光谱；平行因子分析法；荧光指数中图分类号：Ｏ６４４文献标识码：Ａ文章编号：１００３－６４８２（

3、２０１２）０３－０１３３－１３ＣＤＯＭ荧光特性；３）ＣＤＯＭ光化学降解；４）引言ＣＤＯＭ和ＤＯＣ的水色遥感。有色可溶性有机物（Ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｉｃｄｉｓ－作为较新兴的研究方法，三维荧光光谱ｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ：ＣＤＯＭ）（俗称黄质）法以及相应的数据分析方法（如平行因子分存在于所有水体中，它是溶解性有机物库的析法）在水体ＣＤＯＭ研究中的应用为广大水［１］重要组成部分。由腐质酸、富里酸、芳烃聚环境研究者提供了新的可能。目前，此方法合物等一系列物质组成，主要是土壤和水生在国内已有应用，但还不够成熟

4、和系统，仍有［２］植物降解的产物。一方面，作为水体中光继续深入探讨的必要。笔者以实际的研究为和有效辐射的重要吸收物质，ＣＤＯＭ对于光背景，参阅大量近期国内外文献，对三维荧光［３，４］线进入水下环境具有重大的影响，并影响光谱法以及平行因子分析法在ＣＤＯＭ研究［５］着生物生产力、化学反应物的形成以及痕中的具体应用现状进行了总结和探讨，以期［６］量金属的迁移和有效性；另一方面，作为溶为相关研究者提供借鉴和参考。解性有机碳库的重要组成部分，其对全球碳１ＣＤＯＭ的三维荧光特性研究方法循环以及气候变化也具有不可忽视的调节作［

5、７］用。当前，水体中ＣＤＯＭ的研究主要集中１．１三维荧光光谱法在水体ＣＤＯＭ研究中在以下４方面：１）ＣＤＯＭ光吸收特性；２）的应用＊基金项目：国家自然科学基金项目（４０９７１２５２，４０８２５００４，４０７３０５２９）；中国科学院知识创新工程项目（ＫＺＣＸ２－ＹＷ－ＱＮ３１２）；国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００９ＺＸ０７１０１－０１３）；江苏省自然科学基金项目（ＢＫ２００９３３６）资助第一作者简介：刘笑菡（１９８８－），女，主要研究方向为水光学及溶解性有机物生物地球化学循环，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉａｏ

6、－ｈａｎ７７６３＠１６３．ｃｏｍ＊通讯作者：Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｌｚｈａｎｇ＠ｎｉｇｌａｓ．ａｃ．ｃｎ收稿日期：２０１１－０７－１１１３４海洋湖沼通报２０１２年水体中的ＣＤＯＭ是一种复杂的多组分发射和吸收的仪器响应还没有一致的标准。混合物，利用普通的荧光分析方法得到的光有研究者运用制造商提供的发射和吸收校正［８］谱信息略显不足，因为传统的荧光发射（激文档，估测３个不同的荧光计：Ｆｌｕｏｒｏｍａｘ－３发）光谱只是在某一个激发（发射）波长下扫荧光计（Ｈｏｒｉｂａ集团ＪｏｂｉｎＹｖｏｎ公司），Ｃａｒｙ［９］描，并不能完整的

7、描述物质的荧光特性。Ｅｃｌｉｐｓｅ荧光计（美国Ｖａｒｉａｎ仪器公司），三维荧光光谱（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ–ＥｍｉｓｓｉｏｎＭａ－ＬＳ５０Ｂ荧光计（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ仪器公司）对于ｔｒｉｃｅｓ：ＥＥＭｓ）是近年来广泛用于研究ＤＯＭ荧光光谱的响应。研究结果显示，尽ＣＤＯＭ组成、来源的一种分析技术。与普通管样品在不同荧光计上的测定结果在校准前的荧光光谱分析方法相比，三维荧光光谱法差异显著，且不同仪器生产商提供的仪器校具有很多优点：普通的荧光光谱分为发射谱准因子有差别，但是经校准后同一样品测定和激发谱，发射谱的荧光强

8、度是发射波长的的荧光谱图的重叠度提高。因而，根据同一函数Ｉ＝ｆ（λｅｍ）；激发谱的荧光强度是激发资料组ＤＯＭ荧光数据趋势得出的结论，不［１５］波长的函数Ｉ＝ｆ（λｅｘ）；而三维荧光光谱的受所使用的仪器种类的影响。强度则是激发波长和发射波长的二元函数Ｉ目前，水体ＣＤＯＭ研究中不同研究者对＝ｆ（λｅｘ，λｅｍ）；这种技术的优点在于它能于三维荧光光谱测定的基本参数设置略有差够获