呼伦湖水体悬浮颗粒物中有机质的赋存特征及来源解析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
占 ６３％. 呼伦湖自然来水主要为克鲁伦河、乌尔逊河
和海拉尔河ꎬ排水通道为新开河.
类、沉水植物的生长繁殖造成影响ꎻ另一方面ꎬ悬浮颗
呼伦湖流域属中温型半干旱大陆性气候ꎬ具有中
粒物可与水体中的污染物相互作用成为其载体ꎬ在很
温带为主的寒暑剧变特点. 春季干旱多大风ꎬ夏季温
大程度上决定着污染物在环境中的迁移转化及其归
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ＳＰＯＭ ｈａｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｒｅｃｅｎｔｌｙ ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＳＰＯＭ ａｎｄ ｄｅｓｅｒｖｅ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: Ｌａｋｅ Ｈｕｌｕｎꎻ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｍａｔｔｅｒꎻ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒꎻ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎻ ｓｏｕｒｃｅꎻ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ
δ１３ Ｃꎬ ｓｉｍｉｌａｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｓｏｕｒｃｅｓ ｔｏ ＳＰＯＭ (６７ ２％ ａｎｄ ６８ ９％ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ) ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ. Ｔｈｅ ＨＩＸ ｖａｌｕｅ
ｏｆ ＷＥＯＭ ｗａｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ４ ０９ ａｎｄ ７ ４０ꎬ ｗｉｔｈ ａ ｓｔｒｏｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｕｍｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ
ｍａｔｔｅｒ ( ＷＥＯＭ) ｉｎ ＳＰＯＭꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｕｌｖｉｃ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ１ꎬ ｈｕｍｉｃ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ２ ａｎｄ ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ３. Ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ( Ｃ１ ＋Ｃ２) ａｎｄ ｐｒｏｔｅｉｎ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ３ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗａｓ ７０ ４％ ａｎｄ ２９ ６％ꎬ
宿 [１０￣１３] ꎬ 而 ＳＰＯＭ ( ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ
ｍａｔｔｅｒꎬ悬浮颗粒物中的有机质) 的组成和性质对于
营养盐、重金属离子和有机物等污染物的交换∕吸附
具有重要作用.
ＳＰＯＭ 是水体中有机质的重要存在形式 [４ꎬ１４] ꎬ通
常由碎屑、动物粪粒、浮游动植物细胞和细菌等构成ꎬ
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ￣ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｆａｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ
ｃｏｎｔｅｎｔꎬ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎬ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬ ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＯＭ ｉｎ Ｌａｋｅ Ｈｕｌｕｎ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２０ ０５ ０５
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｔｅｒ ｉｎ Ｌａｋｅ Ｈｕｌｕｎ
ＷＡＮＧ Ｗｅｎｗｅｎ １ꎬ２ꎬ３ ꎬ ＺＨＥＮＧ Ｂｉｎｇｈｕｉ １ꎬ２ꎬ３ ꎬ ＺＨＥＮＧ Ｓｈｕｏｆａｎｇ １ꎬ２ ꎬ ＣＨＥＮ Ｊｕｎｙｉ １ꎬ２ ꎬ ＪＩＡＮＧ Ｘｉａ １ꎬ２ꎬ３ ꎬ ＷＡＮＧ
为主ꎬ腐殖化程度较强ꎬ生物可利用性较低ꎬ但随着温度升高ꎬ预估自生源 ＳＰＯＭ 的贡献将增大ꎬ可能导致其生物可利用性升高ꎬ
需引起足够的重视.
关键词: 呼伦湖ꎻ 悬浮颗粒物ꎻ 有机质ꎻ 荧光特性ꎻ 来源ꎻ 生物有效性
中图分类号: Ｘ５２４ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０３￣０５５８￣０９
１.中国环境科学研究院ꎬ 湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室ꎬ 北京 １０００１２
２.中国环境科学研究院ꎬ 国家环境保护湖泊污染控制重点实验室ꎬ 北京 １０００１２
３.北京师范大学水科学研究院ꎬ 北京 １００８７５
摘要: ＳＰＯＭ( ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒꎬ悬浮颗粒物中的有机质) 是地表水体中有机质的重要组分之一ꎬ在全球碳循环
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ( ＳＰＯＭ) ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒꎬ ａｎｄ ｐｌａｙｓ
ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｃａｒｂｏｎ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ. Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎꎬ ｃａｒｂｏｎ ｓｔａｂｌｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ( δ１３ Ｃ ) ꎬ ｔｈｒｅｅ￣
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｃ∕Ｎ ( ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｔｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ) ａｎｄ δ１３ Ｃ ｉｎ ＳＰＯＭ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ７ ５３ ｔｏ １５ ２ ａｎｄ
－２７ ２‰ ｔｏ －２６ １‰ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳＰＯＭ ｐｒｏｂａｂｌｙ ｃａｍｅ ｆｒｏｍ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ∕Ｎ ａｎｄ
－２７ ２‰ ~ －２６ １‰之间. 利用 Ｃ∕Ｎ 和 δ１３ Ｃ 端元混合模型计算陆源对 ＳＰＯＭ 的平均贡献率分别为 ６７ ２％ 和 ６８ ９％ꎬ结果相近.
④ＷＥＯＭ的 ＨＩＸ 值在 ４ ０９ ~ ７ ４０ 之间ꎬ腐殖化程度较高ꎬ生物可利用性较差. 研究显示ꎬ呼伦湖中 ＳＰＯＭ 以难降解的腐殖质组分
２.Ｓｔａｔｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｌａｋｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
３.Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７５ꎬ Ｃｈｉｎａ
在全球碳 循 环 中 发 挥 着 重 要 作 用
[１５￣１７]
ＧＢ ３８３８—２００２« 地表水环境质量标准» 劣Ⅴ类水平ꎬ
水体富营养化严重ꎬ夏季常有“ 水华” 现象发生 [３] . 呼
伦湖水体中悬浮颗粒物的平均浓度为 ４１ ２５ ｍｇ∕Ｌꎬ明
显高于太湖(３４ ３１ ｍｇ∕Ｌ)
千岛湖( １ ４１ ｍｇ∕Ｌ)
[６]
[４]
、鄱阳湖(２３ ８７ ｍｇ∕Ｌ)
、东湖( １８ ７２ ｍｇ∕Ｌ)
系统研究ꎬ主要包括 ＳＰＯＭ 中有机碳的含量及组分、
用性等ꎬ以期全面地了解呼伦湖水环境中有机质的赋
尔草原生态平衡ꎬ乃至维护我国北方生态安全等方面
存特征、生物化学特性ꎬ同时为呼伦湖的水环境和富
发挥着不可替代的作用. 近年来ꎬ在水文气候条件变
营养化治理提供参考.
化及人类活动的双重影响下ꎬ呼伦湖水质常年处于
呼伦湖是我国第五大淡水湖ꎬ也是我国北方干
对呼伦湖水体中 ＳＰＯＭ 的赋存特征及其来源进行了
亚大陆腹地ꎬ流域跨中蒙两国ꎬ在调节区域气候、涵养
荧光特性、来源及相对贡献ꎬ以及 ＳＰＯＭ 的生物可利
旱￣半干旱区面积最大的浅水湖泊
[１￣２]
. 呼伦湖地处欧
水源、防止荒漠化、保护生物多样性以及维系呼伦贝
ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ＳＰＯＭ ( ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ) ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １４ ４ ｔｏ ３１ ５ ｇ∕ｋｇꎬ ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｄｕｅ ( ＨＭ)
ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔꎬ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ６１ ２％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ＳＰＯＭ. Ｔｈｒｅｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ
第 ３４ 卷 第 ３ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 ３ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.３
Ｍａｒ.ꎬ２０２１
呼伦湖水体悬浮颗粒物中有机质的赋存特征及来源解析
王雯雯１ꎬ２ꎬ３ ꎬ 郑丙辉１ꎬ２ꎬ３ ꎬ 郑朔方１ꎬ２ ꎬ 陈俊伊１ꎬ２ ꎬ 姜 霞１ꎬ２ꎬ３ ꎬ 王书航１ꎬ２∗
Ｓｈｕｈａｎｇ １ꎬ２∗
１.Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｌａｋｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
和水体富营养化过程中发挥着重要作用. 采用连续提取法、δ１３ Ｃ ( 碳稳定同位素) 、三维荧光光谱和平行因子分析技术对呼伦湖
夏季 ＳＰＯＭ 的含量、组分、荧光特性、污染来源及生物有效性进行系统研究. 结果表明:①ＳＰＯＭ( 以碳质量计) 在 １４ ４ ~ ３１ ５ ｇ∕ｋｇ
之间ꎬ其中 ＨＭ ( 提取残渣) 为 ＳＰＯＭ 的主要组分ꎬ占 ＳＰＯＭ 总量的 ６１ ２％. ②ＳＰＯＭ 中 ＷＥＯＭ ( 水提态有机质) 含有类富里酸组
收稿日期: ２０２０￣０２￣１８ 修订日期: ２０２０￣０４￣０９
作者简介: 王雯雯(１９８７￣) ꎬ女ꎬ黑龙江哈尔滨人ꎬ工程师ꎬ博士ꎬ主要从事湖泊水环境研究ꎬｗａｎｇｗｅｎｗｅｎ￣５７２００８８＠ １６３.ｃｏｍ.
∗责任作者ꎬ王书航(１９８５￣) ꎬ男ꎬ安徽阜阳人ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事湖泊水环境研究ꎬｗａｎｇｓｈ＠ ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎ
[７]
[５]
、
、梁子
湖(１２ ４１ ｍｇ∕Ｌ) [７] 及洪湖(１０ ９８ ｍｇ∕Ｌ) [７] 等我国大
多数湖泊. 悬浮颗粒物的分布和赋存特征一方面可
以影响太阳辐射在水中的传输和分布
[８￣９]
ꎬ对浮游藻
１ 材料与方法
１ １ 研究区域
呼伦湖(４８ ５５°Ｎ ~ ４９ ３３°Ｎ、１１６ ９７°Ｅ ~ １１７ ８１°Ｅ)ꎬ
又名达赉湖 [２５] . 呼伦湖流域( 包括哈拉哈河流域和
海拉尔 河 流 域 ) 位 于 中 国 和 蒙 古 国 境 内ꎬ 面 积 达
２ ９２ × １０ ５ ｋｍ ２ ꎬ其中我国境ꎬ占 ３７％ꎻ蒙古国境内流域面积为 １ ８４ × １０ ５ ｋｍ ２ ꎬ
基金项目: 国家自然科学基金项目( Ｎｏ.４２２０２０１８０３３)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.４２２０２０１８０３３)
第３期
王雯雯等:呼伦湖水体悬浮颗粒物中有机质的赋存特征及来源解析
５５ ９
分( Ｃ１) 、类腐殖酸组分( Ｃ２) 和类色氨酸组分( Ｃ３)３ 个荧光组分ꎬ类腐殖质组分( Ｃ１＋Ｃ２) 和类蛋白质组分( Ｃ３) 对总荧光强度的
贡献分别为 ７０ ４％和 ２９ ６％. ③ＳＰＯＭ 的 Ｃ∕Ｎ〔 总有机碳( ＴＯＣ) 浓度与总氮( ＴＮ) 浓度的比值〕 和 δ１３ Ｃ 的值分别在 ７ ５３ ~ １５ ２ 和
和海拉尔河ꎬ排水通道为新开河.
类、沉水植物的生长繁殖造成影响ꎻ另一方面ꎬ悬浮颗
呼伦湖流域属中温型半干旱大陆性气候ꎬ具有中
粒物可与水体中的污染物相互作用成为其载体ꎬ在很
温带为主的寒暑剧变特点. 春季干旱多大风ꎬ夏季温
大程度上决定着污染物在环境中的迁移转化及其归
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ＳＰＯＭ ｈａｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｒｅｃｅｎｔｌｙ ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＳＰＯＭ ａｎｄ ｄｅｓｅｒｖｅ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: Ｌａｋｅ Ｈｕｌｕｎꎻ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｍａｔｔｅｒꎻ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒꎻ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎻ ｓｏｕｒｃｅꎻ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ
δ１３ Ｃꎬ ｓｉｍｉｌａｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｓｏｕｒｃｅｓ ｔｏ ＳＰＯＭ (６７ ２％ ａｎｄ ６８ ９％ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ) ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ. Ｔｈｅ ＨＩＸ ｖａｌｕｅ
ｏｆ ＷＥＯＭ ｗａｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ４ ０９ ａｎｄ ７ ４０ꎬ ｗｉｔｈ ａ ｓｔｒｏｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｈｕｍｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ. Ｈｏｗｅｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ
ｍａｔｔｅｒ ( ＷＥＯＭ) ｉｎ ＳＰＯＭꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｕｌｖｉｃ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ１ꎬ ｈｕｍｉｃ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ２ ａｎｄ ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ３. Ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ( Ｃ１ ＋Ｃ２) ａｎｄ ｐｒｏｔｅｉｎ￣ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃ３ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗａｓ ７０ ４％ ａｎｄ ２９ ６％ꎬ
宿 [１０￣１３] ꎬ 而 ＳＰＯＭ ( ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ
ｍａｔｔｅｒꎬ悬浮颗粒物中的有机质) 的组成和性质对于
营养盐、重金属离子和有机物等污染物的交换∕吸附
具有重要作用.
ＳＰＯＭ 是水体中有机质的重要存在形式 [４ꎬ１４] ꎬ通
常由碎屑、动物粪粒、浮游动植物细胞和细菌等构成ꎬ
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ￣ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｆａｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ
ｃｏｎｔｅｎｔꎬ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎬ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬ ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＯＭ ｉｎ Ｌａｋｅ Ｈｕｌｕｎ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２０ ０５ ０５
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｔｅｒ ｉｎ Ｌａｋｅ Ｈｕｌｕｎ
ＷＡＮＧ Ｗｅｎｗｅｎ １ꎬ２ꎬ３ ꎬ ＺＨＥＮＧ Ｂｉｎｇｈｕｉ １ꎬ２ꎬ３ ꎬ ＺＨＥＮＧ Ｓｈｕｏｆａｎｇ １ꎬ２ ꎬ ＣＨＥＮ Ｊｕｎｙｉ １ꎬ２ ꎬ ＪＩＡＮＧ Ｘｉａ １ꎬ２ꎬ３ ꎬ ＷＡＮＧ
为主ꎬ腐殖化程度较强ꎬ生物可利用性较低ꎬ但随着温度升高ꎬ预估自生源 ＳＰＯＭ 的贡献将增大ꎬ可能导致其生物可利用性升高ꎬ
需引起足够的重视.
关键词: 呼伦湖ꎻ 悬浮颗粒物ꎻ 有机质ꎻ 荧光特性ꎻ 来源ꎻ 生物有效性
中图分类号: Ｘ５２４ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０３￣０５５８￣０９
１.中国环境科学研究院ꎬ 湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室ꎬ 北京 １０００１２
２.中国环境科学研究院ꎬ 国家环境保护湖泊污染控制重点实验室ꎬ 北京 １０００１２
３.北京师范大学水科学研究院ꎬ 北京 １００８７５
摘要: ＳＰＯＭ( ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒꎬ悬浮颗粒物中的有机质) 是地表水体中有机质的重要组分之一ꎬ在全球碳循环
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ( ＳＰＯＭ) ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒꎬ ａｎｄ ｐｌａｙｓ
ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｃａｒｂｏｎ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ. Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎꎬ ｃａｒｂｏｎ ｓｔａｂｌｅ ｉｓｏｔｏｐｅ ( δ１３ Ｃ ) ꎬ ｔｈｒｅｅ￣
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ Ｃ∕Ｎ ( ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｔｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ) ａｎｄ δ１３ Ｃ ｉｎ ＳＰＯＭ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ７ ５３ ｔｏ １５ ２ ａｎｄ
－２７ ２‰ ｔｏ －２６ １‰ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳＰＯＭ ｐｒｏｂａｂｌｙ ｃａｍｅ ｆｒｏｍ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ∕Ｎ ａｎｄ
－２７ ２‰ ~ －２６ １‰之间. 利用 Ｃ∕Ｎ 和 δ１３ Ｃ 端元混合模型计算陆源对 ＳＰＯＭ 的平均贡献率分别为 ６７ ２％ 和 ６８ ９％ꎬ结果相近.
④ＷＥＯＭ的 ＨＩＸ 值在 ４ ０９ ~ ７ ４０ 之间ꎬ腐殖化程度较高ꎬ生物可利用性较差. 研究显示ꎬ呼伦湖中 ＳＰＯＭ 以难降解的腐殖质组分
２.Ｓｔａｔｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｌａｋｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
３.Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７５ꎬ Ｃｈｉｎａ
在全球碳 循 环 中 发 挥 着 重 要 作 用
[１５￣１７]
ＧＢ ３８３８—２００２« 地表水环境质量标准» 劣Ⅴ类水平ꎬ
水体富营养化严重ꎬ夏季常有“ 水华” 现象发生 [３] . 呼
伦湖水体中悬浮颗粒物的平均浓度为 ４１ ２５ ｍｇ∕Ｌꎬ明
显高于太湖(３４ ３１ ｍｇ∕Ｌ)
千岛湖( １ ４１ ｍｇ∕Ｌ)
[６]
[４]
、鄱阳湖(２３ ８７ ｍｇ∕Ｌ)
、东湖( １８ ７２ ｍｇ∕Ｌ)
系统研究ꎬ主要包括 ＳＰＯＭ 中有机碳的含量及组分、
用性等ꎬ以期全面地了解呼伦湖水环境中有机质的赋
尔草原生态平衡ꎬ乃至维护我国北方生态安全等方面
存特征、生物化学特性ꎬ同时为呼伦湖的水环境和富
发挥着不可替代的作用. 近年来ꎬ在水文气候条件变
营养化治理提供参考.
化及人类活动的双重影响下ꎬ呼伦湖水质常年处于
呼伦湖是我国第五大淡水湖ꎬ也是我国北方干
对呼伦湖水体中 ＳＰＯＭ 的赋存特征及其来源进行了
亚大陆腹地ꎬ流域跨中蒙两国ꎬ在调节区域气候、涵养
荧光特性、来源及相对贡献ꎬ以及 ＳＰＯＭ 的生物可利
旱￣半干旱区面积最大的浅水湖泊
[１￣２]
. 呼伦湖地处欧
水源、防止荒漠化、保护生物多样性以及维系呼伦贝
ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ＳＰＯＭ ( ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ) ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １４ ４ ｔｏ ３１ ５ ｇ∕ｋｇꎬ ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｄｕｅ ( ＨＭ)
ｗａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔꎬ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ６１ ２％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ＳＰＯＭ. Ｔｈｒｅｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ
第 ３４ 卷 第 ３ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 ３ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.３
Ｍａｒ.ꎬ２０２１
呼伦湖水体悬浮颗粒物中有机质的赋存特征及来源解析
王雯雯１ꎬ２ꎬ３ ꎬ 郑丙辉１ꎬ２ꎬ３ ꎬ 郑朔方１ꎬ２ ꎬ 陈俊伊１ꎬ２ ꎬ 姜 霞１ꎬ２ꎬ３ ꎬ 王书航１ꎬ２∗
Ｓｈｕｈａｎｇ １ꎬ２∗
１.Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｌａｋｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ
和水体富营养化过程中发挥着重要作用. 采用连续提取法、δ１３ Ｃ ( 碳稳定同位素) 、三维荧光光谱和平行因子分析技术对呼伦湖
夏季 ＳＰＯＭ 的含量、组分、荧光特性、污染来源及生物有效性进行系统研究. 结果表明:①ＳＰＯＭ( 以碳质量计) 在 １４ ４ ~ ３１ ５ ｇ∕ｋｇ
之间ꎬ其中 ＨＭ ( 提取残渣) 为 ＳＰＯＭ 的主要组分ꎬ占 ＳＰＯＭ 总量的 ６１ ２％. ②ＳＰＯＭ 中 ＷＥＯＭ ( 水提态有机质) 含有类富里酸组
收稿日期: ２０２０￣０２￣１８ 修订日期: ２０２０￣０４￣０９
作者简介: 王雯雯(１９８７￣) ꎬ女ꎬ黑龙江哈尔滨人ꎬ工程师ꎬ博士ꎬ主要从事湖泊水环境研究ꎬｗａｎｇｗｅｎｗｅｎ￣５７２００８８＠ １６３.ｃｏｍ.
∗责任作者ꎬ王书航(１９８５￣) ꎬ男ꎬ安徽阜阳人ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事湖泊水环境研究ꎬｗａｎｇｓｈ＠ ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎ
[７]
[５]
、
、梁子
湖(１２ ４１ ｍｇ∕Ｌ) [７] 及洪湖(１０ ９８ ｍｇ∕Ｌ) [７] 等我国大
多数湖泊. 悬浮颗粒物的分布和赋存特征一方面可
以影响太阳辐射在水中的传输和分布
[８￣９]
ꎬ对浮游藻
１ 材料与方法
１ １ 研究区域
呼伦湖(４８ ５５°Ｎ ~ ４９ ３３°Ｎ、１１６ ９７°Ｅ ~ １１７ ８１°Ｅ)ꎬ
又名达赉湖 [２５] . 呼伦湖流域( 包括哈拉哈河流域和
海拉尔 河 流 域 ) 位 于 中 国 和 蒙 古 国 境 内ꎬ 面 积 达
２ ９２ × １０ ５ ｋｍ ２ ꎬ其中我国境ꎬ占 ３７％ꎻ蒙古国境内流域面积为 １ ８４ × １０ ５ ｋｍ ２ ꎬ
基金项目: 国家自然科学基金项目( Ｎｏ.４２２０２０１８０３３)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.４２２０２０１８０３３)
第３期
王雯雯等:呼伦湖水体悬浮颗粒物中有机质的赋存特征及来源解析
５５ ９
分( Ｃ１) 、类腐殖酸组分( Ｃ２) 和类色氨酸组分( Ｃ３)３ 个荧光组分ꎬ类腐殖质组分( Ｃ１＋Ｃ２) 和类蛋白质组分( Ｃ３) 对总荧光强度的
贡献分别为 ７０ ４％和 ２９ ６％. ③ＳＰＯＭ 的 Ｃ∕Ｎ〔 总有机碳( ＴＯＣ) 浓度与总氮( ＴＮ) 浓度的比值〕 和 δ１３ Ｃ 的值分别在 ７ ５３ ~ １５ ２ 和