基于平行因子分析的河流溶解性有机质污染识别与响应

研究Y江流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解Y江水生生态系统至关重要.本研究采用平行因子分析法,通过拉曼及瑞利散射校正和组分提取等对三维荧光光谱矩阵进行处理,并结合常规水质参数,对水体中DOM的三维荧光光谱特征、组分比例、特征参数及荧光特性等进行相关性分析,探究Y江流域水体DOM的组分、来源及空间分布特性.结果表明,Y江干流主要河流断面的COD约有85%的采样点符合Ⅰ类地表水标准,TN约有58%的采样点超过Ⅳ类地表水标准,TP约有85%的采样点符合Ⅲ类地表水标准,NH_(3)-N约有77%的采样点符合Ⅱ类地表水标准.TN和TP为Y江干流的主要污染物,且在下游区域呈升高的趋势,水体存在富营养化的可能.通过PARAFAC分析得出Y江DOM的三组分荧光光谱模型,其中,C1主要由富里酸和腐殖酸类组成,占比56.4%;C2为类陆生腐殖质,占比13.4%;C3为色氨酸类蛋白质组分,占比30.2%.Y江干流地表水DOM具有轻微的腐殖化程度,同时具有明显的自生源特性.外源输入和内源释放是导致该区域地表水水质变化的重要因素.DOM的来源和组成在空间分布上具有显著差异.在上游区域,植被分解和土壤有机质分解等自然过程是该区域DOM形成的主要途径.在中游和下游区域,DOM受到人类活动的影响较大,特别是在下游区域,C3组分含量占DOM的比例较高,这可能是由于城市和工业企业排污等人类活动对DOM的组成造成影响.皮尔逊相关性分析显示,DOM中的组分C1和C3与TN、NH_(3)-N、UV_(254)呈显著正相关(p<0.01),C1组分平均含量最高(56.4%),因此,C1组分可用于该流域水体含氮类物质的动态追踪,从而对Y江富营养变化进行快速、有效的推演.本研究揭示了Y江流域水体DOM的荧光特征和组分来源响应机制,为该流域水质污染识别与监控提供了良好的科学依据.