王 迪,張 飛,3**,張兆永,張海威,朱世丹,張賢龍

(1:新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院智慧城市與環(huán)境建模自治區(qū)普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830046)(2:新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830046)(3:中亞地理信息開發(fā)利用國家測繪地理信息局工程技術(shù)研究中心,烏魯木齊 830046)(4:南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,南京 210046)

湖泊及其流域是全球水資源的重要組成部分,也是人類進(jìn)行生產(chǎn)生活的重要場所,對(duì)調(diào)節(jié)河川徑流、發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)、提供工業(yè)和飲用的水源以及改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境等方面起著重大作用. 近些年來艾比湖流域大力發(fā)展經(jīng)濟(jì),人口劇增,在需水量大幅增長的同時(shí),水體污染也愈發(fā)嚴(yán)重. 當(dāng)下,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的指標(biāo)有很多,常見的指標(biāo)有化學(xué)需氧量(COD)、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)、總磷(TP)、總氮(TN)等. 如張濤等[1]、張海威等[2]均以一些常規(guī)水化學(xué)參數(shù)對(duì)水體進(jìn)行現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià). 三維熒光光譜(3D-EEM)技術(shù)近年來被廣泛用于探索水體DOM的來源和特征、地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和管理等領(lǐng)域,特別是在水土環(huán)境、沉積物、污水與堆肥處理等領(lǐng)域. 通過EEM技術(shù)可以獲得有機(jī)物質(zhì)的有效信息,進(jìn)而對(duì)不同環(huán)境中的有機(jī)物成分和動(dòng)力學(xué)因素進(jìn)行闡述[3]. DOM作為污染物的重要載體,影響著污染物的遷移和轉(zhuǎn)化[4],主要來源有來自土壤和凋落物等的外源輸入,以及來自微生物活動(dòng)的內(nèi)源性輸入[5],二者共同形成水中DOM的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成特征：同時(shí),越來越多的有機(jī)污染使得水體的DOM結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)化過程更加復(fù)雜,影響了流域的地表水環(huán)境質(zhì)量.

國外開展對(duì)三維熒光的研究較早并取得了迅猛的發(fā)展和應(yīng)用[6-8],為大型湖泊和河流的水質(zhì)監(jiān)測提供了潛在應(yīng)用的可能. 早期國內(nèi)一些學(xué)者利用三維熒光技術(shù)對(duì)水體DOM的性質(zhì)進(jìn)行研究,如：研究海洋中不同DOM來源的特征[9]、近岸水體DOM組分變化機(jī)制[10]、研究表層沉積物溶解性有機(jī)物光譜特征[11]、暴雨中DOM的光譜特征及來源解析[12]、水環(huán)境中DOM特征及動(dòng)態(tài)、湖泊沉積物等多孔介質(zhì)中DOM組成和分布[13]等方面都能取得很好的效果. 但近些年來利用三維熒光技術(shù)對(duì)湖泊河流的研究大多只針對(duì)某一時(shí)期,而不能探究其在時(shí)間序列下的變化. 因此本文開展了基于三維熒光技術(shù)的艾比湖流域枯、豐水期下三維熒光光譜特性及其與水質(zhì)關(guān)系的分析研究.

精河和博爾塔拉河作為艾比湖重要河流維持著該地區(qū)乃至整個(gè)新疆北部的生態(tài)平衡,1950s-1970s艾比湖流域的主要河流受人口增長和大規(guī)模水土開發(fā)的影響,其主要河流出現(xiàn)斷流的現(xiàn)象,現(xiàn)在僅存的博爾塔拉河與精河的水量大規(guī)模減少,水體污染嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境惡化. 基于此本文以2018年5月(汛期)和2018年8月(旱期)的主要入湖河流——精河和博爾塔拉河為研究區(qū),采用平行因子分析法(PARAFAC)[14-15]與三維熒光區(qū)域積分相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光組分的成分分解[16],對(duì)枯水期與豐水期下主要入湖河流的DOM 組分及其相對(duì)含量進(jìn)行定性及定量分析并對(duì)其變化情況進(jìn)行探討,其次研究枯、豐水期下的熒光指數(shù)與水質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系,為艾比湖流域的治理和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)提供理論支持.

1 研究區(qū)概況

新疆艾比湖濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于(44°31′05″～45°09′35″N,82°33′47″～83°53′21″E,圖1)并途徑博爾塔拉蒙古自治州、奎屯市、獨(dú)山子、烏蘇市和托里縣. 保護(hù)區(qū)總面積達(dá)2670.8 km2,規(guī)劃保護(hù)區(qū)核心區(qū)面積1054.7 km2,其中水域面積占875.7 km2. 湖區(qū)年平均降水量小于100 mm,而山區(qū)降水量較大,是湖區(qū)主要的水源補(bǔ)給區(qū). 湖面呈橢圓狀,平均水深2～3 m,湖面海拔189 m[17]. 博爾塔拉河和精河作為湖水的主要來源從西面和南面匯入艾比湖. 近些年來由于氣候變化和人類活動(dòng),湖水徑流量快速減少,其中水量最大、流程最長的奎屯河也完全斷流[18]. 本研究所選的精河和博爾塔拉河(44°00′～45°23′N,79°53′～83°53′E)年徑流量變化較為緩慢,位于準(zhǔn)噶爾盆地的西南緣,西部、南部、北部三面環(huán)山,東部與準(zhǔn)噶爾盆地相連[19].

圖1 研究區(qū)及采樣點(diǎn)示意(B1～B15代表博河15個(gè)采樣點(diǎn),J1～J9代表精河9個(gè)采樣點(diǎn))Fig.1 Distribution of the research area and sampling sites

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 野外數(shù)據(jù)的獲取與處理

本文使用的數(shù)據(jù)采自2018年5月和8月的艾比湖流域,在采集水樣的同時(shí),用GPS同步記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo). 如圖1所示,選取兩期各24個(gè)經(jīng)緯度重合的采樣點(diǎn)作為研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論更能反映艾比湖流域枯、豐水期的水體三維熒光變化.

表1 水質(zhì)指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)方法

2.2 研究方法

2.2.1 熒光光譜分析法 使用150 W氙燈做為激發(fā)光源,將電壓設(shè)為700 V,然后使用日本生產(chǎn)的Hitachi F-7000高靈敏度的熒光光譜分析儀進(jìn)行分析；激發(fā)波長的掃描范圍為(Ex)200～450 nm,發(fā)射波長(Em)掃描范圍為250～600 nm,激發(fā)和發(fā)射波長的增量均設(shè)為5 nm,狹縫寬度為5 nm,掃描速度為2400 nm/min. 稀釋掃描的樣品以降低熒光淬滅對(duì)樣品的影響,直到其在254 nm波長處的UV吸光度小于0.1.

2.2.2 熒光光譜的空白校正 將掃描得到的光譜利用去離子水扣除Em2Ex-20 nm的區(qū)域消除二級(jí)瑞利散射對(duì)EEM的影響.

2.2.3 平行因子分析法(PARAFAC) PARAFAC法是通過使用交替最小二乘原理將由多EEM數(shù)據(jù)組成的三維陣列X分解成三個(gè)負(fù)載矩陣的方法,以此來完成三維熒光光譜的解析,將完成預(yù)處理的數(shù)據(jù)放入Matlab2012a軟件中進(jìn)行PARAFAC,并且通過殘差分析和裂半分析來檢驗(yàn)PARAFAC模型的有效性,最終確定最佳可溶性有機(jī)物(DOM)組分的數(shù)量[21]. 其中,PARAFAC模型計(jì)算公式如下所示[22-24]:

(1)

式中,xijk為第i個(gè)樣點(diǎn)在激發(fā)波長Ex為k、發(fā)射波長Em為j處的熒光強(qiáng)度；aif為因子得分,表示第f個(gè)組分濃度在第i個(gè)樣品濃度中的占比；bjf、ckf為載荷,分別是第j個(gè)發(fā)射光譜和第k個(gè)激發(fā)光譜與第f個(gè)組分的相對(duì)值；eijk是殘差元素；F為模型中所設(shè)定的組分因子數(shù)量.

2.2.4 三維熒光區(qū)域積分法 通過計(jì)算指定區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)體積(Φi,n)和總的標(biāo)準(zhǔn)體積(ΦT,n)來反映相應(yīng)區(qū)域中特定結(jié)構(gòu)熒光物質(zhì)的含量和相對(duì)含量的方法就是三維熒光區(qū)域積分法[25-26]:

(2)

(3)

Φi,n=MFi·Φi

(4)

(5)

式中,ΔλEx為激發(fā)波長間隔；ΔλEm為發(fā)射波長間隔；I(λEx,λEm)指對(duì)應(yīng)于激發(fā)與發(fā)射波長的熒光強(qiáng)度；Pi,n為熒光物質(zhì)的相對(duì)含量；MFi是倍乘系數(shù),區(qū)域Ⅰ為20.4,區(qū)域Ⅱ?yàn)?6.4,區(qū)域Ⅲ為4.81,區(qū)域Ⅳ為8.76,區(qū)域Ⅴ為1.76.

2.2.5 熒光指數(shù)法 熒光指數(shù)(FI)是指當(dāng)激發(fā)波長為370 nm并且發(fā)射波長分別為470和520 nm時(shí)的熒光強(qiáng)度的比率,當(dāng)FI<1.4時(shí)DOM是陸地或土壤源輸入,FI在1.4～1.9之間表明水體DOM是陸源和自生源貢獻(xiàn)相結(jié)合,FI>1.9表明微生物活動(dòng)強(qiáng)烈,熒光指數(shù)可以區(qū)分DOM的來源[27].

自生源指數(shù)(BIX)是指在激發(fā)波長為245 nm時(shí),發(fā)射波長分別為380和430 nm的熒光強(qiáng)度比率.BIX>1表明自生來源主要受生物或細(xì)菌的影響,BIX在0.6～0.7之間表明陸源輸入或人類活動(dòng)對(duì)自生源指數(shù)的影響較大,是反映DOM中自生貢獻(xiàn)比例的指標(biāo)[28].

腐殖化指數(shù)(HIX)是在245 nm的激發(fā)波長下、435～480 nm和300～345 nm發(fā)射波長范圍內(nèi)的平均熒光強(qiáng)度的比率. 當(dāng)HIX<4時(shí),表明水體的DOM腐殖化程度不強(qiáng),HIX在10～16時(shí),則表明DOM具有顯著的腐殖質(zhì)特征[27].

2.3 數(shù)據(jù)的分析與處理

本文使用的熒光數(shù)據(jù)是基于三線性分解理論處理的,然后對(duì)DOM的三維熒光光譜進(jìn)行解譜. 將完成預(yù)處理的數(shù)據(jù)置于Matlab2012a軟件中用DOMFluor工具箱進(jìn)行平行因子模型分析,使用殘差分析來測試PARAFAC模型的有效性,并確定最優(yōu)的DOM組分?jǐn)?shù)目[21]. 將所得到的光譜進(jìn)行扣除去離子水矯正以確保熒光光譜特性的可比性. 該方法主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：1)數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理：包括熒光數(shù)據(jù)的測定,光譜、內(nèi)濾波、樣品濃度的稀釋以及散射校正；2)異常值的分析處理：確定和移除所出現(xiàn)的異常值(在計(jì)算樣品的杠桿率時(shí)可找到異常值),通過反復(fù)迭代來確定組分?jǐn)?shù)目；3)模型的確認(rèn)：結(jié)合實(shí)際情況,反復(fù)驗(yàn)證所得組分的合理性；4)模型結(jié)果的解譯：通過熒光特性的變化和樣品之間組分的比例進(jìn)行定性和定量的分析[21]. 同時(shí)利用Matlab2012a軟件對(duì)三維熒光光譜進(jìn)行熒光積分處理以計(jì)算整體區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)體積的比率.

本文在ArcGIS 10.2軟件中繪制研究區(qū)圖以及采樣點(diǎn)分布圖. 運(yùn)用Origin 9.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,將數(shù)據(jù)放入SPSS 20軟件中進(jìn)行均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差分析、以及相關(guān)性分析,P< 0.05為達(dá)到顯著檢測水平,P<0.01為極顯著水平.

3 結(jié)果與分析

3.1 精河與博爾塔拉河水體的熒光組分在枯、豐水期下的特征研究

采用平行因子分析法對(duì)精河與博爾塔拉河不同時(shí)期的三維熒光光譜進(jìn)行分析,結(jié)果顯示在枯水期和豐水期下河流的DOM組分存在細(xì)微差異(圖2),從圖中可以看出,河流在枯水期與豐水期的4種熒光組分為C1(240,425 nm)UVC類腐殖質(zhì)[29-30]、C2(225,290 nm)紫外區(qū)內(nèi)絡(luò)氨酸類有機(jī)物[31]、C3(230/280,330 nm)類蛋白類有機(jī)物[32-33]和C4(265,260 nm)類腐殖質(zhì)[31]. 兩期數(shù)據(jù)所解譜出的4種組分從總體上看較為相似.

為了更深層次探究DOM在枯、豐水期的熒光特性,本文采用三維熒光區(qū)域積分法定量分析DOM熒光組分特征,使用激發(fā)和發(fā)射波長將三維熒光光譜分為五個(gè)區(qū)域[26,34]：區(qū)域Ⅰ(Ex/Em=220～250 nm/280～330 nm)為絡(luò)氨酸類蛋白質(zhì)；區(qū)域Ⅱ(Ex/Em=220～250/330～380 nm)為芳香類蛋白質(zhì)；區(qū)域Ⅲ(Ex/Em=220～250 nm/380～550 nm)為富里酸；區(qū)域Ⅳ(Ex/Em=250～280 nm/280～380 nm)為可溶性微生物代謝物；區(qū)域Ⅴ(Ex/Em=220～250 nm/380～550 nm)為類腐殖質(zhì)酸. 通過計(jì)算兩期數(shù)據(jù)特定區(qū)域的光譜積分與整體區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)體積的比率,反映相應(yīng)區(qū)域中熒光物質(zhì)的含量和相對(duì)含量(圖3).

圖2 基于平行因子分析法的枯水期(a)和豐水期(b)艾比湖流域精河與博爾塔拉河熒光組分Fig.2 Fluorescence components identified by PARAFAC model in Jing River and Bortala River ofLake Ebinur in dry and wet seasons

本文在博河和精河各選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究,可以知道博河在枯水期時(shí)區(qū)域Ⅰ絡(luò)氨酸類蛋白質(zhì)的占比介于17.607%～32.797%之間,區(qū)域Ⅱ芳香類蛋白質(zhì)的占比介于24.155%～28.089%之間,區(qū)域Ⅲ富里酸的占比介于3.913%～12.403%之間,區(qū)域Ⅳ可溶性微生物代謝物的占比介于22.215%～31.260%之間,區(qū)域Ⅴ類腐殖質(zhì)酸的占比介于8.674%～23.064%之間；豐水期時(shí)區(qū)域Ⅰ絡(luò)氨酸類蛋白質(zhì)的占比介于16.386%～46.148%之間,區(qū)域Ⅱ芳香類蛋白質(zhì)的占比介于19.665%～24.523%之間,區(qū)域Ⅲ富里酸的占比介于6.246%～21.201%之間,區(qū)域Ⅳ可溶性微生物代謝物的占比介于16.744%～22.208%之間,區(qū)域Ⅴ類腐殖質(zhì)酸的占比介于5.370%～17.126%之間. 從圖3中可以看出博河在枯水期時(shí)絡(luò)氨酸類蛋白質(zhì)和類腐殖質(zhì)酸的占比有較為明顯的變化. 芳香類蛋白質(zhì)、可溶性微生物代謝物以及類腐殖質(zhì)酸在枯水期的占比高于豐水期；富里酸在豐水期的占比高于枯水期.

精河在枯水期時(shí)區(qū)域Ⅰ絡(luò)氨酸類蛋白質(zhì)的占比介于29.306%～33.254%之間,區(qū)域Ⅱ芳香類蛋白質(zhì)的占比于23.406%～31.157%之間,區(qū)域Ⅲ富里酸介于的占比2.189%～22.240%之間,區(qū)域Ⅳ可溶性微生物代謝物的占比介于16.608%～25.982%之間,區(qū)域Ⅴ類腐殖質(zhì)酸的占比介于7.419%～7.875%之間；在豐水期時(shí)區(qū)域Ⅰ絡(luò)氨酸類蛋白質(zhì)的占比介于21.189%～31.588%之間,區(qū)域Ⅱ芳香類蛋白質(zhì)的占比介于18.715%～19.635%之間,區(qū)域Ⅲ富里酸的占比介于27.433%～34.153%之間,區(qū)域Ⅳ可溶性微生物代謝物的占比介于11.416%～15.125%之間,區(qū)域Ⅴ類腐殖質(zhì)酸的占比介于10.038%～11.396%之間. 從圖3中可以看出對(duì)于精河來說,芳香類蛋白質(zhì)和可溶性微生物代謝物的占比在枯水期高于豐水期；富里酸和類腐殖質(zhì)酸的占比是豐水期高于枯水期,說明水中腐質(zhì)化程度較高.

圖3 枯水期和豐水期時(shí)精河和博爾塔拉河DOM組分的分布Fig.3 Distribution of the abundance of DOM components in Jing River and Bortala River in dry and wet seasons

總的來說,通過利用三維熒光區(qū)域積分法將三維熒光光譜主要分為類蛋白物質(zhì)和類腐殖質(zhì)物質(zhì),富里酸的含量受到植被腐爛和微生物活動(dòng)的影響,可溶性微生物代謝物在DOM組分中的含量從一定程度來說受到污水排放的影響,類腐殖酸常出現(xiàn)在河流DOM樣品中,來源主要是生物或水生細(xì)菌活動(dòng)所產(chǎn)生的代謝物[35]. 兩條主要入湖河流的芳香類蛋白質(zhì)以及可溶性微生物代謝物在枯水期的DOM組分的占比高于豐水期,富里酸在豐水期的占比高于枯水期.

3.2 精河與博爾塔拉河熒光指數(shù)在枯、豐水期下的變化

本文選取3個(gè)在目前應(yīng)用廣泛的熒光指數(shù)來進(jìn)一步識(shí)別DOM的組分及性質(zhì),這些指數(shù)可以更好地描述水體在枯水期與豐水期的熒光特性.

精河的三類熒光指數(shù)在枯、豐水期下的變化幅度較為平緩,而博河的三類熒光指數(shù)變化幅度較大(圖4). 在枯水期時(shí)2條河流的FI值在1.9～4.0之間；汛期時(shí)精河和博爾塔拉河的熒光指數(shù)在1.9～2.8之間,變化相對(duì)平穩(wěn),表明在枯、豐水期2條河流中的微生物活動(dòng)是影響DOM組分轉(zhuǎn)化的主要因素.

枯水期時(shí)精河與博爾塔拉河的BIX值在1.0～4.7之間,大部分樣點(diǎn)的BIX值在1以上且變幅不大；豐水期時(shí)精河與博爾塔拉河的BIX值介于0.9～4.4之間,其中精河的BIX值都在1以上. 表明生物或細(xì)菌是影響水體中腐殖質(zhì)在枯、豐水期下變化的主要原因,DOM在枯水期時(shí)的自生源貢獻(xiàn)略大于豐水期.

博爾塔拉河和精河在枯水期時(shí)的HIX值介于0.3～2.6之間,總體上小于4,表明2條河流的DOM腐殖化程度均較弱；汛期時(shí)精河和博爾塔拉河水質(zhì)的HIX值在0.4～2.6之間,兩期數(shù)據(jù)中精河的HIX值變幅不大而博爾塔拉河的HIX值變幅較大,但2條河流的HIX值均小于4,表明精河與博爾塔拉河在枯、豐水期DOM組分的腐殖化程度均較弱(圖4). 總體來看,精河的三類熒光指數(shù)在枯、豐水期下的變化較?。徊┖釉谄湎掠尾糠秩悷晒庵笖?shù)的變化較大.

DOM的腐質(zhì)化程度反映了陸源貢獻(xiàn)率的大小,腐質(zhì)化程度越高,DOM的陸源貢獻(xiàn)更大[20]. 所以,精河與博爾塔拉河水質(zhì)在枯、豐水期下的變化主要受微生物活動(dòng)和生物或細(xì)菌活動(dòng)的共同影響.

圖4 精河(a)和博河(b)在枯、豐水期下各采樣點(diǎn)熒光指數(shù)的變化Fig.4 Changes of fluorescence indexes in Jing River(a) and Bortala River (b) of each sampling site in dry and wet seasons

3.3 精河與博爾塔拉河的水質(zhì)現(xiàn)狀

圖5 枯水期和豐水期精河和博爾塔拉河水質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)描述(虛線代表平均值、實(shí)線代表中位值)Fig.5 Statistical description of water quality parameters of Jing River and Bortala River in wet and dry seasons(The dotted line represents the average and the solid line represents the median)

3.4 枯、豐水期精河和博爾塔拉河熒光指數(shù)與水質(zhì)參數(shù)的關(guān)系

圖6 枯水期(a)和豐水期(b)的水質(zhì)參數(shù)與熒光指數(shù)的相關(guān)性Fig.6 Correlation between water quality parameters and fluorescence indexes in dry(a) and wet(b) seasons

圖7 枯水期水質(zhì)參數(shù)與熒光指數(shù)的關(guān)系Fig.7 Relationship between water quality parameters and fluorescence indexes in dry season

圖8 豐水期水質(zhì)參數(shù)與熒光指數(shù)的關(guān)系Fig.8 Relationship between water quality parameters and fluorescence indexes in wet season

圖9 熒光峰值與水質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系Fig.9 Relationship between water quality index and fluorescence peak

4 討論

2)降雨和高山融雪是艾比湖重要的產(chǎn)流方式,不同補(bǔ)給的河流在枯水期和豐水期的水體DOM來源存在一定的差異,在其熒光特性上會(huì)有所體現(xiàn),從圖2中可以看出精河和博爾塔拉河在枯水期和豐水期下的熒光組分較為相似,但還是存在微小的差異,其原因可能是由于河流補(bǔ)給的來源不同會(huì)對(duì)水體熒光光譜產(chǎn)生影響. 除此之外,2條河流附近的土地利用/覆被類型的差異可能也會(huì)導(dǎo)致水體熒光光譜發(fā)生變化,艾比湖流域附近的土地利用/覆被類型主要有水域、濕地、鹽漬地、林草地和荒漠等利用類型,其中鹽漬地可分為輕度、中度和重度三類[37-38],水體熒光特性的變化是否受河流流經(jīng)區(qū)域的LUCC(土地利用/土地覆被變化)影響以及受哪種土地覆被類型的影響較大是后期研究中需重點(diǎn)探討的內(nèi)容. 從前人的研究中可以得知,由于人為的破壞,艾比湖流域水體面積明顯減少,地下水位下降使得荒漠化進(jìn)程加劇,地表水鹽分含量增加,水體熒光組分及熒光指數(shù)與地表水鹽分均存在一定相關(guān)性,利用三維熒光光譜技術(shù)可以對(duì)水體含鹽量進(jìn)行診斷[39],在枯、豐水期下水體三維熒光特性存在的差異是否與不同時(shí)期地表水鹽分的變化有關(guān)是后期需深入探討的內(nèi)容.

3)本文基于前人的研究來進(jìn)行時(shí)間序列上的動(dòng)態(tài)研究,通過研究三維熒光光譜特性在枯、豐水期下的變化以及其與水質(zhì)的關(guān)系可以看出精河與博爾塔拉河在枯、豐水期時(shí)熒光光譜特性有所不同,它們與水質(zhì)之間存在一定的關(guān)系. 但因?yàn)楸疚乃接懙臅r(shí)間周期較短,重點(diǎn)探討的是水體三維熒光光譜所具有的特性及其與水質(zhì)的有怎樣的關(guān)系,對(duì)于二者之間的聯(lián)系有何變化規(guī)律會(huì)在隨后的研究中進(jìn)一步探討.

5 結(jié)論

1)采用平行因子分析法對(duì)精河與博爾塔拉河在枯、豐水期的三維熒光光譜進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)兩期數(shù)據(jù)都有4組類似的熒光組分,通過分析博爾塔拉河與精河5種DOM熒光組分區(qū)域在不同時(shí)期占比的變化,可以發(fā)現(xiàn)博河與精河的芳香類蛋白質(zhì)以及可溶性微生物代謝物在枯水期的濃度高于豐水期,富里酸在枯水期的濃度低于豐水期.

2)通過比較枯水期與豐水期下的主要入湖河流的3種熒光指數(shù)可以發(fā)現(xiàn),精河的3種熒光指數(shù)在枯、豐水期下的變化幅度都較小,FI值都在1.9以上,BIX值大多都在1以上,HIX值整體上小于4；博爾塔拉河的3種熒光指數(shù)在枯、豐水期下的變幅較大,其中FI值都在1.9以上,BIX值大多都在0.9以上,HIX值在0.3～2.6之間,整體上小于4. 由此可以看出,精河與博爾塔拉河水質(zhì)在枯水期與豐水期的熒光指數(shù)變化主要受到微生物活動(dòng)及生物或細(xì)菌的共同影響,人類活動(dòng)對(duì)水體熒光指數(shù)的影響較小.