中国环境科学 2014,34(12)：3207~3214 China Environmental Science
新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析
殷 燕1, 吴志旭2, 张运林3*, 刘明亮1, 周永强3, 高玉蓉1, 何剑波1, 虞左明1 (1.杭州市环境保护科学研究院,
浙江 杭州 310014；2. 淳安县环境保护监测站, 浙江 淳安 311700；3. 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 江苏 南京 210008)
摘要：为探讨夏季新安江水库有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱特征、空间分布及潜在来源, 于2013年7月份在新安江水库采集了53个表层水样, 分析了CDOM 吸收系数a (350)、比吸收系数a *(350)和光谱斜率S 值的空间分布规律及CDOM 吸收系数与水质参数的相关关系. 结果表明:通过系统聚类分析, 夏季新安江水库CDOM 吸收系数空间分布可划为3类, 吸收系数大小呈现出A 类区(西北河流区)>B类区(库心区及东北库区)>C类区(西南库区及东南库区) 的规律, 空间分布与CDOM 比吸收系数相似而与S 值相异.CDOM 吸收系数a (350)与叶绿素a(Chla)浓度、浮游植物吸收系数及悬浮物浓度存在极显著性正线性相关, 表明夏季新安江水库CDOM 主要来源于浮游植物新陈代谢及降解产物.
关键词：新安江水库；有色可溶解性有机物；吸收系数；光谱斜率
中图分类号：X132 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2014)12-3207-08
Absorption characteristics and sources analysis of CDOM in Xin'anjiang Reservoir in summer. YIN Yan1, WU Zhi-xu 2, ZHANG Yun-lin3*, LIU Ming-liang1, ZHOU Yong-qiang3, GAO Yu-rong1, HE Jian-bo1, YU Zuo-ming1 (1.Hangzhou Institute of Environmental Science, Hangzhou 310014, China；2.Chunan Environmental Monitoring Station, Hangzhou 311700, China；3.N anjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Science, Nanjing 210008, China). China Environmental Science, 2014,34(12)：3207~3214
Abstract ：To investigate the spectral absorption characteristics, spatial distribution and source of colored dissolved organic matter (CDOM), 53 surface water samples were collected from Xin'anjiang Reservoir in July, 2013. The spatial distribution of CDOM absorption coefficient at 350nm [a (350)], carbon-specific CDOM absorption coefficient [a *(350)], the spectral slope (S ), as well as the relationships between CDOM and water quality parameters were studied. Using hierarchical cluster analysis, we divided a (350) into three districts (A, B, and C districts). a (350) decreased from north western area (A district) to the central reservoir and the north eastern area (B district), and to the south western area and the south eastern area (C district). The distribution pattern of a (350) was similar to the distribution of a *(350) but different from that of S . Significantly positive linear correlations between a (350) and chlorophyll a concentration, phytoplankton absorption coefficient and suspended solids indicated a critical contribution of phytoplankton metabolism and degradation products of CDOM.
Key words：Xin'anjiang Reservoir；colored dissolved organic matter；absorption coefficients；spectral slope
有色可溶性有机物(CDOM)是一类含有类处, 是1959年新安江水库大坝建成后形成的大型蛋白质和腐殖质的荧光物质, 能显著影响水下广深水水库, 同时也是杭州市乃至整个浙江省的重场, 影响水体生物地球化学循环、碳循环[1]. 近几要饮用水源地. 但目前国内水库同样面临着富营 年来, 国内外研究者对CDOM 吸收光谱特性、
收稿日期：2014-02-18
CDOM 组成来源、CDOM 对紫外辐射衰减等进
基金项目：杭州市科技局重大项目(20122513A01);杭州市环保局项
行了大量研究, 但主要集中在富营养湖泊、海洋目(201006);杭州市科技发展计划(20120433B02);国家自然科学基金
-及河口等水域[25]. (41325001);江苏省杰出青年基金项目(BK2012050)
新安江水库地处钱塘江上游与安徽省交界* 责任作者, 研究员, [email protected]
3208 中 国 环 境 科 学 34卷
养化问题, 水质污染日趋严重[6]. 因此研究水库污GF/F膜(0.7μm)过滤后再用Millipore(孔径为染物来源尤为重要. 谷雨等[7]对新安江水库4个0.22μm)膜过滤, 目的是消除水体中悬浮颗粒物站点的CDOM 进行初步分析, 推测CDOM 主要的影响. 采用UV -2550紫外分光光度计测定来源是陆源, 但由于站点较少且只分析了CDOM 200~800nm处的吸光度OD(λ). 采用如下公式计
-与叶绿素a 浓度之间的关系, 并未系统而详尽地算和校正CDOM 的吸收系数[89]:
a ′(λ)=2.303·OD(λ)/r (1) 揭示出CDOM 的主要来源途径. 本文根据夏季新
a (λ)=a ′(λ) -a ′(700) ·λ/700 (2) 安江水库CDOM 吸收系数的空间分布特征和
CDOM 光学参数, 探讨了CDOM 吸收系数与溶解性有机碳(DOC)浓度、叶绿素a 、悬浮物浓度等水质指标之间的相关关系, 以期为今后在新安江水库利用遥感探测光学成分CDOM 的浓度估算提供依据.
1 材料与方法
1.1 研究区域及采样点设置
于2013年7月17~19日, 在新安江水库设置了53个采样站点, 涵盖了新安江各个支流及不同
类型的水域(图1). 采样过程中利用5L 有机玻璃采样器采集表层(0~50cm)水样, 水样采集后放入2.5L 塑料桶中并置于暗室保存, 于当日带回实验室进行过滤预处理, 然后放入冰箱内冷藏、冷冻保存.CDOM 吸收系数、DOC 、叶绿素a(Chla)、悬浮物浓度(SS)、营养盐等指标在野外采样实验结束后2~3d内分析完成.
N ″0′0 5°92N N ″0′04°92 N ″0′03°92118°30′0″E 118°45′0″E 119°0′0″E 119°15′0″E
图1 新安江水库采样点位置
Fig.1 Distribution of sampling sites in Xin'anjiang
Reservoir
1.2 参数测定 CDOM 吸收系数的测定:水样用Whatman 式中:a ′(λ) 和a (λ) 分别为未经过散射校正的波长为λ处的吸收系数和经过散射校正过后的波长
为λ处的吸收系数, 单位为m -1; λ为波长, 单位为nm; r 为光程路径, 单位为m.
由于CDOM 浓度无法直接测定, 一般有采用波长280nm [10-11]、350nm [8,12]、355nm [13]或者
375nm [14]等处的CDOM 吸收系数来表征CDOM 浓度, 为方便与其他文献讨论比较, 本文中采用350nm 处的吸收系数表征CDOM 的浓度.
S 值的确定:CDOM吸收光谱从紫外到可见光随波长的增加大致呈现指数衰减规律, 一般用如下公式来进行表征[14]:
a (λ)=a (λ0)exp[S (λ0-λ)] (3) 式中:λ0为参照波长, nm,一般选取440nm; S 为指
数函数曲线光谱斜率,μm-1; 本文采用最小二乘法对240~500nm之间波段进行非线性拟合, 得到不同的S 值.
DOC 浓度测定:水样经灼烧过后的Whatman
GF/F膜过滤, 将过滤好后的水样置于TOC 分析
仪(TOC-L CN200,岛津) 测定DOC 浓度, mg/L.
由此CDOM 比吸收系数可以表示为[15]: a *(λ)=a (λ)/DOC (4) 式中:a *(λ) 和a (λ) 分别为波长为λ处的CDOM 比吸
收系数和吸收系数, 单位分别为L/(mgC·m)和m -1.
Chla 浓度的测定采用热乙醇法, 利用UV2550紫外分光光度仪测定[16]; 总氮(TN)、总磷(TP)的测定均参照《湖泊富营养化调查规
范》[17]. 悬浮物浓度的测定方法采用灼烧称重法
测定[18]. 浮游植物吸收系数(a ph (λ)) 采用定量滤膜
技术QFT(Quantitative Filter Technique)[19]得到,
本文中采用440nm 处的吸收系数, a ph (440)表征
浮游植物吸收系数.
1.3 分析与统计
12期 殷 燕等：新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析 3209
29°50′0″N
2 结果与讨论
2.1 CDOM 光谱吸收特征及空间分布
夏季新安江水库各站点CDOM 吸收光谱形状呈现出高度一致性, 从可见光波段到紫外光波段吸收系数呈现指数增长的趋势(图2). 为更好分析新安江水库不同水域及流域CDOM 的空间变化规律, 本文对53个站点CDOM 浓度值[a (350)]进行系统聚类分析(Hierarchical Cluster Analysis)得到了3类较稳定的空间分布. 其中, 西北河流区9#~15#站点为一类(简称A 类区). 整个新安江水库中心库区16#~22#、53#站点及东北库区1#~8#站点为一类(简称B 类区). 西南库区及东南库区23#~52#站点为一类(简称C 类区).
12 10 吸收系数(m )
1-
29°30′0″N
运用SPSS16.0软件进行数据统计分析, 包括聚类分析、方差分析、样本平均值和标准差等. 显著性水平为:P 0.05为不相关. 利用Origin7.5软件进行相关分析作图,Arcgis9.3软件作CDOM 浓度等指标的空间分布的等值线图.
a (350)(m-1)
0.45~0.54 0.55~0.63 0.64~0.72 0.73~0.81 0.82~0.91 0.92~1.00 1.01~1.09 1.10~1.18 1.19~1.27 1.28~1.36 1.37~1.45 1.46~1.54 1.55~1.63 1.64~1.73 1.74~1.82
N
29°40′0″N
118°30′0″E 29°50′0″N
118°45′0″E
510
20km
a
119°0′0″E 119°15′0″E
N
DOC(mg/L)
1.205~1.251 1.252~1.298 1.299~1.344 1.345~1.391 1.392~1.438 1.439~1.484 1.485~1.531 1.532~1.577 1.578~1.624 1.625~1.671 1.672~1.717 1.718~1.764 1.765~1.810 1.811~1.857 1.858~1.904
29°30′0″N 29°40′0″N
118°30′0″E
118°45′0″E
51020km
b
119°0′0″E 119°15′0″E
图3 夏季新安江水库CDOM 吸收a (350)与DOC 浓度
空间分布
Fig.3 Spatial distribution s of a (350) and DOC concentration
in summer in Xin'anjiang Reservoir
29°50′0″N
a *(350)
[L/(mgC⋅m)]
0.363~0.413 0.414~0.464 0.465~0.514 0.515~0.565 0.566~0.616 0.617~0.666 0.667~0.717 0.718~0.767 0.768~0.818 0.819~0.868 0.869~0.919 0.920~0.969 0.970~1.020 1.021~1.071 1.072~1.121
8 6 4 2 0
N
300 400 500
波长(nm)
600700
29°30′0″N 29°40′0″N
118°30′0″E
118°45′0″E
51020km
119°0′0″E 119°15′0″E
图2 夏季新安江水库CDOM 的光谱吸收系数 Fig.2 Absorption coefficients of CDOM in summer in
Xin'anjiang Reservoir
图4 新安江水库夏季CDOM 比吸收系数a *(350)空间
分布
Fig.4 Spatial distribution s of a *(350) in summer in
全库CDOM 吸收系数a (350)平均值为Xin'anjiang Reservoir
-1-1
(0.95±0.36)m, 变化范围为1.82~0.45m(表1). 相
-由图3a 和表1可见, 夏季新安江水库CDOM 比于天目湖a (350)的(2.32±0.59)m1[8]、石头门水
-库a (375)[20]的(3.99±1.58) m1、云贵高原a (280)[10]吸收系数存在显著的空间分布差异, 大致呈现出如
-的(6.63±5.33)m1, 新安江水库夏季CDOM 浓度下规律:A类区>B类区>C类区. 最大值出现在A 类
区靠近街口的9#站点, 而最小值出现在C 类区靠近处于较低水平.
3210 中 国 环 境 科 学 34卷
茅头尖的31#站点.A 类区是新安江主要的入库地表径流, 占入库总径流量的60%.大量入库径流量的输入携带了部分的CDOM, 使得A 类区CDOM 浓度含量显著高于其他水域, 而且其相应的TN 、TP 、SS 以及Chla 浓度平均值均高于其他水域(表1). 全库DOC 浓度值如表1所示. 从空间分布来看, 高值区位于B 类区的东北库区, 最大值出现在靠近航头岛方向的1#站点; 而低值区则位于C 类区的西南库区, 最小值同样出现在31#站点. 整个库区DOC 浓度呈现出A 、B 类区显著高于C 类区的规律(图3b).
一般用CDOM 比吸收系数a *(λ) 来表征CDOM 对光的吸收能力, 而a *(λ) 随不同的水体而发生变化[21]. 通过对CDOM 比吸收系数空间
分布的差异可区分CDOM 来源和类型. 全库CDOM 比吸收系数a *(350)平均值为(0.614± 0.204)L/(mgC·m),与夏季梅梁湾的值较为一致[21]. 从图4看,CDOM 比吸收系数a *(350)与CDOM 吸收系数a (350)空间分布相似. 对两者进行线性回归分析发现, a *(350)与a (350)存在极显著的正线性相关(图5), 与Kowalczuk 等[15]得到的结果一致, 较高的CDOM 吸收系数对应较高的CDOM 比吸收系数. 单因素方差分析(ANOVA) 发现3类水域其CDOM 比吸收系数a *(350)存在显著差异(P B 类区>C类区, 说明夏季新安江水库各水域CDOM 来源存在显著差异.
表1 CDOM特征波段吸收系数、比吸收系数、S 值、DOC 浓度及其他水质参数
Table 1 Absorption, DOC-specific absorption coefficients, S values, DOC concentrations and other water quality
parameters
水域
参数
a (350) (m)
-1
DOC (mg/L)
S 240~500 (µm)
-1
a *(350) [L/(mgC·m)]
Chla (µg/L)
SS (mg/L)
TN (mg/L)
TP (mg/L)
a ph (440) (m1)
-
平均值 1.64 1.607 15.24 1.021 10.99 3.94 1.22 0.032 0.287
A 类区
标准差 0.10 0.046 0.22 0.074 2.52 1.61 0.11 0.006 0.048 最大值 1.82 1.650 15.50 1.122 14.06 7.04 1.35 0.040 0.341 最小值 1.52 1.518 14.86 0.920 7.40 2.19 1.08 0.026 0.225 平均值 1.15 1.699 16.75 0.677 4.73 2.53 1.00 0.025 0.147
B 类区
标准差 0.15 0.104 0.46 0.090 1.28 0.57 0.04 0.009 0.040 最大值 1.35 1.904 18.08 0.835 6.49 3.47 1.05 0.038 0.213 最小值 0.79 1.591 16.07 0.474 2.41 1.62 0.89 0.010 0.072 平均值 0.69 1.430 18.14 0.485 2.41 1.42 0.88 0.021 0.070
C 类区
标准差 0.14 0.110 0.67 0.100 0.81 0.28 0.08 0.004 0.020 最大值 1.14 1.700 19.59 0.842 4.05 2.22 1.09 0.028 0.118 最小值 0.45 1.204 16.34 0.363 1.24 0.96 0.72 0.012 0.037 平均值 0.95 1.535 17.34 0.614 4.24 2.09 0.96 0.023 0.122
全库
标准差 0.36 0.160 1.18 0.204 3.11 1.10 0.14 0.007 0.080 最大值 1.82 1.904 19.59 1.122 14.06 7.04 1.35 0.040 0.341 最小值 0.45 1.204 14.86 0.363 1.24 0.96 0.72 0.010 0.037
2.2 指数函数光谱斜率S 值的确定
S 值与CDOM 的组成有关, 且拟合波段选择不同, 其得到的S 值也不同, 与本身的CDOM 浓度
-却无关[2225]. 本文根据CDOM 光谱吸收曲线特征以及结合黄昌春等[25]计算S 值的方法, 分别按如下波段范围:240~500nm、320~500nm、280~ 320nm 以及240~280nm拟合了新安江水库CDOM 吸收系数光谱斜率S 值(图6). 4个波段
53个采样站点的S 值分别为:S 240~500(17.34±
--1.18)μm1、S 320~500(17.85±1.09)μm1、S 280~320
--(26.69±2.96)μm1、S 240~280(32.30±7.30)μm1. 从S 值均值来看, 短波波段的S 值要高于长波波段的
-S 值, S 280~320是S 320~500μm1的1.50倍,CDOM 吸收在短波吸收增强, 这与张运林[26]在太湖研究得到的结论相似. 以夏季新安江240~500nm波段处的S 值为例, 其略低于黄昌春等[25]报道的夏季太湖
12期
-
殷 燕等：新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析 3211
值[(18.50±1.70)µm1]及Jiang 等[20]报道的夏季石
-头门水库值[(19.70±4.90)µm1],而高于Hancke
-等[23]在巴伦支海[(13±3)µm1]、陈欣等[27]在长江
-口[15.4µm1]的值. 但总体上, 均落于Markage
-等[28]报道的淡水湖泊S 值范围(10~25µm1) 之间.
值的区域性差异说明研究区域CDOM 组成及来源存在差异性. 段洪涛等[29]得出较高的S 值对应其水体较低的CDOM 吸收系数和较低的腐殖酸比例.A 类区是新安江主要的来水区, 陆源输入较大的水体由于携带了部分有机成分, 使
]) m ⋅C g m (/L [) 053(a *
0.4 0.6 0.8 1.01.21.4
1.6 1.82.0
a (350)(m-1
)
图5 CDOM吸收系数a (350)与 CDOM比吸收系数
a *(350)线性回归
Fig.5 Linear regression between CDOM absorption coefficient and DOC-specific CDOM absorption
coefficient
) 1m -
µ(值S 5 10 15 20 25303540 4550样点编号
图6 新安江水库不同拟合波段得到的S 值
Fig.6 S values derived from the different fitting bands
ranges in Xin'anjiang Reservoir
从图7可见, S 240~500值空间分布与CDOM 吸收系数a (350)(图3a) 存在显著差异. 由表1得到, S 240~500平均值为C 类区>B类区>A类区. S 240~500存在显著的空间差异(ANOVA).S 240~500最大值19.59µm-1出现的站点为31#站点, 最小值14.86µm-1出现在9#站点, 与CDOM 吸收系数a (350)呈现出相反的趋势. 有研究表明[26-27,29], S 得腐殖酸比例偏大从而导致S 值偏低. 而C 类区中的东南库区是全库唯一出水区, 水量的输出导致其水体中所含黄色物质较少从而得到较高的S 值.
N ″
0′05°N
92S 240~500(μm -1
)
14.86~15.18 N 15.19~15.49 ″015.50~15.81 ′015.82~16.12 416.13~16.44 °916.45~16.75 216.76~17.07 17.08~17.38 17.39~17.70
N 17.71~18.01 ″018.02~18.33 ′018.34~18.64 318.65~18.96 °918.97~19.27 219.28~19.59
51020km
118°30′0″E
118°45′0″E
119°0′0″E 119°15′0″E
图7 新安江水库S 240~500值空间分布
Fig.7 Spatial distributio n o f S 240~500value in Xin'anjiang
Reservoir
目前已有多篇文献报道CDOM 吸收系数与
S 值之间存在显著的负相关[23,30-31]. 本文对不同
拟合波段得到S 值与CDOM 吸收系数a (350)、
比吸收系数a *(350)进行线性回归分析发现, 除
S 240~280与a (350)、a *(350)无显著相关外, S 240~500、S 320~500和S 280~320与a (350) 、a *(350)均存在显著性负相关. 由表2可见, 拟合波段为240~500nm得到的S 值与CDOM 吸收系数、比吸收系数线性回归决定系数分别达到0.95和0.92, 说明两者关系稳定, 对于今后在新安江水库遥感反演CDOM
浓度有重要的意义.
2.3 CDOM来源及与各水质参数之间关系 研究表明DOC 浓度与水体CDOM 吸收系数呈现显著的正相关关系, 可通过测定CDOM 浓
度来反演DOC 浓度[13,15,21,32-33]. 但陈欣等[27]认为
反演关系需建立在特定的区域和季节. 对于夏季
新安江水库全库而言,CDOM 吸收系数与DOC
3212 中 国 环 境 科 学 34卷
浓度、Chla 浓度、TN 、a ph (440)和SS 浓度均存在极显著的正线性相关. 但DOC 浓度与a (350)之间相关性(r = 0.59)远低于Chla 浓度、SS 浓度、TN 、浮游植物吸收系数a ph (440)与a (350)之间的相关性(表3). 从图3来看, 虽然全库CDOM 吸收系数与DOC 浓度大体上呈现出一致的协同变化趋势, 但全库CDOM 吸收系数的高值区位于A 类区, 而DOC 浓度的高值区则位于B 类区的东北库区沿岸带. 为进一步分析影响水体CDOM 吸收系
SS 、数的主导因素, 本文对Chla 浓度与a ph (440)、
TN 进行线性相关分析, 发现夏季Chla 浓度与
SS 、TN 之间存在极显著的线性正相关a ph (440)、(决定系数分别为0.87、0.66、0.68, P
安江水库水体总悬浮物浓度和总氮与CDOM 之间的显著正线性相关主要源于叶绿素a 的影响. 夏季新安江水库CDOM 主要来源于浮游植物降解产物, 与张运林等[21]夏季在梅梁湾研究得出结论一致. 因此本文认为利用遥感探测新安江水库夏季CDOM 浓度从而来估算反演叶绿素a 浓度和浮游植物吸收系数是可行的. 由于DOC 物质组成的复杂性[27,34], 以期通过CDOM 浓度来对陆源DOC 示踪还需要进一步对不同季节新安江水库不同水域CDOM 与DOC 物质构成进行深入研究.
表2 CDOM吸收系数a (350)、比吸收系数a *(350)与不同拟合波段S 值线性回归 Table 2 Linear regressions between spectral slope (S ) value and a (350), a *(350)
参数
S 值拟合波段(nm)
240~500
a (350)与S
320~500 280~320 240~280 240~500
a *(350)与S
320~500 280~320 240~280
回归方程
a (350) = -0.301S 240~500 + 6.183 a (350) = -0.259S 320~500 + 5.587 a (350) = -0.091S 280~320 +3.386 a (350) = -0.003S 240~280 + 1.065 a *(350) = -0.166S 240~500 + 3.506 a (350) = -0.143S 320~500 + 3.178 a (350) = -0.049S 280~320 +1.946 a *(350) = -0.001S 240~280 + 0.673
**
R 2 0.95 0.60 0.55 0.00 0.92 0.59 0.53 0.00
P
表3 a (350)与DOC, Chla , TN, TP, a ph (440), SS相关系数
Table 3 Correlation coefficients between a (350) and DOC, Chla , TN, TP, a ph (440), SS
水域 A 类区
DOC Chla TN TP a ph (440) SS
N
r P r P r P r P r P r P -0.19 0.68 0.88
0.69 0.08 0.03 0.94 0.44 0.32 -0.26 0.58 7
-0.12
0.65 0.51
0.89
0.19 0.48 16 0.78
B 类区 0.23 0.39 0.47 0.07 0.70
C 类区 0.09 0.62 0.29 0.13 0.27 0.15 0.05 0.82 0.35 0.06 0.07 0.72 30
0.45
分区域来看, 新安江水库CDOM 吸收系数与不同水质指标之间的相关性存在显著差异.A 类区CDOM 吸收系数与Chla 浓度呈现极显著的正相关关系, 而与DOC 浓度无显著相关.A 类区Chla 浓度平均值为(10.99±2.52)μg/L,是B 类区的2.32倍、C 类区的4.56倍. 由此表明在新安江水库A 类区CDOM 不仅来自于陆源径流的输入, 更多的则是水体浮游植物新陈代谢和降解对其的贡献. 这与马荣华等[33]对春季东太湖研究所得
结果类似, 而与宋玲玲等[13]对淀山湖所得结果有所不同.B 类区包含了库心区及东北库区, 而东北库区入库径流量只占总径流量的15%.B类区CDOM 吸收系数与TN 、浮游植物吸收系数a ph (440)存在显著性正相关. 由此B 类区CDOM 来源一部分来自于沿岸带径流输入, 一部分来自于浮游植物降解, 一部分来自于上游水体.C 类区为全库唯一出水口, 其CDOM 吸收系数、DOC 及Chla 浓度都很低, 其水体CDOM 主要是来自
12期 殷 燕等：新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析 3213
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于上游来水. 3 结论
3.1 夏季新安江水库CDOM 的空间分布可划
分为3类, 其CDOM 吸收系数a (350)呈现出A 类区(西北河流区)>B类区(库心区及东北库区)>C类区(西南库区及东南库区) 的规律.CDOM 比吸收系数a *(350)空间分布与其相似, 并且a *(350)与a (350)存在极显著的正线性相关.
3.2 S 240~500平均值为C 类区>B类区>A类区, 与CDOM 吸收系数存在显著的空间分布差异. S 240~500与a *(350)和a (350)之间显著性负相关关系对于今后在新安江水库遥感反演CDOM 浓度具有重要的意义.
3.3 CDOM 吸收系数a (350)与Chla 浓度、浮游植物吸收系数及悬浮物浓度存在极显著性正线性相关, 表明夏季新安江水库CDOM 主要来源于浮游植物新陈代谢及降解产物, 部分来源于陆源径流的输入.
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致谢：野外采样工作由中国科学院南京地理与湖泊研究所蒋浩、
王明珠等协助完成, 在此表示感谢.
作者简介：殷 燕(1987-), 女, 江苏江阴人, 硕士, 主要从事水色遥
of Colored Dissolved Organic Matter (CDOM) and Total 感、水生态学研究. 发表论文4篇.
2013年气候变化投资连续第二年缩水
根据国际气候政策中心(Climate Policy Initiative)最新发布的气候融资年度报告,2013年全球应对气候变化的投资连续第二年缩水, 跌至3310亿美元(1美元约合人民币元, 下同), 主要原因是太阳能发电技术成本下降. 该组织警告说, 总体来看, 世界正越来越落后于自己的低碳投资目标.
国际气候政策中心高级主管芭芭拉·布赫纳(Barbara Buchner)说:“我们的分析显示, 全球为(打造) 一个更清洁、更具弹性的经济而投入的资金在减少, 所需融资和实际投资之间的差距越来越大. ”
“政策制定者们正筹备于2015年达成一个新的全球气候协议, 气候融资则是确保世界朝着‘不超过2℃’走下去的一个关键因素. ”她说.
据路透社报道, 这份报告称,2013年私人投资总额达1930亿美元, 比2012年减少了14%(310亿美元); 而来自公共部门的气候资金则持稳在1370亿美元左右.
报告认为, 太阳能光伏发电系统成本下降的影响是积极的, 因为这扩大了太阳能的部署. 相反, 如果不是成本降低,2013年太阳能的部署将导致气候资金流相比2012年增加120亿美元, 而非削减280亿美元.
2013年, 发达国家和发展中国家的气候变化投资几乎相当. 从发达国家流向发展中国家的资金跌至340亿美元, 相比2012年减少了80亿美元, 其中金融机构和私营部门的投资均有所下降.
报告说, 几乎四分之三的投入都留在了本国, 个人投资尤甚, 他们的资金只有10%流向了其他国家.
2013年, 有250亿美元公共投资用于各地的气候变化适应项目, 如极端天气和海平面上升等, 比2012年增加了30亿美元. 但这仅占气候融资总额的7%,91%的资金被用于缓解气候变化或者减排行动.
气候适应投资的匮乏已经成为近期在德国柏林举行的首次绿色气候基金认捐大会的关注焦点. 该基金的目的是要将经费的一半逐渐用于适应性项目, 使更多的资金流向最易受气候变化影响的国家和地区. 目前基金已获得来自30个国家的93亿美元的承诺. 其中最新承诺捐资的国家是加拿大, 大约2.65亿美元的注资额也是所有国家中最高的.
摘自中国环境网
2014-11-26
中国环境科学 2014,34(12)：3207~3214 China Environmental Science
新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析
殷 燕1, 吴志旭2, 张运林3*, 刘明亮1, 周永强3, 高玉蓉1, 何剑波1, 虞左明1 (1.杭州市环境保护科学研究院,
浙江 杭州 310014；2. 淳安县环境保护监测站, 浙江 淳安 311700；3. 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 江苏 南京 210008)
摘要：为探讨夏季新安江水库有色可溶性有机物(CDOM)吸收光谱特征、空间分布及潜在来源, 于2013年7月份在新安江水库采集了53个表层水样, 分析了CDOM 吸收系数a (350)、比吸收系数a *(350)和光谱斜率S 值的空间分布规律及CDOM 吸收系数与水质参数的相关关系. 结果表明:通过系统聚类分析, 夏季新安江水库CDOM 吸收系数空间分布可划为3类, 吸收系数大小呈现出A 类区(西北河流区)>B类区(库心区及东北库区)>C类区(西南库区及东南库区) 的规律, 空间分布与CDOM 比吸收系数相似而与S 值相异.CDOM 吸收系数a (350)与叶绿素a(Chla)浓度、浮游植物吸收系数及悬浮物浓度存在极显著性正线性相关, 表明夏季新安江水库CDOM 主要来源于浮游植物新陈代谢及降解产物.
关键词：新安江水库；有色可溶解性有机物；吸收系数；光谱斜率
中图分类号：X132 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2014)12-3207-08
Absorption characteristics and sources analysis of CDOM in Xin'anjiang Reservoir in summer. YIN Yan1, WU Zhi-xu 2, ZHANG Yun-lin3*, LIU Ming-liang1, ZHOU Yong-qiang3, GAO Yu-rong1, HE Jian-bo1, YU Zuo-ming1 (1.Hangzhou Institute of Environmental Science, Hangzhou 310014, China；2.Chunan Environmental Monitoring Station, Hangzhou 311700, China；3.N anjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Science, Nanjing 210008, China). China Environmental Science, 2014,34(12)：3207~3214
Abstract ：To investigate the spectral absorption characteristics, spatial distribution and source of colored dissolved organic matter (CDOM), 53 surface water samples were collected from Xin'anjiang Reservoir in July, 2013. The spatial distribution of CDOM absorption coefficient at 350nm [a (350)], carbon-specific CDOM absorption coefficient [a *(350)], the spectral slope (S ), as well as the relationships between CDOM and water quality parameters were studied. Using hierarchical cluster analysis, we divided a (350) into three districts (A, B, and C districts). a (350) decreased from north western area (A district) to the central reservoir and the north eastern area (B district), and to the south western area and the south eastern area (C district). The distribution pattern of a (350) was similar to the distribution of a *(350) but different from that of S . Significantly positive linear correlations between a (350) and chlorophyll a concentration, phytoplankton absorption coefficient and suspended solids indicated a critical contribution of phytoplankton metabolism and degradation products of CDOM.
Key words：Xin'anjiang Reservoir；colored dissolved organic matter；absorption coefficients；spectral slope
有色可溶性有机物(CDOM)是一类含有类处, 是1959年新安江水库大坝建成后形成的大型蛋白质和腐殖质的荧光物质, 能显著影响水下广深水水库, 同时也是杭州市乃至整个浙江省的重场, 影响水体生物地球化学循环、碳循环[1]. 近几要饮用水源地. 但目前国内水库同样面临着富营 年来, 国内外研究者对CDOM 吸收光谱特性、
收稿日期：2014-02-18
CDOM 组成来源、CDOM 对紫外辐射衰减等进
基金项目：杭州市科技局重大项目(20122513A01);杭州市环保局项
行了大量研究, 但主要集中在富营养湖泊、海洋目(201006);杭州市科技发展计划(20120433B02);国家自然科学基金
-及河口等水域[25]. (41325001);江苏省杰出青年基金项目(BK2012050)
新安江水库地处钱塘江上游与安徽省交界* 责任作者, 研究员, [email protected]
3208 中 国 环 境 科 学 34卷
养化问题, 水质污染日趋严重[6]. 因此研究水库污GF/F膜(0.7μm)过滤后再用Millipore(孔径为染物来源尤为重要. 谷雨等[7]对新安江水库4个0.22μm)膜过滤, 目的是消除水体中悬浮颗粒物站点的CDOM 进行初步分析, 推测CDOM 主要的影响. 采用UV -2550紫外分光光度计测定来源是陆源, 但由于站点较少且只分析了CDOM 200~800nm处的吸光度OD(λ). 采用如下公式计
-与叶绿素a 浓度之间的关系, 并未系统而详尽地算和校正CDOM 的吸收系数[89]:
a ′(λ)=2.303·OD(λ)/r (1) 揭示出CDOM 的主要来源途径. 本文根据夏季新
a (λ)=a ′(λ) -a ′(700) ·λ/700 (2) 安江水库CDOM 吸收系数的空间分布特征和
CDOM 光学参数, 探讨了CDOM 吸收系数与溶解性有机碳(DOC)浓度、叶绿素a 、悬浮物浓度等水质指标之间的相关关系, 以期为今后在新安江水库利用遥感探测光学成分CDOM 的浓度估算提供依据.
1 材料与方法
1.1 研究区域及采样点设置
于2013年7月17~19日, 在新安江水库设置了53个采样站点, 涵盖了新安江各个支流及不同
类型的水域(图1). 采样过程中利用5L 有机玻璃采样器采集表层(0~50cm)水样, 水样采集后放入2.5L 塑料桶中并置于暗室保存, 于当日带回实验室进行过滤预处理, 然后放入冰箱内冷藏、冷冻保存.CDOM 吸收系数、DOC 、叶绿素a(Chla)、悬浮物浓度(SS)、营养盐等指标在野外采样实验结束后2~3d内分析完成.
N ″0′0 5°92N N ″0′04°92 N ″0′03°92118°30′0″E 118°45′0″E 119°0′0″E 119°15′0″E
图1 新安江水库采样点位置
Fig.1 Distribution of sampling sites in Xin'anjiang
Reservoir
1.2 参数测定 CDOM 吸收系数的测定:水样用Whatman 式中:a ′(λ) 和a (λ) 分别为未经过散射校正的波长为λ处的吸收系数和经过散射校正过后的波长
为λ处的吸收系数, 单位为m -1; λ为波长, 单位为nm; r 为光程路径, 单位为m.
由于CDOM 浓度无法直接测定, 一般有采用波长280nm [10-11]、350nm [8,12]、355nm [13]或者
375nm [14]等处的CDOM 吸收系数来表征CDOM 浓度, 为方便与其他文献讨论比较, 本文中采用350nm 处的吸收系数表征CDOM 的浓度.
S 值的确定:CDOM吸收光谱从紫外到可见光随波长的增加大致呈现指数衰减规律, 一般用如下公式来进行表征[14]:
a (λ)=a (λ0)exp[S (λ0-λ)] (3) 式中:λ0为参照波长, nm,一般选取440nm; S 为指
数函数曲线光谱斜率,μm-1; 本文采用最小二乘法对240~500nm之间波段进行非线性拟合, 得到不同的S 值.
DOC 浓度测定:水样经灼烧过后的Whatman
GF/F膜过滤, 将过滤好后的水样置于TOC 分析
仪(TOC-L CN200,岛津) 测定DOC 浓度, mg/L.
由此CDOM 比吸收系数可以表示为[15]: a *(λ)=a (λ)/DOC (4) 式中:a *(λ) 和a (λ) 分别为波长为λ处的CDOM 比吸
收系数和吸收系数, 单位分别为L/(mgC·m)和m -1.
Chla 浓度的测定采用热乙醇法, 利用UV2550紫外分光光度仪测定[16]; 总氮(TN)、总磷(TP)的测定均参照《湖泊富营养化调查规
范》[17]. 悬浮物浓度的测定方法采用灼烧称重法
测定[18]. 浮游植物吸收系数(a ph (λ)) 采用定量滤膜
技术QFT(Quantitative Filter Technique)[19]得到,
本文中采用440nm 处的吸收系数, a ph (440)表征
浮游植物吸收系数.
1.3 分析与统计
12期 殷 燕等：新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析 3209
29°50′0″N
2 结果与讨论
2.1 CDOM 光谱吸收特征及空间分布
夏季新安江水库各站点CDOM 吸收光谱形状呈现出高度一致性, 从可见光波段到紫外光波段吸收系数呈现指数增长的趋势(图2). 为更好分析新安江水库不同水域及流域CDOM 的空间变化规律, 本文对53个站点CDOM 浓度值[a (350)]进行系统聚类分析(Hierarchical Cluster Analysis)得到了3类较稳定的空间分布. 其中, 西北河流区9#~15#站点为一类(简称A 类区). 整个新安江水库中心库区16#~22#、53#站点及东北库区1#~8#站点为一类(简称B 类区). 西南库区及东南库区23#~52#站点为一类(简称C 类区).
12 10 吸收系数(m )
1-
29°30′0″N
运用SPSS16.0软件进行数据统计分析, 包括聚类分析、方差分析、样本平均值和标准差等. 显著性水平为:P 0.05为不相关. 利用Origin7.5软件进行相关分析作图,Arcgis9.3软件作CDOM 浓度等指标的空间分布的等值线图.
a (350)(m-1)
0.45~0.54 0.55~0.63 0.64~0.72 0.73~0.81 0.82~0.91 0.92~1.00 1.01~1.09 1.10~1.18 1.19~1.27 1.28~1.36 1.37~1.45 1.46~1.54 1.55~1.63 1.64~1.73 1.74~1.82
N
29°40′0″N
118°30′0″E 29°50′0″N
118°45′0″E
510
20km
a
119°0′0″E 119°15′0″E
N
DOC(mg/L)
1.205~1.251 1.252~1.298 1.299~1.344 1.345~1.391 1.392~1.438 1.439~1.484 1.485~1.531 1.532~1.577 1.578~1.624 1.625~1.671 1.672~1.717 1.718~1.764 1.765~1.810 1.811~1.857 1.858~1.904
29°30′0″N 29°40′0″N
118°30′0″E
118°45′0″E
51020km
b
119°0′0″E 119°15′0″E
图3 夏季新安江水库CDOM 吸收a (350)与DOC 浓度
空间分布
Fig.3 Spatial distribution s of a (350) and DOC concentration
in summer in Xin'anjiang Reservoir
29°50′0″N
a *(350)
[L/(mgC⋅m)]
0.363~0.413 0.414~0.464 0.465~0.514 0.515~0.565 0.566~0.616 0.617~0.666 0.667~0.717 0.718~0.767 0.768~0.818 0.819~0.868 0.869~0.919 0.920~0.969 0.970~1.020 1.021~1.071 1.072~1.121
8 6 4 2 0
N
300 400 500
波长(nm)
600700
29°30′0″N 29°40′0″N
118°30′0″E
118°45′0″E
51020km
119°0′0″E 119°15′0″E
图2 夏季新安江水库CDOM 的光谱吸收系数 Fig.2 Absorption coefficients of CDOM in summer in
Xin'anjiang Reservoir
图4 新安江水库夏季CDOM 比吸收系数a *(350)空间
分布
Fig.4 Spatial distribution s of a *(350) in summer in
全库CDOM 吸收系数a (350)平均值为Xin'anjiang Reservoir
-1-1
(0.95±0.36)m, 变化范围为1.82~0.45m(表1). 相
-由图3a 和表1可见, 夏季新安江水库CDOM 比于天目湖a (350)的(2.32±0.59)m1[8]、石头门水
-库a (375)[20]的(3.99±1.58) m1、云贵高原a (280)[10]吸收系数存在显著的空间分布差异, 大致呈现出如
-的(6.63±5.33)m1, 新安江水库夏季CDOM 浓度下规律:A类区>B类区>C类区. 最大值出现在A 类
区靠近街口的9#站点, 而最小值出现在C 类区靠近处于较低水平.
3210 中 国 环 境 科 学 34卷
茅头尖的31#站点.A 类区是新安江主要的入库地表径流, 占入库总径流量的60%.大量入库径流量的输入携带了部分的CDOM, 使得A 类区CDOM 浓度含量显著高于其他水域, 而且其相应的TN 、TP 、SS 以及Chla 浓度平均值均高于其他水域(表1). 全库DOC 浓度值如表1所示. 从空间分布来看, 高值区位于B 类区的东北库区, 最大值出现在靠近航头岛方向的1#站点; 而低值区则位于C 类区的西南库区, 最小值同样出现在31#站点. 整个库区DOC 浓度呈现出A 、B 类区显著高于C 类区的规律(图3b).
一般用CDOM 比吸收系数a *(λ) 来表征CDOM 对光的吸收能力, 而a *(λ) 随不同的水体而发生变化[21]. 通过对CDOM 比吸收系数空间
分布的差异可区分CDOM 来源和类型. 全库CDOM 比吸收系数a *(350)平均值为(0.614± 0.204)L/(mgC·m),与夏季梅梁湾的值较为一致[21]. 从图4看,CDOM 比吸收系数a *(350)与CDOM 吸收系数a (350)空间分布相似. 对两者进行线性回归分析发现, a *(350)与a (350)存在极显著的正线性相关(图5), 与Kowalczuk 等[15]得到的结果一致, 较高的CDOM 吸收系数对应较高的CDOM 比吸收系数. 单因素方差分析(ANOVA) 发现3类水域其CDOM 比吸收系数a *(350)存在显著差异(P B 类区>C类区, 说明夏季新安江水库各水域CDOM 来源存在显著差异.
表1 CDOM特征波段吸收系数、比吸收系数、S 值、DOC 浓度及其他水质参数
Table 1 Absorption, DOC-specific absorption coefficients, S values, DOC concentrations and other water quality
parameters
水域
参数
a (350) (m)
-1
DOC (mg/L)
S 240~500 (µm)
-1
a *(350) [L/(mgC·m)]
Chla (µg/L)
SS (mg/L)
TN (mg/L)
TP (mg/L)
a ph (440) (m1)
-
平均值 1.64 1.607 15.24 1.021 10.99 3.94 1.22 0.032 0.287
A 类区
标准差 0.10 0.046 0.22 0.074 2.52 1.61 0.11 0.006 0.048 最大值 1.82 1.650 15.50 1.122 14.06 7.04 1.35 0.040 0.341 最小值 1.52 1.518 14.86 0.920 7.40 2.19 1.08 0.026 0.225 平均值 1.15 1.699 16.75 0.677 4.73 2.53 1.00 0.025 0.147
B 类区
标准差 0.15 0.104 0.46 0.090 1.28 0.57 0.04 0.009 0.040 最大值 1.35 1.904 18.08 0.835 6.49 3.47 1.05 0.038 0.213 最小值 0.79 1.591 16.07 0.474 2.41 1.62 0.89 0.010 0.072 平均值 0.69 1.430 18.14 0.485 2.41 1.42 0.88 0.021 0.070
C 类区
标准差 0.14 0.110 0.67 0.100 0.81 0.28 0.08 0.004 0.020 最大值 1.14 1.700 19.59 0.842 4.05 2.22 1.09 0.028 0.118 最小值 0.45 1.204 16.34 0.363 1.24 0.96 0.72 0.012 0.037 平均值 0.95 1.535 17.34 0.614 4.24 2.09 0.96 0.023 0.122
全库
标准差 0.36 0.160 1.18 0.204 3.11 1.10 0.14 0.007 0.080 最大值 1.82 1.904 19.59 1.122 14.06 7.04 1.35 0.040 0.341 最小值 0.45 1.204 14.86 0.363 1.24 0.96 0.72 0.010 0.037
2.2 指数函数光谱斜率S 值的确定
S 值与CDOM 的组成有关, 且拟合波段选择不同, 其得到的S 值也不同, 与本身的CDOM 浓度
-却无关[2225]. 本文根据CDOM 光谱吸收曲线特征以及结合黄昌春等[25]计算S 值的方法, 分别按如下波段范围:240~500nm、320~500nm、280~ 320nm 以及240~280nm拟合了新安江水库CDOM 吸收系数光谱斜率S 值(图6). 4个波段
53个采样站点的S 值分别为:S 240~500(17.34±
--1.18)μm1、S 320~500(17.85±1.09)μm1、S 280~320
--(26.69±2.96)μm1、S 240~280(32.30±7.30)μm1. 从S 值均值来看, 短波波段的S 值要高于长波波段的
-S 值, S 280~320是S 320~500μm1的1.50倍,CDOM 吸收在短波吸收增强, 这与张运林[26]在太湖研究得到的结论相似. 以夏季新安江240~500nm波段处的S 值为例, 其略低于黄昌春等[25]报道的夏季太湖
12期
-
殷 燕等：新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析 3211
值[(18.50±1.70)µm1]及Jiang 等[20]报道的夏季石
-头门水库值[(19.70±4.90)µm1],而高于Hancke
-等[23]在巴伦支海[(13±3)µm1]、陈欣等[27]在长江
-口[15.4µm1]的值. 但总体上, 均落于Markage
-等[28]报道的淡水湖泊S 值范围(10~25µm1) 之间.
值的区域性差异说明研究区域CDOM 组成及来源存在差异性. 段洪涛等[29]得出较高的S 值对应其水体较低的CDOM 吸收系数和较低的腐殖酸比例.A 类区是新安江主要的来水区, 陆源输入较大的水体由于携带了部分有机成分, 使
]) m ⋅C g m (/L [) 053(a *
0.4 0.6 0.8 1.01.21.4
1.6 1.82.0
a (350)(m-1
)
图5 CDOM吸收系数a (350)与 CDOM比吸收系数
a *(350)线性回归
Fig.5 Linear regression between CDOM absorption coefficient and DOC-specific CDOM absorption
coefficient
) 1m -
µ(值S 5 10 15 20 25303540 4550样点编号
图6 新安江水库不同拟合波段得到的S 值
Fig.6 S values derived from the different fitting bands
ranges in Xin'anjiang Reservoir
从图7可见, S 240~500值空间分布与CDOM 吸收系数a (350)(图3a) 存在显著差异. 由表1得到, S 240~500平均值为C 类区>B类区>A类区. S 240~500存在显著的空间差异(ANOVA).S 240~500最大值19.59µm-1出现的站点为31#站点, 最小值14.86µm-1出现在9#站点, 与CDOM 吸收系数a (350)呈现出相反的趋势. 有研究表明[26-27,29], S 得腐殖酸比例偏大从而导致S 值偏低. 而C 类区中的东南库区是全库唯一出水区, 水量的输出导致其水体中所含黄色物质较少从而得到较高的S 值.
N ″
0′05°N
92S 240~500(μm -1
)
14.86~15.18 N 15.19~15.49 ″015.50~15.81 ′015.82~16.12 416.13~16.44 °916.45~16.75 216.76~17.07 17.08~17.38 17.39~17.70
N 17.71~18.01 ″018.02~18.33 ′018.34~18.64 318.65~18.96 °918.97~19.27 219.28~19.59
51020km
118°30′0″E
118°45′0″E
119°0′0″E 119°15′0″E
图7 新安江水库S 240~500值空间分布
Fig.7 Spatial distributio n o f S 240~500value in Xin'anjiang
Reservoir
目前已有多篇文献报道CDOM 吸收系数与
S 值之间存在显著的负相关[23,30-31]. 本文对不同
拟合波段得到S 值与CDOM 吸收系数a (350)、
比吸收系数a *(350)进行线性回归分析发现, 除
S 240~280与a (350)、a *(350)无显著相关外, S 240~500、S 320~500和S 280~320与a (350) 、a *(350)均存在显著性负相关. 由表2可见, 拟合波段为240~500nm得到的S 值与CDOM 吸收系数、比吸收系数线性回归决定系数分别达到0.95和0.92, 说明两者关系稳定, 对于今后在新安江水库遥感反演CDOM
浓度有重要的意义.
2.3 CDOM来源及与各水质参数之间关系 研究表明DOC 浓度与水体CDOM 吸收系数呈现显著的正相关关系, 可通过测定CDOM 浓
度来反演DOC 浓度[13,15,21,32-33]. 但陈欣等[27]认为
反演关系需建立在特定的区域和季节. 对于夏季
新安江水库全库而言,CDOM 吸收系数与DOC
3212 中 国 环 境 科 学 34卷
浓度、Chla 浓度、TN 、a ph (440)和SS 浓度均存在极显著的正线性相关. 但DOC 浓度与a (350)之间相关性(r = 0.59)远低于Chla 浓度、SS 浓度、TN 、浮游植物吸收系数a ph (440)与a (350)之间的相关性(表3). 从图3来看, 虽然全库CDOM 吸收系数与DOC 浓度大体上呈现出一致的协同变化趋势, 但全库CDOM 吸收系数的高值区位于A 类区, 而DOC 浓度的高值区则位于B 类区的东北库区沿岸带. 为进一步分析影响水体CDOM 吸收系
SS 、数的主导因素, 本文对Chla 浓度与a ph (440)、
TN 进行线性相关分析, 发现夏季Chla 浓度与
SS 、TN 之间存在极显著的线性正相关a ph (440)、(决定系数分别为0.87、0.66、0.68, P
安江水库水体总悬浮物浓度和总氮与CDOM 之间的显著正线性相关主要源于叶绿素a 的影响. 夏季新安江水库CDOM 主要来源于浮游植物降解产物, 与张运林等[21]夏季在梅梁湾研究得出结论一致. 因此本文认为利用遥感探测新安江水库夏季CDOM 浓度从而来估算反演叶绿素a 浓度和浮游植物吸收系数是可行的. 由于DOC 物质组成的复杂性[27,34], 以期通过CDOM 浓度来对陆源DOC 示踪还需要进一步对不同季节新安江水库不同水域CDOM 与DOC 物质构成进行深入研究.
表2 CDOM吸收系数a (350)、比吸收系数a *(350)与不同拟合波段S 值线性回归 Table 2 Linear regressions between spectral slope (S ) value and a (350), a *(350)
参数
S 值拟合波段(nm)
240~500
a (350)与S
320~500 280~320 240~280 240~500
a *(350)与S
320~500 280~320 240~280
回归方程
a (350) = -0.301S 240~500 + 6.183 a (350) = -0.259S 320~500 + 5.587 a (350) = -0.091S 280~320 +3.386 a (350) = -0.003S 240~280 + 1.065 a *(350) = -0.166S 240~500 + 3.506 a (350) = -0.143S 320~500 + 3.178 a (350) = -0.049S 280~320 +1.946 a *(350) = -0.001S 240~280 + 0.673
**
R 2 0.95 0.60 0.55 0.00 0.92 0.59 0.53 0.00
P
表3 a (350)与DOC, Chla , TN, TP, a ph (440), SS相关系数
Table 3 Correlation coefficients between a (350) and DOC, Chla , TN, TP, a ph (440), SS
水域 A 类区
DOC Chla TN TP a ph (440) SS
N
r P r P r P r P r P r P -0.19 0.68 0.88
0.69 0.08 0.03 0.94 0.44 0.32 -0.26 0.58 7
-0.12
0.65 0.51
0.89
0.19 0.48 16 0.78
B 类区 0.23 0.39 0.47 0.07 0.70
C 类区 0.09 0.62 0.29 0.13 0.27 0.15 0.05 0.82 0.35 0.06 0.07 0.72 30
0.45
分区域来看, 新安江水库CDOM 吸收系数与不同水质指标之间的相关性存在显著差异.A 类区CDOM 吸收系数与Chla 浓度呈现极显著的正相关关系, 而与DOC 浓度无显著相关.A 类区Chla 浓度平均值为(10.99±2.52)μg/L,是B 类区的2.32倍、C 类区的4.56倍. 由此表明在新安江水库A 类区CDOM 不仅来自于陆源径流的输入, 更多的则是水体浮游植物新陈代谢和降解对其的贡献. 这与马荣华等[33]对春季东太湖研究所得
结果类似, 而与宋玲玲等[13]对淀山湖所得结果有所不同.B 类区包含了库心区及东北库区, 而东北库区入库径流量只占总径流量的15%.B类区CDOM 吸收系数与TN 、浮游植物吸收系数a ph (440)存在显著性正相关. 由此B 类区CDOM 来源一部分来自于沿岸带径流输入, 一部分来自于浮游植物降解, 一部分来自于上游水体.C 类区为全库唯一出水口, 其CDOM 吸收系数、DOC 及Chla 浓度都很低, 其水体CDOM 主要是来自
12期 殷 燕等：新安江水库夏季CDOM 吸收光谱特征及来源分析 3213
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于上游来水. 3 结论
3.1 夏季新安江水库CDOM 的空间分布可划
分为3类, 其CDOM 吸收系数a (350)呈现出A 类区(西北河流区)>B类区(库心区及东北库区)>C类区(西南库区及东南库区) 的规律.CDOM 比吸收系数a *(350)空间分布与其相似, 并且a *(350)与a (350)存在极显著的正线性相关.
3.2 S 240~500平均值为C 类区>B类区>A类区, 与CDOM 吸收系数存在显著的空间分布差异. S 240~500与a *(350)和a (350)之间显著性负相关关系对于今后在新安江水库遥感反演CDOM 浓度具有重要的意义.
3.3 CDOM 吸收系数a (350)与Chla 浓度、浮游植物吸收系数及悬浮物浓度存在极显著性正线性相关, 表明夏季新安江水库CDOM 主要来源于浮游植物新陈代谢及降解产物, 部分来源于陆源径流的输入.
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致谢：野外采样工作由中国科学院南京地理与湖泊研究所蒋浩、
王明珠等协助完成, 在此表示感谢.
作者简介：殷 燕(1987-), 女, 江苏江阴人, 硕士, 主要从事水色遥
of Colored Dissolved Organic Matter (CDOM) and Total 感、水生态学研究. 发表论文4篇.
2013年气候变化投资连续第二年缩水
根据国际气候政策中心(Climate Policy Initiative)最新发布的气候融资年度报告,2013年全球应对气候变化的投资连续第二年缩水, 跌至3310亿美元(1美元约合人民币元, 下同), 主要原因是太阳能发电技术成本下降. 该组织警告说, 总体来看, 世界正越来越落后于自己的低碳投资目标.
国际气候政策中心高级主管芭芭拉·布赫纳(Barbara Buchner)说:“我们的分析显示, 全球为(打造) 一个更清洁、更具弹性的经济而投入的资金在减少, 所需融资和实际投资之间的差距越来越大. ”
“政策制定者们正筹备于2015年达成一个新的全球气候协议, 气候融资则是确保世界朝着‘不超过2℃’走下去的一个关键因素. ”她说.
据路透社报道, 这份报告称,2013年私人投资总额达1930亿美元, 比2012年减少了14%(310亿美元); 而来自公共部门的气候资金则持稳在1370亿美元左右.
报告认为, 太阳能光伏发电系统成本下降的影响是积极的, 因为这扩大了太阳能的部署. 相反, 如果不是成本降低,2013年太阳能的部署将导致气候资金流相比2012年增加120亿美元, 而非削减280亿美元.
2013年, 发达国家和发展中国家的气候变化投资几乎相当. 从发达国家流向发展中国家的资金跌至340亿美元, 相比2012年减少了80亿美元, 其中金融机构和私营部门的投资均有所下降.
报告说, 几乎四分之三的投入都留在了本国, 个人投资尤甚, 他们的资金只有10%流向了其他国家.
2013年, 有250亿美元公共投资用于各地的气候变化适应项目, 如极端天气和海平面上升等, 比2012年增加了30亿美元. 但这仅占气候融资总额的7%,91%的资金被用于缓解气候变化或者减排行动.
气候适应投资的匮乏已经成为近期在德国柏林举行的首次绿色气候基金认捐大会的关注焦点. 该基金的目的是要将经费的一半逐渐用于适应性项目, 使更多的资金流向最易受气候变化影响的国家和地区. 目前基金已获得来自30个国家的93亿美元的承诺. 其中最新承诺捐资的国家是加拿大, 大约2.65亿美元的注资额也是所有国家中最高的.
摘自中国环境网
2014-11-26