关键词:
洱海
溶解性有机质
碳同位素
紫外-可见吸收光谱
三维荧光光谱
富营养化
摘要:
洱海作为一个受人类活动影响强烈的典型湖泊,经历了富营养化和人为生态修复的过程,其碳库特征和碳循环模式可能随之改变。溶解性有机质(DOM)是湖泊有机碳循环过程的直接参与者,不同来源DOM具有不同的生物地球化学过程和归宿。因此,研究洱海水体DOM的组成和来源特征,有利于更好地理解湖泊富营养化和环境修复过程的有机碳循环模式。本研究以洱海中北部4个区域的水柱为研究对象,利用稳定碳同位素、紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术,解析洱海中北部水体DOM浓度、组成和来源的空间分布特征,并探究其地球化学指示意义。研究结果表明,洱海中北部水体DOM浓度整体稳定,变化范围为4.21~4.66 mg/L(均值为(4.37±0.12)mg/L)。对比洱海早期DOM浓度结果发现,周期性的富营养化对DOM表现出季节性波动但长期不断积蓄的特征;与云南其他高原湖泊相比,洱海DOM浓度处于中等水平,DOM浓度记录了湖泊生产力的强度并与营养类型有一定的响应关系。洱海中北部水体稳定碳同位素变化范围为-26.8‰~-26.2‰(均值为-26.4‰±0.2‰),吸光系数a 355值、紫外吸光度SUVA 254值、荧光指数FI值和自生源指数BIX值变化范围分别为1.36~2.58 m^(-1)(均值为(1.78±0.33)m^(-1))、3.10~3.38 L/(mg·m)均值为(3.20±0.08)L/(mg·m)、1.57~1.69(均值为1.64±0.03)和1.13~1.34(均值为1.19±0.06)。稳定碳同位素和光谱参数结果表明有色溶解性有机质、荧光溶解性有机质和总DOM在来源上存在一定的相似性,受到浮游藻类等内源物质和陆源腐殖类有机物输入的共同影响;对比其他湖泊发现光谱参数的绝对值主要用于判断水体DOM的整体背景特征,参数波动则可能表征了水体DOM的变化。空间分布上,近岸区域具有较高的新鲜内源DOM输入,与北部农业活动导致的近岸初级生产力提升有关;湖心区域内源DOM对水体的贡献逐渐减弱,水体更多体现为腐殖化更强的残留DOM特征。水柱变化上,近岸区域的水柱有机碳降解较快,表层富营养化产生的内源DOM在水柱过程会被一定程度地消弭,最终导致近岸区域深层水的DOC浓度和其他点位的差异相对于表层水变小;湖心区域受控于多因素的共同影响,但DOM特征总体变化不大。因此,洱海富营养化导致的初级生产力对水体DOM碳库有直接贡献,但这种效应主要体现在表层水体,对湖泊水体长期碳汇的影响可能并不显著,而DOM的性质除了受到初级生产力和有机质来源的影响之外,地理、水文、生态环境等属性对DOM的影响也不容小觑。