(江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司 江西 南昌 330000)

引言

黃色物質(zhì)(又稱有色可溶性有機(jī)物，簡稱CDOM)是水體不可或缺的一部分，被稱為世界有機(jī)碳活性存儲(chǔ)倉庫之一，大部分構(gòu)成成分是腐質(zhì)酸、富里酸，其來源是土壤、浮游物等分解產(chǎn)生的物質(zhì)。例如朱偉健[1]在2008年08月測量的長江口黃色物質(zhì)的研究中發(fā)現(xiàn)CDOM濃度與懸浮泥沙沒有相關(guān)性；孔德星[2]在長江口黃色物質(zhì)的吸收特性的研究中發(fā)現(xiàn)CDOM濃度與懸浮泥沙相關(guān)性較好(R2=0.73)。從朱偉健及孔德星的研究結(jié)果可知長江口黃色物質(zhì)與懸浮泥沙呈現(xiàn)完全不同的相關(guān)性，這表明對(duì)長江口黃色物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的研究還存在著一些不足。目在基于前人研究成果上，對(duì)洪季鄱陽湖CDOM的吸收特性進(jìn)一步研究，為以后的CDOM水色遙感反演研究提供基本的技術(shù)支撐，具有重要的理論和實(shí)際意義。

一、研究區(qū)域與方法

(一)鄱陽湖區(qū)域概況

鄱陽湖被稱為中國第一大淡水湖，地理位置在東經(jīng)115°47'至116°45'，北緯28°22'至29°45'，共有贛江、撫河、信江、饒河、修水五條大江河以及博陽河、漳河等小河水系匯入鄱陽湖，調(diào)、積蓄后在湖口灌入長江，構(gòu)成了全部的鄱陽湖水系。2014年洪季以及2015年洪季在鄱陽湖共布設(shè)了75個(gè)站點(diǎn)，其中2014年洪季在鄱陽湖主湖區(qū)、東部水域及入江通道附近水域測量，2015年洪季主要在鄱陽湖主湖區(qū)測量。

(二)樣品采集和測量方法

外業(yè)調(diào)查成果中，主要收集水面光譜數(shù)據(jù)(水面輻亮度(Lsw)、天空光輻亮度(Lsky)、灰板輻亮度(Lp))、鄱陽湖水樣數(shù)據(jù)、測量站點(diǎn)地理位置、水面及天氣情況及當(dāng)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向等數(shù)據(jù)。在收集水面光譜數(shù)據(jù)和水樣數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)間要保持一致，以防數(shù)據(jù)因外界條件出現(xiàn)誤差，其中水面光譜數(shù)據(jù)主要采用水面之上法進(jìn)行測量，本次測量標(biāo)準(zhǔn)均按照NASA海洋光學(xué)規(guī)范[3]進(jìn)行操作。

在船上收集完水樣后現(xiàn)場對(duì)水樣過濾處理并進(jìn)行冷凍保存，其中過濾使用0.2微米的聚碳酸酯濾膜。之后帶回實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品恢復(fù)常溫操作，再進(jìn)行光學(xué)密度測量與分析，分析儀器使用紫外可見雙光束分光光度計(jì)進(jìn)行測量。

二、結(jié)果與分析

(一)洪季黃色物質(zhì)光譜吸收斜率變化

黃色物質(zhì)光譜斜率Sg可以一定程度的表示黃色物質(zhì)的類型和源頭。由式1.2可求出曲線斜率Sg，其中取參考波長λ0為440nm。

ag(λ)=ag(λ0)exp[-Sg(λ-λ0)]

(1.2)

式中λ0是參考波長，ag(λ0)是波長為λ0的吸收系數(shù)。通過非線性方法對(duì)吸收光譜曲線Sg進(jìn)行擬合，其采用的波段范圍不同擬合的Sg值也不同。為研究黃色物質(zhì)光譜吸收斜率Sg擬合受不同波段范圍的影響程度，本文以2014年洪季測量數(shù)據(jù)為例，對(duì)三個(gè)窄波范圍和一個(gè)長波波段范圍的Sg進(jìn)行擬合：350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm。如圖2.1可知：

350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm波段擬合出來的Sg變化范圍以及均值分別為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，其相關(guān)性均達(dá)到0.95以上。

站點(diǎn)相同波段范圍不同其黃色物質(zhì)的吸收斜率Sg相差較大，最大可達(dá)0.0076 nm-1。

350-450nm以及350-500nm波段范圍的Sg值變化范圍相差不大，與450-550nm、550-650nm兩個(gè)波段范圍的Sg值比較，顯示Sg與波長成反比，即Sg變化區(qū)域和平均值域隨波長的增加而逐漸減小，這與宋玲玲等的研究結(jié)論相似。宋玲玲[4]等在研究淀山湖CDOM吸收特性時(shí)發(fā)現(xiàn)Sg.300-500要大于Sg.300-750和Sg.501-750。

4)Markager[5]等在淡水湖泊黃色物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的研究中認(rèn)為Sg在0.01-0.025 nm-1之間變化，均值是0.0177 nm-1；Davies Colley等對(duì)12個(gè)內(nèi)陸湖CDOM光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究表明Sg均值在0.0187 nm-1附近波動(dòng)。

5)在同一湖泊的不同位置、不同時(shí)間CDOM的吸收斜率Sg相差較大。參考波長的差異和擬合波段范圍變化不同，其吸收斜率也隨之不同。與前人的研究成果對(duì)比，本文的研究結(jié)果相對(duì)于宋玲玲[4]在2006年調(diào)查的淀山湖的吸收斜率大，相對(duì)于劉明亮[6]在2008年春季研究的吸收斜率小，和戴永寧[7]以及張運(yùn)林[8]在2004年夏季研究成果基本一致，這表明鄱陽湖與戴永寧、張運(yùn)林的研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境相似，其CODM組成成分相似。

三、結(jié)論

本文對(duì)鄱陽湖洪季CDOM成品進(jìn)行研究分析，獲取到鄱陽湖CDOM的吸收光譜特性。利用非線性方法擬合不同波段范圍的Sg均值和變化范圍：350-450、450-550nm、550-650nm、500-700nm，結(jié)果表明同一站點(diǎn)不同波段范圍上吸收斜率Sg大不相同，最大相差0.0076 nm-1，并且隨著波長的增加，其Sg變化范圍逐漸減小。