鄱阳湖水域洪季黄色物质的吸收特性研究

(江西中煤建设集团有限公司 江西 南昌 330000)

引言

黄色物质(又称有色可溶性有机物，简称CDOM)是水体不可或缺的一部分，被称为世界有机碳活性存储仓库之一，大部分构成成分是腐质酸、富里酸，其来源是土壤、浮游物等分解产生的物质。例如朱伟健[1]在2008年08月测量的长江口黄色物质的研究中发现CDOM浓度与悬浮泥沙没有相关性；孔德星[2]在长江口黄色物质的吸收特性的研究中发现CDOM浓度与悬浮泥沙相关性较好(R2=0.73)。从朱伟健及孔德星的研究结果可知长江口黄色物质与悬浮泥沙呈现完全不同的相关性，这表明对长江口黄色物质光学性质的研究还存在着一些不足。目在基于前人研究成果上，对洪季鄱阳湖CDOM的吸收特性进一步研究，为以后的CDOM水色遥感反演研究提供基本的技术支撑，具有重要的理论和实际意义。

一、研究区域与方法

(一)鄱阳湖区域概况

鄱阳湖被称为中国第一大淡水湖，地理位置在东经115°47'至116°45'，北纬28°22'至29°45'，共有赣江、抚河、信江、饶河、修水五条大江河以及博阳河、漳河等小河水系汇入鄱阳湖，调、积蓄后在湖口灌入长江，构成了全部的鄱阳湖水系。2014年洪季以及2015年洪季在鄱阳湖共布设了75个站点，其中2014年洪季在鄱阳湖主湖区、东部水域及入江通道附近水域测量，2015年洪季主要在鄱阳湖主湖区测量。

(二)样品采集和测量方法

外业调查成果中，主要收集水面光谱数据(水面辐亮度(Lsw)、天空光辐亮度(Lsky)、灰板辐亮度(Lp))、鄱阳湖水样数据、测量站点地理位置、水面及天气情况及当时风速风向等数据。在收集水面光谱数据和水样数据时时间要保持一致，以防数据因外界条件出现误差，其中水面光谱数据主要采用水面之上法进行测量，本次测量标准均按照NASA海洋光学规范[3]进行操作。

在船上收集完水样后现场对水样过滤处理并进行冷冻保存，其中过滤使用0.2微米的聚碳酸酯滤膜。之后带回实验室对样品恢复常温操作，再进行光学密度测量与分析，分析仪器使用紫外可见双光束分光光度计进行测量。

二、结果与分析

(一)洪季黄色物质光谱吸收斜率变化

黄色物质光谱斜率Sg可以一定程度的表示黄色物质的类型和源头。由式1.2可求出曲线斜率Sg，其中取参考波长λ0为440nm。

ag(λ)=ag(λ0)exp[-Sg(λ-λ0)]

(1.2)

式中λ0是参考波长，ag(λ0)是波长为λ0的吸收系数。通过非线性方法对吸收光谱曲线Sg进行拟合，其采用的波段范围不同拟合的Sg值也不同。为研究黄色物质光谱吸收斜率Sg拟合受不同波段范围的影响程度，本文以2014年洪季测量数据为例，对三个窄波范围和一个长波波段范围的Sg进行拟合：350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm。如图2.1可知：

350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm波段拟合出来的Sg变化范围以及均值分别为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，其相关性均达到0.95以上。

站点相同波段范围不同其黄色物质的吸收斜率Sg相差较大，最大可达0.0076 nm-1。

350-450nm以及350-500nm波段范围的Sg值变化范围相差不大，与450-550nm、550-650nm两个波段范围的Sg值比较，显示Sg与波长成反比，即Sg变化区域和平均值域随波长的增加而逐渐减小，这与宋玲玲等的研究结论相似。宋玲玲[4]等在研究淀山湖CDOM吸收特性时发现Sg.300-500要大于Sg.300-750和Sg.501-750。

4)Markager[5]等在淡水湖泊黄色物质光学性质的研究中认为Sg在0.01-0.025 nm-1之间变化，均值是0.0177 nm-1；Davies Colley等对12个内陆湖CDOM光学性质进行研究表明Sg均值在0.0187 nm-1附近波动。

5)在同一湖泊的不同位置、不同时间CDOM的吸收斜率Sg相差较大。参考波长的差异和拟合波段范围变化不同，其吸收斜率也随之不同。与前人的研究成果对比，本文的研究结果相对于宋玲玲[4]在2006年调查的淀山湖的吸收斜率大，相对于刘明亮[6]在2008年春季研究的吸收斜率小，和戴永宁[7]以及张运林[8]在2004年夏季研究成果基本一致，这表明鄱阳湖与戴永宁、张运林的研究区域的生态环境相似，其CODM组成成分相似。

三、结论

本文对鄱阳湖洪季CDOM成品进行研究分析，获取到鄱阳湖CDOM的吸收光谱特性。利用非线性方法拟合不同波段范围的Sg均值和变化范围：350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm，结果表明同一站点不同波段范围上吸收斜率Sg大不相同，最大相差0.0076 nm-1，并且随着波长的增加，其Sg变化范围逐渐减小。