研究中国黄河主要支流 Luohe 河中溶解有机物的季节变化特征及其关键影响因素

本研究通过UV-Vis和3D-EEM-PARAFAC分析揭示洛河溶解性有机物（DOM）浓度、组成及来源的季节性和土地利用影响，发现夏季DOM浓度显著高于春秋，光学特性季节差异明显，土地利用直接影响腐殖质和蛋白质组分，间接影响源于DOM来源和营养。

　　

摘要

溶解有机质（DOM）是最大的活性有机碳库，在河流生态系统的各种生物地球化学过程中发挥着重要作用。近几十年来，气候变化和人为活动（如水库建设以及土地利用类型的改变）明显影响了DOM的质量和数量。然而，河流中DOM化学成分对季节变化和土地利用类型的响应仍知之甚少。本研究利用紫外（UV）-可见光光谱和三维荧光激发-发射矩阵（3D-EEM）-平行因子分析（PARAFAC）技术，探讨了季节变化和土地利用类型对中国黄河流域最大支流之一——洛河中DOM的浓度、组成及来源的影响。结果显示，夏季洛河中溶解有机碳（DOC）的浓度（8.40 ± 2.85 mg L^?1）显著高于春季（5.36 ± 1.00 mg L^?1）和秋季（4.24 ± 1.33 mg L^?1）。DOM的吸收特性表明其主要由亲水性物质和低分子量成分构成。荧光指数表明DOM的来源既包括自源性物质也包括外源性物质。通过PARAFAC模型识别出三种类腐殖质成分（C1 + C2 + C4，发射波长 > 380 nm）和一种类蛋白质成分（C3，发射波长 < 380 nm）。DOM的光学性质存在显著的季节性变化。偏最小二乘结构方程建模（PLS-SEM）分析显示，土地利用对春季类蛋白质成分和类腐殖质成分的直接影响分别为0.2286和-0.2593，夏季分别为0.2241和-0.4824。此外，土地利用通过改变DOM的来源（春季为0.3455）和营养物质（春季为0.1205）间接影响类蛋白质成分；同时通过改变DOM的来源（春季为-0.3417）和营养物质（春季为-0.1184）影响类腐殖质成分。这些发现表明，季节性和土地利用类型是决定DOM来源和组成的关键因素，有助于理解DOM在生物地球化学循环中的重要作用，并为水质保护提供理论依据。

溶解有机质（DOM）是最大的活性有机碳库，在河流生态系统的各种生物地球化学过程中发挥着重要作用。近几十年来，气候变化和人为活动（如水库建设以及土地利用类型的改变）明显影响了DOM的质量和数量。然而，河流中DOM化学成分对季节变化和土地利用类型的响应仍知之甚少。本研究利用紫外（UV）-可见光光谱和三维荧光激发-发射矩阵（3D-EEM）-平行因子分析（PARAFAC）技术，探讨了季节变化和土地利用类型对中国黄河流域最大支流之一——洛河中DOM的浓度、组成及来源的影响。结果显示，夏季洛河中溶解有机碳（DOC）的浓度（8.40 ± 2.85 mg L^?1）显著高于春季（5.36 ± 1.00 mg L^?1）和秋季（4.24 ± 1.33 mg L^?1）。DOM的吸收特性表明其主要由亲水性物质和低分子量成分构成。荧光指数表明DOM的来源既包括自源性物质也包括外源性物质。通过PARAFAC模型识别出三种类腐殖质成分（C1 + C2 + C4，发射波长 > 380 nm）和一种类蛋白质成分（C3，发射波长 < 380 nm）。DOM的光学性质存在显著的季节性变化。偏最小二乘结构方程建模（PLS-SEM）分析显示，土地利用对春季类蛋白质成分和类腐殖质成分的直接影响分别为0.2286和-0.2593，夏季分别为0.2241和-0.4824。此外，土地利用通过改变DOM的来源（春季为0.3455）和营养物质（春季为0.1205）间接影响类蛋白质成分；同时通过改变DOM的来源（春季为-0.3417）和营养物质（春季为-0.1184）影响类腐殖质成分。这些发现表明，季节性和土地利用类型是决定DOM来源和组成的关键因素，有助于理解DOM在生物地球化学循环中的重要作用，并为水质保护提供理论基础。