鄱陽湖水域洪季黃色物質的吸收特性研究

(江西中煤建設集團有限公司 江西 南昌 330000)

引言

黃色物質(又稱有色可溶性有機物，簡稱CDOM)是水體不可或缺的一部分，被稱為世界有機碳活性存儲倉庫之一，大部分構成成分是腐質酸、富里酸，其來源是土壤、浮游物等分解產生的物質。例如朱偉健[1]在2008年08月測量的長江口黃色物質的研究中發現CDOM濃度與懸浮泥沙沒有相關性；孔德星[2]在長江口黃色物質的吸收特性的研究中發現CDOM濃度與懸浮泥沙相關性較好(R2=0.73)。從朱偉健及孔德星的研究結果可知長江口黃色物質與懸浮泥沙呈現完全不同的相關性，這表明對長江口黃色物質光學性質的研究還存在著一些不足。目在基于前人研究成果上，對洪季鄱陽湖CDOM的吸收特性進一步研究，為以后的CDOM水色遙感反演研究提供基本的技術支撐，具有重要的理論和實際意義。

一、研究區域與方法

(一)鄱陽湖區域概況

鄱陽湖被稱為中國第一大淡水湖，地理位置在東經115°47'至116°45'，北緯28°22'至29°45'，共有贛江、撫河、信江、饒河、修水五條大江河以及博陽河、漳河等小河水系匯入鄱陽湖，調、積蓄后在湖口灌入長江，構成了全部的鄱陽湖水系。2014年洪季以及2015年洪季在鄱陽湖共布設了75個站點，其中2014年洪季在鄱陽湖主湖區、東部水域及入江通道附近水域測量，2015年洪季主要在鄱陽湖主湖區測量。

(二)樣品采集和測量方法

外業調查成果中，主要收集水面光譜數據(水面輻亮度(Lsw)、天空光輻亮度(Lsky)、灰板輻亮度(Lp))、鄱陽湖水樣數據、測量站點地理位置、水面及天氣情況及當時風速風向等數據。在收集水面光譜數據和水樣數據時時間要保持一致，以防數據因外界條件出現誤差，其中水面光譜數據主要采用水面之上法進行測量，本次測量標準均按照NASA海洋光學規范[3]進行操作。

在船上收集完水樣后現場對水樣過濾處理并進行冷凍保存，其中過濾使用0.2微米的聚碳酸酯濾膜。之后帶回實驗室對樣品恢復常溫操作，再進行光學密度測量與分析，分析儀器使用紫外可見雙光束分光光度計進行測量。

二、結果與分析

(一)洪季黃色物質光譜吸收斜率變化

黃色物質光譜斜率Sg可以一定程度的表示黃色物質的類型和源頭。由式1.2可求出曲線斜率Sg，其中取參考波長λ0為440nm。

ag(λ)=ag(λ0)exp[-Sg(λ-λ0)]

(1.2)

式中λ0是參考波長，ag(λ0)是波長為λ0的吸收系數。通過非線性方法對吸收光譜曲線Sg進行擬合，其采用的波段范圍不同擬合的Sg值也不同。為研究黃色物質光譜吸收斜率Sg擬合受不同波段范圍的影響程度，本文以2014年洪季測量數據為例，對三個窄波范圍和一個長波波段范圍的Sg進行擬合：350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm。如圖2.1可知：

350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm波段擬合出來的Sg變化范圍以及均值分別為0.0148-0.0187nm-1、0.0117-0.0154 nm-1、0.0096-0.0143 nm-1、0.0102-0.0146 nm-1以及0.0165 nm-1、0.0133 nm-1、0.0121nm-1、0.0124 nm-1，其相關性均達到0.95以上。

站點相同波段范圍不同其黃色物質的吸收斜率Sg相差較大，最大可達0.0076 nm-1。

350-450nm以及350-500nm波段范圍的Sg值變化范圍相差不大，與450-550nm、550-650nm兩個波段范圍的Sg值比較，顯示Sg與波長成反比，即Sg變化區域和平均值域隨波長的增加而逐漸減小，這與宋玲玲等的研究結論相似。宋玲玲[4]等在研究淀山湖CDOM吸收特性時發現Sg.300-500要大于Sg.300-750和Sg.501-750。

4)Markager[5]等在淡水湖泊黃色物質光學性質的研究中認為Sg在0.01-0.025 nm-1之間變化，均值是0.0177 nm-1；Davies Colley等對12個內陸湖CDOM光學性質進行研究表明Sg均值在0.0187 nm-1附近波動。

5)在同一湖泊的不同位置、不同時間CDOM的吸收斜率Sg相差較大。參考波長的差異和擬合波段范圍變化不同，其吸收斜率也隨之不同。與前人的研究成果對比，本文的研究結果相對于宋玲玲[4]在2006年調查的淀山湖的吸收斜率大，相對于劉明亮[6]在2008年春季研究的吸收斜率小，和戴永寧[7]以及張運林[8]在2004年夏季研究成果基本一致，這表明鄱陽湖與戴永寧、張運林的研究區域的生態環境相似，其CODM組成成分相似。

三、結論

本文對鄱陽湖洪季CDOM成品進行研究分析，獲取到鄱陽湖CDOM的吸收光譜特性。利用非線性方法擬合不同波段范圍的Sg均值和變化范圍：350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm，結果表明同一站點不同波段范圍上吸收斜率Sg大不相同，最大相差0.0076 nm-1，并且隨著波長的增加，其Sg變化范圍逐漸減小。