第３１卷，第１１期
２０１１年１１月 光谱学与光谱分析 ｖ０１．３１，Ｎｎｌｌ，ｐｐ３０２２－３０２５
ＳｐｅｃｔＩｏｓｃｏｐｙ
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Ａｒ“ｙｓｉｓ Ｎａｖ饥Ｉｂｅｒ，２０１１太湖典型湖区水体溶解有机质的光谱学特征
胡春明１，张远“，于涛１，姚波２，胡德胜３
１．中国环境科学研究院，流域永生态保护技术研究室，北京１０００１２ ２．中国科学院力学研究所，环境力学研究室，北京１００１９０ ３．哈尔滨工程大学水声工程学院．黑龙江哈尔滨１５０００１
摘要应用荧光光谱、紫外光谱及多种紫外参数等光谱学手段对太湖水体溶解有机质（ＤＯＭ）进行分析测 定，探讨太湖典型湖区水体中Ｄ（）Ｍ的来源及其影响因素。结果表明：不同湖区水体ＤＤＭ组成特性呈现出 一定的区域特征，位于人湖河流的Ｔｌ点和１七点所代表的竺山湾湖区，结构复杂的大分子物质和腐殖质类 物质含量较多，这些区域受多重来源包括生物来源、陆源及生产生活荇水的影响较大；以１１为代表的梅梁 湾湖区、１４为代表的贡湖湾湖区和Ｔ５所处的湖心区其ＤＯＭ复杂化程度相对较低；而１甚点代表的东太湖 湖区，因受外界环境的影响较小，以结构简单的类蛋白物质含量居多。
关键词太湖；溶解有机质；荧光光谱；紫外参数
中圈分类号：ｘ５２４ 文献标识码：Ａ Ｄｍ：ｌｏ．３９６４／ｊ．ｉｓｓ札１０００＿０５９３（２０１１）１１—３０２２－０４
引言
湖泊水体溶解有机质（ＤＯＭ）的组成和来源比较复杂，
它们的时空分布和来源辨识一直是湖泊科学与天然有机质的 研究热点ｎ～。湖泊水体中ＤＤＭ对污染物的迁移转化行为、
毒性和风险评估有十分重要的作用，其分布特征和来源辨识 研究对污染物环境行为的影响有着十分重要的意义。湖泊中 不同来源的ＤＯＭ所含物质的组成和种类不尽相同，致使水 体所体现出来的理化特性存在差异，在空间上则表现出明显 的区域特征。目前关于有机质来源辨识方法的研究主要集中 在元素分析、同位素示踪、荧光、紫外光谱及核磁共振分析 等方面ｏ“］。在这些方法中，荧光光谱法因具有检测速度快、
灵敏度高、操作简单等优点被广泛应用于有机质结构特征及 来源辨识研究Ｌ５间。从以往的研究看ｏ］，太湖ＤＯＭ的光谱特 性总体上尚缺乏较全面的研究。基于此，试验利用荧光光谱 以及一些紫外光谱参数等光谱学手段多角度地对太湖典型湖 区的溶解有机质分布特征、来源及其影响因素做全面分析和 探讨，研究结果可为进一步研究太湖水体ＤＯＭ组成特性以 及定量反演提供有意义的基础资料。
１实验材料与方法
ｌ－ｌ样品采集与预处理
２０１０年８月在全太湖布设采样点，选取其中具有代表性 的湖区共六个点的水样，装入预先处理过的水样瓶中，避光
用冰袋保藏立即送回实验室，所有样点的水样用ｏ．４５肿玻
璃纤维滤膜（预先于４５０℃灼烧）过滤，过滤后的水样为溶解
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收稿日期：２０１１一ｏｌ一２７．修订日期：２０１ｌ—０５．２２
基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）项目（２００８ｃＢ４１８２０１）资助
作者简介：胡春明，女．１９８２年生，中国环境科学研究院助理研究员
ｅ＿ｍｉｌ．ｈｕｃｈ岫ＩＩｌｉＩｌ９６６６＠１６３．∞ｍ
＊通讯联系人 ｝ｎ扭ｉｌ：ｚｈａｎｇｙｕａｌｌ＠ｃｒａ慨。喝ｃｎ
万方数据
第１１期 光谱学与光谱分析
有机质（ＤＯＭ），置４℃冰箱保存备用。典型区域观测点的分
布情况见图１，其中Ｔ１位于北部人湖河流；化代表竺山湾
湖区；Ｔ３代表梅梁湾湖区；１４代表贡湖湾湖区；Ｔ５代表湖 心区；Ｔ６代表东太湖湖区。
１．２分析指标与方法
荧光光谱测定仪器采用日立Ｆ＿４５００。该仪器的主要性能 参数如下：激发光源：１５０ ｗ氙弧灯；ＰＭＴ电压：７００ ｖ；信
噪比＞１ｌｏ；带通（酬ｐａｓｓ）：Ｅｘ＝５
ｎｍ，Ｅｍ一５ｎｍ；响应时问设为自动；扫描光潜进行仪器自动校正。运用该产品自 带的软件（ＦＬ ｗｉｎＬａｂ ｓｏｆｔｗａｒｅ（Ｐｃｒｋｉｎ Ｅｌｒｎｅｒ））收集数据。
三维荧光光谱：扫描光谱激发波长Ｅｘ一２２５～５００ ｎｍ，
发射波长Ｅｍ一３００～５８０ ｒⅡｎ，扫描速度：ｌ ｚｏｏ ｎｒｎ・谢ｎ～。
紫外光谱：采用岛津ｕｖ＿１８００紫外一可见分光光度计，
波长扫描范围为２００～４００
ｎＩｎ，扫描波长问隔２啪。参照
ＫｏｒｓｈｉｎＬ州等的测定方法，在２０３和２５３ ｎｍ处测定ＤＯＭ的 吸光度值（分别记为Ａ”ｓ和Ａ。ｓｓ），计算Ａｚｓｓ，Ａ。。比，同时根 据２５４ ｎｍ处的紫外吸收值（记为Ａｚ“）和溶解性有机碳
（Ｄｏｃ）含量计算样品的比紫外吸收值（ｓＵｖＡ值）。ＤＯｃ测 定仪器为德国耶拿ｍｕｌｔｉ Ｎ／ｃ总有机碳测定仪。样品的基本 理化性质测试方法参照《水和废水检测分析方法（第四版）》。
６个点的基本理化性质见表１。
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２结果与讨论
２．１典型湖区水体三维荧光光谱特征
荧光光谱分析具有灵敏度高，选择性好，且不破坏样品 结构的优点，能展现出荧光强度随激发和发射波长随时问变 化的信息［９］。
根据以往的研究报道［１¨“，从获得的太湖水样三维荧光 谱图（见图２）可以明显观察到荧光峰Ａ（记为Ｐｅａｋ Ａ）和荧光
峰Ｂ（记为Ｐｅａｌ【Ｂ），ＰｅａｋＡ位于Ｅｘ／Ｅｍ一（２７５～２８５ｍ）／
（３１０～３２０咖），Ｐｅａｋ Ｂ位于Ｅｘ／Ｅｍ一（２３０～２４０咖）／（３３５
～３５５咖），均属于类蛋白荧光峰，其中Ｐｅａｋ
Ａ为高激发波 艮类酪氨酸荧光峰，Ｐ朗ｋ Ｂ为低激发波长类色氨酸荧光峰。例外的是采样点Ｔｌ和Ｔ２的三维光谱中有明鼹的紫外类富 里酸荧光峰ｃ（记为Ｐｅａｋ ｃ），位于Ｅｘ／Ｅｍ＝（２５０～２５５ ｍ１／
４５０～４６０ ｎｍ），而６个样点的荧光峰Ｄ（记为Ｐｃａｋ Ｄ）均不明 显。水样中类蛋白荧光峰极强可能是造成类腐殖酸和类富里
酸荧光峰观察不到的原因。在波长Ｅｘ／Ｅｍ一（２４０～２５５啪）／
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万方数据
３０２４ 光谱学与光谱分析 第３１卷
（４３５～４５５ ｎｍ）和（３０５～３２０ ｎｍ）／（４０５～４４５
ｍ）范围内存
在较为宽阔的峰带，应该为富里酸和腐殖酸形成的Ｐｅａｋ ｃ
和Ｐｅａｋ Ｄ所体现出来的荧光特征。从图２和表２可以发现，
６个点样荧光峰值出现的位置和强度的不同证明了ＤＯＭ中 存在不『司的荧光物质，也反映出不同湖区ＤＯＭ的来源不 同。
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ｔｙｐｉｃａｌ Ｉａｋｅａｒｅ嬲ｏｆ １ＷｈｕＩ丑ｋｅ表２中，６个点Ｐｅａｋ Ｃ发射波长从Ｔ１到Ｔ６点分别为 ４５５，４５０，４４０，４３９，４３８和４３８ ｎ１１１，其中Ｔ１点和Ｔ２点较 其他点发射波长多右移了ｌｏ
ｍ还多，同时Ｔｌ点的Ｐｅａｌ【Ｃ
峰强度最高，为６３４．６，是其他点峰强的２～３倍。从Ｐｅａｋ Ｃ 的发射波长的右移程度以及峰强度等因素综合比较表明，Ｔ１ 点和Ｔ２点Ⅸ）Ｍ中类富里酸物质的累积，所含物质的芳构 化程度和腐殖化程度较强。这是因为Ｔ１、Ｔ２点所在的区域 受人为干扰较大，周边如常州、无锡等城市大量工业废水及 生活污水的排放，携带ｒ大最的有机物进入湾内，导致入湖 河流和竺山湾湖区ＤＯＭ在太湖典型湖区表现出浓度最高、
成分最复杂的重要原因。
２．２紫外光谱参数的特征
２．２．１ 紫外参数Ａ２５３／Ａ２０３值
ＤＯＭ在２５３与２０３ ｎｒｎ吸光度的比值（Ａ２５３／Ａ２。。）可以反 映出芳环的取代程度及取代基的种类：当芳环上的取代基以 脂肪链为主时，Ａｚｓｓ／Ａ。ｏ。的比值比较低；而当芳环上的取代 基中羰基、羧基、羟基、酯类含量较高时，Ａｚｓ。／Ａｚ。。值比较 高‘８｜。
７Ｉ’ａｂＩｅ ３ ＵＶ ｓｐｅｃｔ咖｜ｓｃｏｐｉｃ ｐｊＩｒａⅡ悖ｔｅｒｓ ｏｆｗａｔｅｒ
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Ｌａｋｅ从表３可比较出，６个点水样的紫外参数Ａｚｓｓ／Ａｚｏ。值从 小到大的顺序分别为Ｔ６＜Ｔｌ＜Ｔ２＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ３，并且Ｔ３ 点所代表的梅梁湾湖区的这一比值远高于其他点，是其他点 的２～ｌｏ倍，表明该湖区所含的Ｄ（）Ｍ芳构化程度较高。而 Ａｚｓ。／Ａｚ。。值最小的Ｔ６点所代表的东太湖湖区，其ＤｏＭ芳 环取代基以脂肪链为主，分子结构较简单，芳构化程度较 低。由于太湖各个湖湾位置、水文等情况不『司，ＤＯＭ来源也
有所差异。同时由于样品采集时间（８月份）处在夏季，Ｔ３点 所处的梅梁湾湖区水体中浮游藻类浓度较高，ＤｏＭ除了来 自外源以外，浮游藻类死亡降解的产物也是其重要来源，从 而导致Ｉ）ｏＭ的复杂化程度较大。
２．２．２ ＳＵＶＡ值
双ⅣＡ值可以从某种程度上反映物质的芳香性，并且与
ＤｏＭ的种类有关，当ＤＯＭ巾存在疏水性化合物或高分子 量的有机物（如腐殖质类物质）时，ＳＵＶＡ值一般较高。ＳＵ—
ＶＡ值计算公式如下
ＳＵＶＡ—Ａ２５４×１００／ＤＯＣ
从表２中６个点的ＳＵＶＡ数据可以看出，Ｔｌ点的ＳＵ—
ＶＡ值最高，为ｏ．７７３其次是Ｔ２点为ｏ．６９４，说明这两个点 的样品中所含有的芳香性物质比较多，芳香性物质含虽高表 明ＤＯＭ的芳构化程度较高并土土含有较多的腐殖质类大分子 物质。而Ｔ４点的ｓＵＶＡ值最小，为ｏ．４５４。从以往的经验上 看，太湖周边太涌运河、漕桥河是竺山湾湖区的主要入湖河 流，尤其是漕桥河位于常州市武进区与宦兴市的交接处，工 业排放密集［７］，导致携带大量ＤＯＭ的工业及生活污水进入 河道，因此，入湖河流的Ｔ１点其ＤＯＭ明显高于丝ＩｌＪ湾，也 表明入湖河流较单一的陆源特征。位于贡湖湾湖区的Ｔ４点，
虽然有望虞河的流入，但自从２００７年６月份之后望虞河一 直在引江济太［１“，河水被稀释，对贡湖湾湖区ＤＯＭ的来源 影响减小。这一结论与２．１节部分ｔ维荧光光谱分析中点 Ｔ１和Ｔ２的水样中含有较高的紫外类富里酸物质的结果相 一致。
３结论
太湖典型湖区Ｄ【）Ｍ的光谱学手段综合分析表明，典型 湖区水体Ｄ（）Ｍ的成分存在区域差异，这种差异反映ｒ ＤｏＭ在不同湖区的来源差异。东部湖区和湖心区因受周围 影响较小，陆源的影响不大，水质相对较好，ＤＯＭ来源以内 源为主，蛋白质含虽和多糖类物质含虽明显较多；北部湖区 的入湖河流和竺山湾湖区其ＤＯＭ含有的羧基和芳香族类物 质较多，ＤｏＭ的芳构化程度比较明显，说明受多重来源包
万方数据
第１１期 光谱学与光谱分析 ３０２５
括生物来源、陆源及生产生活污水的影响，主要成分趋于复 杂化。呈现富里酸的特征。
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ＨＵＣｈｕｒ卜ｍｉＴｌ９１，ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎ¨，ＹＵ Ｔａ０１，ＹＡｏ Ｂ０２，ＨＵ
Ｄｅ＿ｓｈｅ坩
１．Ｒｉｖｅｒｉｎｅ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ ＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｃｉｅｎｃｅＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ ｌＯ００１２，
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２．Ｋｅｙ Ｉ五ｂｏｒａｔｏｒｙｄ
Ｅｎｖｉｒｏ啪ｅｎ协ｌ
Ｍｅｃｈａｍｃｓ，ｌｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｎｌｙ ｏｆｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，ｃｈｉｎａ ３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉＴｌｇ ＵＩｌｉＶｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔ髓ｃｔ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＵＶ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ａｎｄＩ删ｌｔｉｐｌｅＵＶ
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ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏｄｅｔｅｍｉｎｅ
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ｐｌａｙｅｄｓｏｒｎｅ ｒｅｇｉｏｍＩ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ ｒＩｌａｃｒｏ＿ｒｎｏｌｅｃｕｌｅｓｍａｔｔｅｒｓ研ｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄ ｈｕｒＩｌｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｉｎ
啪ｔｅｒ
ｆｒｏｍｓ锄ｐｌ崦ｐｏｉｎｔｓ
Ｔ１（１０ｃａｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｏｗ南ｅｒ）ａｎｄＴ２（ｒｅｐｒｅｓｅｍｓｚ１１ｕ Ｓｈａｎ Ｂａｙ Ｌａｋｅ）ｗｅｒｅ ｉｎｍａｊｏｒｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｉｎｄｉ—ｃａｔｅｄ ｔ｝ｎｔ ｔｈｅｓｅａｒｅａｓ、＾陀ｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔ０ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｌａｎｄ－ｂａｓｅｄ ｓｏｕｒｃｅｓ，ａｒｌｄ ｄｏｒｎｅｓｔｉｃ ｓｅ、Ⅳａｇ已 Ｉｎ ｔｈｅ ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅ）（ｉｔｉｅｓ ｏｆ ＤＯＭ ｆｒｏｍ
ｓ锄ｐｌｉｎｇ
ｐｏｉｍｓ Ｔ３（ＭｅｉｌｉａｎｇＢａｙ Ｌａｋｅ），Ｔ４（Ｇｏｎｇｈｕ Ｂａｙ Ｌ丑ｋｅ），ａｎｄ Ｔ５（ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｔａｉｈｕ Ｌａｋｅ）ｗｅｒｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ． Ａｍｄ ｐｒｏｔｅｉｒ卜ｌｉｋｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ⅳｉｔｈ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ、Ⅳｅｒｅ ｉｎ ｍａｊｏｒｉｔｙ ｉｎ、＾ｒａｔｅｒ ｆｒｏｍ
ｓ枷ｐｌｉｎｇ
ｐｏｉｎｔ Ｔ６（Ｅａｓｔ１、ａｉｈｕ Ｌａｋｅ），ｗ¨ｃｈ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ａｒｅａｗａｓ ｌｅｓｓ ｉ１１ｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅ斌ｅｎｌａｌ ｅｎｖｉｒ０眦ｌｅｎＬ Ｋｅｙ啪ｒｄｓ Ｔａｉｈｕ；功ｓＳ０】ｖｅｄ ｏｒｇａ】１ｊｃ ｍａｔｔｅｒ；ＦｌｕＤｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＵＶ印ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｒｌｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ
（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪａｍ ２７，２０ｌｌ；ａｃｃｅｐｔｅｄ Ｍａｙ２２，２０１１）
