應(yīng)用固體表面三維熒光技術(shù)研究湖泊底泥有機(jī)質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征

韓 秀， 宋永會(huì)*， 張廣彩， 言宗騁， 靳方園， 于會(huì)彬

1. 遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院， 遼寧 沈陽 110036 2. 中國環(huán)境科學(xué)研究院流域水環(huán)境污染綜合治理研究中心， 北京 100012

引 言

熒光由單個(gè)分子或結(jié)構(gòu)中的共軛剛性系統(tǒng)發(fā)出， 當(dāng)物質(zhì)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)時(shí)， 熒光仍然存在[1]。 目前， 三維熒光光譜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于湖泊底泥溶解性有機(jī)質(zhì)(dissolved organic matter, DOM)及腐殖酸的研究， 但DOM與腐殖酸不能代表底泥的全部有機(jī)質(zhì)， 因此該方法存在一定局限性[2-3]。 近年來， 國際上出現(xiàn)了直接用固體熒光技術(shù)研究有機(jī)質(zhì)的方法， Albrecht[4]等通過固相熒光光譜識(shí)別了堆肥樣品的不同成熟階段； Pan[5]等通過河套灌區(qū)不同類型土壤的固體表面三維熒光光譜， 揭示了土壤有機(jī)質(zhì)的空間分布。 在國內(nèi)， 直接利用固體表面三維熒光技術(shù)對湖泊底泥有機(jī)質(zhì)的研究尚未見報(bào)道。

烏梁素海作為我國最大的農(nóng)田退水湖泊， 是河套灌區(qū)灌排水系的重要組成部分。 近年來， 由于工農(nóng)業(yè)的發(fā)展， 工業(yè)廢水、 生活污水隨農(nóng)田退水排入烏梁素海， 導(dǎo)致湖區(qū)內(nèi)源污染嚴(yán)重。 本研究利用固體表面三維熒光技術(shù)， 結(jié)合平行因子(parallel factor analysis, PARAFAC)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法， 研究烏梁素海底泥有機(jī)質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征， 提取熒光組分， 識(shí)別關(guān)鍵因子， 揭示有機(jī)組分空間分布規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品采集

2018年9月， 根據(jù)烏梁素海污染源分布及水動(dòng)力特征， 采集10個(gè)表層底泥樣品(圖1)。 湖區(qū)北部為人工葦田， 未設(shè)置采樣點(diǎn)。 1#位于東北部明水區(qū)， 2#位于總排與八排入湖口附近， 1#和2#位于湖區(qū)北部， 污染較嚴(yán)重。……