李元鵬， 張柳青， 石 玉， 劉明亮， 施 坤，4， 張運(yùn)林，4， 姚 昕， 肖 菲， 段崇森

1.聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院， 山東 聊城 252059 2.中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所， 湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210008 3.杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院， 浙江 杭州 310014 4.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049

以往的研究中常借助ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(CODMn)、ρ(Chla)和ρ(DOC)(DOC為溶解性有機(jī)碳)等水質(zhì)參數(shù)來(lái)評(píng)估湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化狀況[1]. 以上數(shù)據(jù)的獲取受到天氣、試驗(yàn)器材、人員的制約，其試驗(yàn)過(guò)程繁瑣且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)湖泊水質(zhì). CDOM (有色可溶性有機(jī)物)是DOM (溶解性有機(jī)物)中能強(qiáng)烈吸收紫外輻射及藍(lán)光的部分，組成結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜[2-4]. CDOM作為水體中光和有效輻射的吸收物質(zhì)，其濃度和組成能顯著改變水下光場(chǎng)[5]，限制UV-B輻射穿透深度進(jìn)而影響水體初級(jí)生產(chǎn)力并保護(hù)水生生物[5-6]. 由于CDOM結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前國(guó)際上通常以吸收系數(shù)a(254)、a(350)表征CDOM濃度[7-9]. 三維熒光技術(shù)(three-dimensional excitation-emission matrices, EEMs)可提供大量有關(guān)CDOM來(lái)源及組成結(jié)構(gòu)的信息[3-4]. 近年來(lái)興起的平行因子分析法(parallel factor analysis, PARAFAC)能將重疊錯(cuò)交的熒光圖譜解析為多個(gè)獨(dú)立的具有單個(gè)發(fā)射波長(zhǎng)極大值的熒光團(tuán)，用以解譯CDOM相對(duì)豐度及組成結(jié)構(gòu)的變化情況，其光譜組成變化常被用來(lái)表征CDOM庫(kù)的變化[10-11]. 相比于傳統(tǒng)水質(zhì)參數(shù)，CDOM測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單且靈敏度高，并可借助其吸收特性及熒光特性在一定程度上評(píng)估水體富營(yíng)養(yǎng)化程度并對(duì)有機(jī)質(zhì)來(lái)源進(jìn)行分析[7-12]. 高濃度的CDOM賦存通常令水體酸臭刺鼻，并在處理時(shí)產(chǎn)生大量致癌消毒副產(chǎn)物，制約水處理成本影響人畜飲用水健康[13-14]. 以往研究中較多學(xué)者致力于借助CDOM吸收特征值和熒光組分來(lái)估算其他水質(zhì)參數(shù)，并指出不同湖泊適于估算營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收系數(shù)或熒光組分[15-17]. 該方法可更簡(jiǎn)便地了解水質(zhì)狀況，但不能實(shí)時(shí)在線(xiàn)地了解湖泊的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)及有機(jī)物來(lái)源.

FDOM探頭是基于類(lèi)腐殖酸的熒光特性[18-21]，采用激發(fā)波長(zhǎng)370 nm和發(fā)射波長(zhǎng)460 nm下熒光強(qiáng)度來(lái)計(jì)算水體CDOM豐度的傳感器；以往研究發(fā)現(xiàn)該波段下的熒光峰主要表征陸源類(lèi)腐殖酸且室內(nèi)熒光光度計(jì)所測(cè)得的該波段熒光強(qiáng)度通常與a(350)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(CODMn)等指標(biāo)具有很好的線(xiàn)性正相關(guān)[22-23]. 目前國(guó)內(nèi)外環(huán)境及科研部門(mén)均廣泛使用YSI多參數(shù)水質(zhì)分析儀作為重要的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器，以快速有效地監(jiān)測(cè)湖庫(kù)理化性質(zhì)及FDOM熒光強(qiáng)度；由于成本低廉、監(jiān)測(cè)水質(zhì)便捷，因而越來(lái)越受到關(guān)注[24-25]. 然而，探頭所獲得的FDOM數(shù)據(jù)能否作為ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(DOC)等傳統(tǒng)水質(zhì)參數(shù)的替代指標(biāo)，以及能否準(zhǔn)確地反映水質(zhì)狀況仍然需要進(jìn)一步驗(yàn)證.

千島湖又名新安江水庫(kù)，位于浙江淳安縣境內(nèi)，水面面積為580 km2，平均深度34 m，最大深度108 m，庫(kù)容達(dá)1.78×1010m3. 該水庫(kù)水質(zhì)優(yōu)良，兼有防洪、旅游、飲用水源等多種功能，其生態(tài)環(huán)境對(duì)保障錢(qián)塘江中下游的環(huán)境質(zhì)量和水體功能具有舉足輕重的意義. 近年來(lái)，隨著庫(kù)區(qū)周邊及上游流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水庫(kù)的污染負(fù)荷相應(yīng)增加. 作為深水湖泊，千島湖水體一旦污染其治理與恢復(fù)相當(dāng)困難，目前對(duì)該湖泊的監(jiān)測(cè)為逐月觀測(cè)，常規(guī)采樣點(diǎn)12～15個(gè)，具有明顯地時(shí)空局限性，很難對(duì)點(diǎn)源污染進(jìn)行及時(shí)處理. 在線(xiàn)熒光技術(shù)可實(shí)時(shí)在線(xiàn)的了解各站點(diǎn)有機(jī)物濃度，有助于污染源識(shí)別，進(jìn)而便于環(huán)保部門(mén)的及時(shí)應(yīng)對(duì).

因此，該研究以大型飲用水源地水庫(kù)千島湖為例，通過(guò)對(duì)不同季節(jié)FDOM的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，結(jié)合TN、TP、DOC等水質(zhì)參數(shù)實(shí)驗(yàn)室分析，對(duì)比分析CDOM在千島湖的時(shí)空分布特征，構(gòu)建FDOM與主要水質(zhì)參數(shù)間的耦合關(guān)系. 該研究有助于檢驗(yàn)FDOM作為傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)鹽等水質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)替代指標(biāo)的可行性，并為在線(xiàn)熒光技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

在千島湖布設(shè)60個(gè)站點(diǎn)(見(jiàn)圖1)，于2014年5月(夏季)、2018年10月(秋季)進(jìn)行兩次采樣. 現(xiàn)場(chǎng)用YSI多參數(shù)水質(zhì)儀對(duì)表層水體FDOM進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定；使用塞氏黑白盤(pán)測(cè)定SD(透明度). 在各點(diǎn)位采集表層水樣并置于黑暗低溫處保存，采樣結(jié)束后，樣品立即送往中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾并檢測(cè). 該試驗(yàn)未設(shè)置平行樣，所有水質(zhì)參數(shù)測(cè)量在樣品采集后2 d之內(nèi)完成.

1.2 參數(shù)測(cè)定及計(jì)算方法

1.2.1ρ(TN)、ρ(DTN)和ρ(TP)、ρ(DTP)的測(cè)定

ρ(TN)和ρ(TP)的測(cè)定分別采用GB 11894—1989《過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》及GB 11893—1989《鉬銻抗分光光度法》使用日本島津公司生產(chǎn)的UV-2550(型號(hào))紫外分光光度計(jì)予以測(cè)定. 經(jīng)0.70 μm孔徑的GF/F濾膜過(guò)濾后所得的水樣分別使用以上方法進(jìn)行測(cè)定即為ρ(DTN)和ρ(DTP).

1.2.2ρ(Chla)和ρ(CODMn)的測(cè)定

ρ(Chla)采用分光光度法測(cè)定，首先采用GF/F過(guò)濾一定體積的水樣，將所得濾膜置于冰箱中冷凍48 h以上后，使用90%的熱乙醇提取并使用日本島津公司生產(chǎn)的UV-2550(型號(hào))分光光度計(jì)測(cè)定665及775 nm處吸光度再經(jīng)換算得到ρ(Chla)[26].ρ(CODMn)使用高錳酸鉀和草酸鈉作為試劑的GB/T 15456—2008《比色法》測(cè)定.

1.2.3ρ(DOC)的測(cè)定

將經(jīng)0.7 μm的Whatman GF/F濾膜過(guò)濾所得的水樣置于日本島津公司生產(chǎn)的總有機(jī)碳分析儀(型號(hào)CPH)中，高溫(680 ℃)NPOC模式下測(cè)定ρ(DOC)，檢測(cè)范圍為0.5～500 mg/L，檢測(cè)精度為0.1 mg/L.

1.2.4FDOM熒光強(qiáng)度和CDOM光譜吸收系數(shù)的測(cè)定

采用YSI (Yellow Springs Instruments)公司生產(chǎn)的多參數(shù)水質(zhì)分析儀(型號(hào)EXO2)，設(shè)定其激發(fā)波長(zhǎng)為(365±5)nm，發(fā)射波長(zhǎng)為(480±40)nm，檢測(cè)范圍為0～300(QSU)，分辨率為0.01(QSU)測(cè)定FDOM熒光強(qiáng)度. 通過(guò)日本島津公司生產(chǎn)的UV-2550紫外分光光度計(jì)測(cè)定CDOM光譜，所需的樣品是經(jīng)過(guò)0.22 μm的Milipore纖維素濾膜過(guò)濾后水樣，采用5 cm比色皿，以Milli-Q水作為空白，在200～800 nm和間隔1 nm 的設(shè)置下測(cè)量CDOM的吸光度. 然后根據(jù)式(1)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)[27]：

a(λ)=2.303×D(λ)r

(1)

式中：a(λ)為在波長(zhǎng)λ時(shí)的CDOM吸收系數(shù)，m-1；D(λ)為在波長(zhǎng)λ處吸光度；r為光程路徑，m. 該研究中，使用a(254)和a(350)表示CDOM的豐度.

1.2.5TLI(湖泊綜合富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù))的計(jì)算

參照《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》[1]，基于標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)參數(shù)〔包括ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(CODMn)、ρ(Chla)、SD〕計(jì)算TLI. 分級(jí)方法：TLI<30貧營(yíng)養(yǎng)；30≤TLI≤50中營(yíng)養(yǎng)；5070重度富營(yíng)養(yǎng).

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

使用IBM SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中包括最大值、最小值、平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差以及獨(dú)立樣本平均值差異顯著性水平t檢驗(yàn). 使用Origin 8.5軟件對(duì)FDOM熒光強(qiáng)度與各參數(shù)濃度進(jìn)行回歸分析. 使用ArcGIS 10.2進(jìn)行空間插值分析，進(jìn)而得到各參數(shù)的空間分布圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 千島湖不同季節(jié)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)及其對(duì)比

2014年5月TLI平均值為38.4±4.4，2018年10月TLI平均值為34.9±3.0；2014年5月TLI平均值極顯著大于2018年10月(t-test,P<0.001). 結(jié)合ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(CODMn)、ρ(Chla)、SD等水質(zhì)參數(shù)(見(jiàn)表1)，參照我國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]及TLI值判定千島湖處于中貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，其中2014年5月千島湖富營(yíng)養(yǎng)化程度略高于2018年10月.

表1 不同季節(jié)各水質(zhì)參數(shù)平均值差異性顯著性水平t檢驗(yàn)結(jié)果

圖2 2014年5月千島湖各水質(zhì)參數(shù)的分布特征Fig.2 Spatial variability of water quality parameters in Lake Qiandao in May 2014

2.2 不同季節(jié)FDOM熒光強(qiáng)度和各水質(zhì)參數(shù)的空間變化

2014年5月FDOM熒光強(qiáng)度與a(350)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(DTN)、ρ(DTP)、ρ(Chla)分布特征亦具有一致性，即由西北湖區(qū)至其他湖區(qū)遞減的趨勢(shì)(見(jiàn)圖2). 值得指出的是，ρ(DOC)、ρ(CODMn)在該次所得樣品中卻未表現(xiàn)出這種趨勢(shì)，其高值主要分布在靠近淳安縣附近的湖心區(qū)及東南湖區(qū)(見(jiàn)圖2).

2018年10月FDOM熒光強(qiáng)度與a(350)及ρ(DOC)、ρ(TP)、ρ(CODMn)、ρ(DTP)、ρ(Chla)分布特征具有一致性，即由西北湖區(qū)至其他湖區(qū)遞減的趨勢(shì)；不同的是，ρ(TN)和ρ(DTN)的分布特征與其他水質(zhì)參數(shù)存在部分差異，其高值主要集中在湖心區(qū)及東南湖區(qū)(見(jiàn)圖3).

2.3 FDOM熒光強(qiáng)度高值區(qū)分布

將FDOM熒光強(qiáng)度值進(jìn)行排頻解析，發(fā)現(xiàn)2014年5月0～18.01(QSU)熒光強(qiáng)度值集中于前95%，其他大于18.01(QSU)數(shù)值集中于后5%；2018年10月0～7.11(QSU)數(shù)值集中于前95%，大于7.11(QSU)值集中于后5%. 該次研究出現(xiàn)頻率為95%，即后5%以上極大值定義為高值，高值分布區(qū)域即為FDOM高值區(qū)(見(jiàn)圖4、5).

2014年5月FDOM熒光強(qiáng)度高值與a(350)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(DTN)、ρ(DTP)、ρ(Chla)高值區(qū)具有相似的分布特點(diǎn)，主要集中于西北湖區(qū)中下游，即在FDOM高值區(qū)，以上水質(zhì)參數(shù)亦呈現(xiàn)為高值(見(jiàn)圖2、5). 2018年10月FDOM熒光強(qiáng)度高值主要集中在西北湖區(qū)及上游新安江(見(jiàn)圖5)，其分布特征與a(350)、ρ(DOC)、ρ(TP)、ρ(CODMn)、ρ(DTP)、ρ(Chla)高值區(qū)分布特征相似(見(jiàn)圖3、5).

圖3 2018年10月千島湖各水質(zhì)參數(shù)的分布特征Fig.3 Spatial variability of water quality parameters in Lake Qiandao in October 2018

注： 虛線(xiàn)為出現(xiàn)頻率為95%分界線(xiàn).圖4 2014年5月、2018年10月FDOM熒光強(qiáng)度的頻率分布Fig.4 The frequency distribution of the fluorescence intensity of FDOM in Lake Qiandao in May 2014 and October 2018

圖5 2014年5月、2018年10月潛在水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的空間分布Fig.5 The spatial distribution of potential contamination regions in Lake Qiandao in May 2014 and October 2018

2.4 FDOM熒光強(qiáng)度與主要水質(zhì)參數(shù)濃度的回歸分析

為探討FDOM熒光強(qiáng)度與水質(zhì)參數(shù)濃度間的耦合關(guān)系，檢驗(yàn)FDOM在線(xiàn)熒光技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用和普適性，將兩次采樣所得的FDOM熒光強(qiáng)度與各水質(zhì)參數(shù)濃度進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)FDOM熒光強(qiáng)度與a(254)(R2=0.91,P<0.01)、a(350)(R2=0.90,P<0.01)、ρ(DOC)(R2=0.49,P<0.01)、ρ(TN)(R2=0.61,P<0.01)、ρ(TP)(R2=0.75,P<0.01)、ρ(CODMn)(R2=0.35,P<0.01)、ρ(DTN)(R2=0.59,P<0.01)、ρ(DTP)(R2=0.56,P<0.01)、及ρ(Chla)(R2=0.68,P<0.01)均呈極顯著正相關(guān)且具有很好的線(xiàn)性擬合優(yōu)度(見(jiàn)圖6)，說(shuō)明FDOM熒光探頭可以很好地識(shí)別有機(jī)物.

注： 綠色與藍(lán)色包絡(luò)線(xiàn)分別為95%置信區(qū)間及預(yù)測(cè)區(qū)間；紅色線(xiàn)為擬合線(xiàn). 圖6 FDOM熒光強(qiáng)度與各水質(zhì)參數(shù)的回歸分析Fig.6 Relationships between the fluorescence intensity of FDOM, and water quality parameters for the samples

3 討論

3.1 千島湖有機(jī)物的來(lái)源

FDOM與其他水質(zhì)參數(shù)的耦合關(guān)系可能受到CDOM結(jié)構(gòu)的影響，其組成結(jié)構(gòu)往往與其來(lái)源具有較大的關(guān)系[23,28-29]. 作為千島湖最大的入湖河流，新安江是該湖有機(jī)物的主要來(lái)源；同時(shí)，周邊淳安縣點(diǎn)源釋放對(duì)該湖泊有機(jī)物也具有一定量的貢獻(xiàn). 首先，兩個(gè)季節(jié)大多數(shù)水質(zhì)參數(shù)高值主要集中在西北湖區(qū)，且呈現(xiàn)出由西北湖區(qū)至其他湖區(qū)遞減的趨勢(shì)(見(jiàn)圖2、3)，其他學(xué)者也發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)果[30-31]；其次，2014年5月(夏季)各水質(zhì)參數(shù)平均值極顯著高于2018年10月(秋季)，這可能是由于夏季降水量相對(duì)較多，徑流的攜帶作用將更多的有機(jī)物從上游搬運(yùn)至該湖泊. 以上兩點(diǎn)說(shuō)明新安江對(duì)千島湖有機(jī)物具有重要貢獻(xiàn). 2014年5月ρ(DOC)、ρ(CODMn)和2018年10月ρ(TN)、ρ(DTN)未表現(xiàn)出由西北湖區(qū)至其他湖區(qū)遞減的趨勢(shì)，其高值主要集中在靠近淳安縣的湖心區(qū)及東南湖區(qū)(見(jiàn)圖2、3)，以往研究中也同樣發(fā)現(xiàn)在淳安縣附近的湖心區(qū)水域營(yíng)養(yǎng)鹽濃度相對(duì)較高，說(shuō)明周邊生活污水的釋放對(duì)有機(jī)物也具有一定量的貢獻(xiàn)[32]. 值得指出的是，2018年10月ρ(TN)、ρ(DTN)高值主要集中在東南湖區(qū)，其分布特征看似異常，但是從其數(shù)值來(lái)看，ρ(TN)、ρ(DTN)高值在1 mg/L左右，含量依然較低. 這可能是由于在降水較少的秋季上游新安江輸入的TN減少，東南湖區(qū)ρ(TN)、ρ(DTN)相對(duì)變高. 韓曉霞等[32]指出，西北湖區(qū)街口(入湖口附近)等斷面ρ(TN)受降水量變化較大，其變化與降水量有較好的吻合度；此外，2018年10月采樣期間東南湖區(qū)周邊也可能存在生活污水釋放、道路修建等人類(lèi)活動(dòng)，進(jìn)而致使該湖區(qū)ρ(TN)相對(duì)較高. 以往研究發(fā)現(xiàn)藻類(lèi)等水生植物降解也是湖泊有機(jī)物的來(lái)源之一[33-34]，然而水生植物的降解對(duì)千島湖有機(jī)物的貢獻(xiàn)比較有限. 首先，千島湖水質(zhì)比較清潔，其中ρ(DOC)最大值為2.02 mg/L、TLI平均值在30～40之間變動(dòng)，因而該湖不大可能出現(xiàn)大規(guī)模的藻類(lèi)爆發(fā)；其次，ρ(Chla)高值主要集中在富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較高的西北湖區(qū)，而在其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貧瘠的湖區(qū)ρ(Chla)較低(見(jiàn)圖2、3)，這與李培培等[35]的研究結(jié)果相似；再次，千島湖平均深度超過(guò)34 m，挺水植物難以固著生長(zhǎng)；因而水生植物降解不大可能是該湖有機(jī)物的主要來(lái)源[30]. 值得指出的是，伴隨上游黃山市及周邊淳安縣旅游業(yè)的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的生活污水匯入該湖泊，進(jìn)而可能改變CDOM庫(kù)結(jié)構(gòu)[29,36-37].

3.2 FDOM探頭在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

水源湖庫(kù)直接用于人類(lèi)飲用水供給，水質(zhì)一旦污染其治理與恢復(fù)相當(dāng)困難，進(jìn)而也將造成更大的損失. 目前，地方環(huán)保部門(mén)對(duì)千島湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)頻率僅為逐月觀測(cè)，全湖采樣時(shí)間需2～3 d，因而及時(shí)了解湖泊水質(zhì)狀況受到極大的限制. 該研究表明，F(xiàn)DOM探頭對(duì)中貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水源湖庫(kù)有機(jī)物具有很好的監(jiān)測(cè)作用，適用于水源湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)警. 首先，現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)的FDOM熒光強(qiáng)度與a(254)、a(350)具有極好的相關(guān)性，其線(xiàn)性擬合優(yōu)度在0.9以上(見(jiàn)圖6)，這說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)所得的FDOM熒光強(qiáng)度可很好的表征CDOM濃度. 以往研究表明清潔的水體中陸源類(lèi)腐殖酸往往占有較大的比重[38]，F(xiàn)DOM熒光強(qiáng)度與a(254)、a(350)具有較好的相關(guān)性，可能與該湖水質(zhì)優(yōu)良因而陸源類(lèi)熒光組分占有較大比重存在一定關(guān)系. 不同水文情境對(duì)CDOM結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定影響[17,39]，然而兩個(gè)季節(jié)FDOM熒光強(qiáng)度與a(254)、a(350)具有很好的線(xiàn)性相關(guān)性及空間分布特征相似性，進(jìn)一步證實(shí)在營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)較低的千島湖FDOM熒光強(qiáng)度可以很好地估算不同水文情境下CDOM的濃度. 其次，不同季節(jié)FDOM熒光強(qiáng)度與大多數(shù)水質(zhì)參數(shù)具有相似的分布特征，且具有很好的相關(guān)性及線(xiàn)性擬合優(yōu)度；因而，F(xiàn)DOM熒光強(qiáng)度可用來(lái)估測(cè)其他水質(zhì)參數(shù)濃度，并且對(duì)于傳統(tǒng)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽及CODMn等水質(zhì)參數(shù)具有很好的替代作用(見(jiàn)圖2、3、6). 同時(shí)，熒光探頭可較好地識(shí)別營(yíng)養(yǎng)鹽、ρ(Chla)高值區(qū)，可應(yīng)用于水源湖庫(kù)的水質(zhì)預(yù)警(見(jiàn)圖2、3、5). 值得指出的是，重金屬的絡(luò)合作用對(duì)CDOM熒光具有很好的淬滅效應(yīng)[40-41]，該效應(yīng)可能會(huì)影響FDOM探頭對(duì)有機(jī)物的探測(cè)能力，以往學(xué)者指出該湖重金屬含量極低，Cr、Cd、Cu、Mn、Pb等重金屬長(zhǎng)期處于監(jiān)測(cè)下線(xiàn)內(nèi)[42-44]；孟慶輝等[44]對(duì)千島湖4個(gè)季節(jié)的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，該湖大多數(shù)重金屬含量極低只有Zn濃度稍高，平均值為4.43 μg/L；參照以往研究結(jié)果該濃度對(duì)熒光的淬滅效應(yīng)可能比較有限[40-41]. 此外，作為受?chē)?guó)家重點(diǎn)保護(hù)的飲用水供給湖泊，目前淳安縣環(huán)保部門(mén)對(duì)該湖開(kāi)展逐月觀測(cè)以保證飲用水安全，近年來(lái)周邊環(huán)境也無(wú)較大變化，因而該湖不大可能大范圍存在高濃度的重金屬賦存.

FDOM探頭對(duì)其他富營(yíng)養(yǎng)化程度更高的湖泊有機(jī)物可能依然具有一定的監(jiān)測(cè)能力. 富營(yíng)養(yǎng)化程度較高的湖泊一般受人類(lèi)影響較大，主要是承接了周邊大量生活污水及工業(yè)廢水的輸入；同時(shí)，伴隨營(yíng)養(yǎng)程度的提高容易造成藻類(lèi)爆發(fā)，藻類(lèi)降解后又會(huì)釋放出較多的蛋白類(lèi)有機(jī)物，因而富營(yíng)養(yǎng)化程度高的湖泊往往蛋白類(lèi)組分占比相對(duì)更高[45]. 伴隨營(yíng)養(yǎng)化程度的提高及湖泊CDOM結(jié)構(gòu)的改變，F(xiàn)DOM熒光強(qiáng)度對(duì)有機(jī)物的估算能力可能也會(huì)受到影響；然而，ZHANG等[23]在天目湖的研究中發(fā)現(xiàn)，a(350)與類(lèi)腐殖酸組分具有更好的正相關(guān)關(guān)系，而與類(lèi)蛋白組分無(wú)顯著相關(guān)性；同時(shí)，在云貴高原38個(gè)湖泊的研究中發(fā)現(xiàn)，氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽與陸源類(lèi)熒光組分呈極顯著正相關(guān)，而與類(lèi)蛋白物質(zhì)無(wú)顯著相關(guān)性[22]. 諸多學(xué)者在受人類(lèi)影響較大且富營(yíng)養(yǎng)化程度較高的太湖、鄱陽(yáng)湖等湖泊的研究中同樣發(fā)現(xiàn)，類(lèi)腐殖酸熒光組分與水質(zhì)參數(shù)具有更好的相關(guān)性[17,39]，這說(shuō)明內(nèi)陸湖泊有機(jī)物來(lái)源可能主要是受制于河流的輸入，因而在富營(yíng)養(yǎng)化程度更高的湖泊FDOM可能依然具備一定的有機(jī)物監(jiān)測(cè)能力.

綜上，熒光探頭對(duì)湖水水質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)警具有廣泛的應(yīng)用前景. 當(dāng)前，美國(guó)YSI公司、加拿大RBR公司、英國(guó)Aquaread公司和德國(guó)TriOS公司等多款水質(zhì)和光學(xué)參數(shù)儀均攜帶了FDOM探頭，可以實(shí)現(xiàn)CDOM豐度不同時(shí)空尺度的快速測(cè)定. 因此，基于該研究構(gòu)建的FDOM和主要水質(zhì)參數(shù)的耦合關(guān)系可以應(yīng)用于千島湖主要水質(zhì)參數(shù)的快速測(cè)定.

4 結(jié)論

a) FDOM熒光強(qiáng)度及其他主要水質(zhì)參數(shù)濃度平均值呈現(xiàn)出由西北入湖河口向下游大壩出水口方向遞減的趨勢(shì)，反映出上游新安江對(duì)千島湖有機(jī)物來(lái)源具有重要貢獻(xiàn).

b) 2014年5月ρ(DOC)、ρ(CODMn)平均值未表現(xiàn)出由西北湖區(qū)至其他湖區(qū)遞減的分布趨勢(shì)，其高值主要集中在靠近淳安縣的湖心區(qū)及東南湖區(qū)，意味著有機(jī)物除上游新安江的輸入還存在其他輸入方式.

c) 2014年5月千島湖TLI平均值為38.4±4.4，2018年10月TLI平均值為34.9±3.0，該湖處于中貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài).

d) FDOM熒光強(qiáng)度與CDOM吸收系數(shù)a(254)、a(350)以及ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(DOC)、ρ(CODMn)、ρ(DTN)、ρ(DTP)、ρ(Chla)均呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明FDOM探頭可以應(yīng)用于千島湖主要水質(zhì)參數(shù)的快速監(jiān)測(cè)和預(yù)警.

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