有色溶解有机物光吸收
从水生生态的角度来看,土壤腐殖物质的意义是随着水、原始降雨,排水管通过土壤和河流和湖泊,并最终进入河口和海洋,它从土壤中提取的水溶性腐殖酸物质和这些传授一个黄色的水,主要后果吸收光的,特别是在光谱的蓝端。詹姆斯和Birge(1938)在美国和索伯(1945)在奥地利进行广泛的定量研究吸收光谱湖水域与不同程度的黄色。腐殖物质的颜色是由于多个双键的存在,其中许多共轭,一些芳香核。任何样品的腐殖质物质有许多不同的发色团,因此大量的电子激发的水平,这是因为他们重叠,产生一个相当undif-ferentiated紫外/可见吸收光谱。维瑟(1984)发现,在地表水来自针叶林集雨在魁北克
(加拿大)、色彩强度每单位质量的腐殖酸是近四倍的富里酸:它的浓度,然而,只有大约七分之一的富里酸,这意味着在这些水域,腐殖酸贡献了约三分之一,和富啡酸三分之二,总数的颜色。以及吸收光线,腐殖质物质溶解在自然水域有着广泛的荧光发射光谱带蓝色区域。
的光吸收这些溶解腐殖质材料的性质在自然内陆水域可以确定相对容易通过测量的吸收光谱的水样本过滤(0.2 - -0.4毫米孔大小)在5厘米或10厘米细胞通路长度。696年图3.5显示了这种材料的吸收光谱从澳大利亚内陆水域。这些都是典型的腐殖物质的吸收光谱,吸收很低或没有在可见光谱的红端,和稳步上升,减少波长对蓝色:吸收紫外线地区更高。
内河溶解黄色物质的存在往往是很容易明显。其在海洋水域(它的浓度要低得多)并不是那么显而易见,事实上,重要的是在这些生态系统被Kalle指出(1937、1966)。图3.5还显示可溶性黄色材料的吸收光谱在河口和沿海水域。
溶解黄色材料在自然水域已被称为“黄色物质”,“gelbstoff(相同的名称,在德国),“黄色有机酸”、“humolimnic酸”、“富啡酸”、“胡敏酸”等。溶解黄色材料来自不同海域不同不仅在分子大小也在化学成分。671、1314、1315的光衰减,这将是有用的通用名称,适用于所有或任何这些化合物的不管他们的化学性质,这只是表明他们优先吸收光谱的蓝端的光。“黄色物质”或“gelbstoff太非特异性,可以适用于任何黄油氯化铁。我建议“gilvin”这个词,名词形容词gilvus源自拉丁语,意思淡黄色。696年'Gilvin' would thus be defined as a general term to be applied to those soluble yellow substances, whatever their chemical structure, which occur in natural waters, fresh or marine, at concentrations sufficient to contribute significantly to the attenuation of PAR. While 'gilvin' is certainly to be found in the aquatic literature, it is nevertheless true that the term that is most commonly used in recent papers is the acronym CDOM (pronounced 'seedom'), which is taken to stand for either coloured dissolved organic matter, or chromophoric dissolved organic matter. In recognition of
图3.5可溶性黄色材料的吸收光谱(gilvin CDOM)在各种澳大利亚自然水域(柯克,1976 b)。最低的曲线(贝特曼湾,新南威尔士州)沿海海水口附近的一条河;下一个曲线(克莱德河,新南威尔士州)是一个河口;其余的是内陆水体新南威尔士南部高地/澳大利亚首都直辖区。纵坐标刻度对应于真实的原位由于gilvin吸收系数。
图3.5可溶性黄色材料的吸收光谱(gilvin CDOM)在各种澳大利亚自然水域(柯克,1976 b)。最低的曲线(贝特曼湾,新南威尔士州)沿海海水口附近的一条河;下一个曲线(克莱德河,新南威尔士州)是一个河口;其余的是内陆水体新南威尔士南部高地/澳大利亚首都直辖区。纵坐标刻度对应于真实的原位由于gilvin吸收系数。
这种常见的用法,但没有解释是隐含的偏见,我应当在这本书的其余部分,使用CDOM的互换的gilvin溶解的黄色物质在自然水域。
的吸收光谱图3.5显示,CDOM的浓度变化明显,不仅在海洋和淡水之间,而且在不同的内陆水域。一个方便的参数通过CDOM的浓度可能表示在440纳米吸收系数是由于这种材料在水:我们由g440表示。大约这波长选择,因为它对应的中点蓝色波段高点,大多数种类的藻类的光合作用光谱。
在许多水,当然大多数内陆水域,CDOM吸收足够高g440与合理的可测量的准确性,使用50或100 mm路径长细胞。当CDOM吸收较低,在大多数海洋水域,可以测量吸收系数与吸收滤液计ICAM,或PSICAM类型(§3.2以上)与很长的等效路径长,吸收或反射管米。另外,测量可以在近紫外(350 - 400 nm)吸收较高,和g440由从典型CDOM吸收光谱的比例,或者使用近似relationship.161
(l) = (20) e ~ S (1 ~ 10) (3.5)
(左)和(10)在l波段的吸收系数和10 nm,分别和S的指数斜率系数描述吗吸收曲线。~ 350站在欧洲各沿海水域(英语频道、亚得里亚海、波罗的海、地中海和北海域)Babin et al . (2003 b)发现,年代不同在一个狭窄的范围约为0.0176±0.0020 nm-1。12新西兰湖泊,年代不同nm-1从0.015到0.020,平均值为0.0187 nm-1; 285年和22澳大利亚内陆水域,年代不同nm-1从0.012到0.018,平均值为0.016 nm - 1.720部分光漂白CDOM发生时,幸存的溶解颜色光谱有更高的价值。1417同意这一观点,Twardowski Donaghay(2002)发现地表水S值高于底部在沿海峡湾水域:他们提出更高的光谱斜率通常与海洋有关CDOM相对于沿海CDOM的增加可能是由于累积光漂白。
与近紫外线光,兴奋时通常~ 355 nm ~ 370 nm, CDOM发出一个非常广泛的峰值在蓝色区域。量子收益率约为0.8%。1418这个荧光的强度在自然水域与CDOM吸收发现高度相关,它可以作为一个替代的方法测量CDOM,要么在水中,使用潜水荧光计,或远程通过激发荧光的机载激光(见第7章).1418,94
表3.2包含一个选择的形式公布的数据的值g440海洋以及新鲜的水在不同的地理区域。
表3.2的价值吸收系数在440 nm由于溶解颜色(g44o)和颗粒(浮游植物+非生物性浮游物在各种自然水域)颜色(p440)。几个测量值,平均值,标准差,时间覆盖的范围和在某些情况下。对于一些水域只有CDOM +粒子的吸收系数(g + p)是可用的。
一、海洋水域
大西洋
马尾藻海
从百慕大
加勒比海
墨西哥湾——海湾循环侵入Romanche深毛里塔尼亚太平洋上升流几内亚湾Galapogos群岛Galapogos群岛中央太平洋秘鲁印度洋贫瘠中滋育的水富营养化水地中海西部北冰洋波弗特海和楚科奇海南大洋南北横断面42-55°S, 142°E
二世。架、海岸及河口水域
墨西哥湾尤卡坦架子上坎佩切湾角圣布拉斯特区密西西比羽北美,大西洋沿岸
美国新英格兰书架,夏季东南、格鲁吉亚、离岸60公里,1993年春季(高河道流量)1992年夏季罗德r .河口
0.024 - -0.113
0.01
0.13
760 616 636 204
636 161 161
189 636 636 189
748 748 748
1439年
204 204 204 204
1269 980
980 428
表3.2(续)。 |
|||
水体 |
g44o (m 1) |
p440 (m *) |
参考 |
切萨皮克湾(罗德 |
0.27 |
0.80 |
428年 |
r .嘴) |
|||
格鲁吉亚盐沼 |
1.52 |
- - - - - - |
1460年 |
阿拉伯海 |
|||
印度科钦,3公里 |
0.24 c (g + p) |
雷竞技csgo1113年 |
|
离岸 |
|||
30公里离岸 |
0.10 c (g + p) |
雷竞技csgo1113年 |
|
孟加拉湾 |
|||
在恒河附近的嘴 |
0.37 |
- - - - - - |
745年 |
黄海 |
0.20 - -0.23一个 |
- - - - - - |
574年 |
东太平洋 |
|||
0.29 |
745年 |
||
南太平洋 |
|||
查塔姆(东新崛起 |
0.044 |
0.026 |
1218年 |
新西兰),av. 19站 |
|||
北大西洋、北海、波罗的海 |
|||
系统 |
|||
w .格陵兰岛 |
0.004 |
- - - - - - |
574年 |
北大西洋 |
0.02 |
- - - - - - |
670年 |
冰岛 |
0.016 |
- - - - - - |
574年 |
Orkney-Shetland |
0.016 |
- - - - - - |
574年 |
北海(Fladen地面) |
0.03 - -0.06一个 |
- - - - - - |
574年 |
瓦登海 |
-3.0 ~ 0.64 (0.0) |
- - - - - - |
583年 |
斯卡格拉克海峡 |
0.05 - -0.12一个 |
- - - - - - |
574年 |
卡特加特海峡 |
0.12 - -0.27一个 |
- - - - - - |
574年 |
丹麦奥尔胡斯湾 |
0.232 |
834年 |
|
(卡特加特海峡) |
|||
波罗的海 |
0.36 - -0.42一个 |
- - - - - - |
574年 |
南波罗的海 |
0.26 |
- - - - - - |
636年 |
Bothnian海湾 |
0.41 |
- - - - - - |
636年 |
苏格兰尼斯Etive |
0.7 - -1.0 |
- - - - - - |
887年 |
地中海 |
|||
Villefranche湾 |
0.060 - -0.161一个 |
- - - - - - |
161年 |
马赛排水排水口 |
0.074 - -0.646一个 |
- - - - - - |
161年 |
r . Var的嘴 |
0.136 |
- - - - - - |
161年 |
r·罗纳口 |
0.086 - -0.572一个 |
- - - - - - |
161年 |
伊特鲁里亚海 |
|||
那不勒斯湾 |
0.02 - -0.20一个 |
- - - - - - |
391年 |
亚得里亚海北部 |
|||
萨加迪郎(r . Po的嘴) |
0.32 - -3.43一个 |
- - - - - - |
391年 |
威尼斯泻湖 |
0.44 - -0.73一个 |
- - - - - - |
391年 |
黑海 |
|||
克里米亚半岛(沿海) |
0.081 - -0.197 b (av。0.13) |
- - - - - - |
311年 |
澳大利亚东南部 |
|||
(一)杰维斯湾 |
|||
3站 |
0.09 - -0.14一个 |
0.03 - -0.04 |
720年 |
水体 |
g440 (m 1) |
P440 (m 1) |
参考 |
(b)塔斯曼海/克莱德r系统 |
|||
塔斯曼海 |
0.02 |
- - - - - - |
697年 |
贝特曼湾 |
0.18 |
- - - - - - |
696年 |
克莱德r .河口 |
0.64 |
- - - - - - |
697年 |
(c)吉普斯兰(河口)湖泊 |
|||
系统 |
|||
l .王 |
0.58 |
0.25 |
720年 |
l .维多利亚 |
0.65 |
0.22 |
720年 |
l .惠灵顿 |
1.14 |
2.27 |
720年 |
拉筹伯R。 |
1.89 |
2.78 |
720年 |
塔斯马尼亚(d) |
|||
胡昂r .河口的嘴 |
0.16 - -0.30 |
- - - - - - |
241年 |
东北澳大利亚/大 |
|||
大堡礁 |
|||
大堡礁,-18°S |
0.050±0.028 |
0.010 |
126年 |
Mossman-Daintree河口, |
0.082±0.087 |
0.085 |
126年 |
16°s旱季 |
|||
湿季 |
0.246±0.254 |
0.531 |
126年 |
菲茨罗伊R。/凯珀尔湾系统, |
0.471 |
- - - - - - |
1025年 |
23°S。干燥的季节。河口 |
|||
站2 |
|||
海外,28公里 |
0.006 |
- - - - - - |
1025年 |
澳大利亚西部 |
|||
天鹅r .河口: |
|||
7公里上游的嘴 |
0.66 (0.09 - -2.95) |
749年 |
|
39公里上游 |
3.82 (2.21 - -10.6) |
749年 |
|
新西兰 |
|||
南岛11架站 |
0.04 - -0.10 (av。0.07) |
- - - - - - |
283年 |
北岛,9河口, |
0.1 - -0.6 |
- - - - - - |
1401年 |
口网站、低潮 |
|||
日本,太平洋沿岸 |
|||
《下田17公里 |
0.024 |
0.133 |
727年 |
《下田5公里 |
0.011 |
0.095 |
727年 |
Nabeta湾 |
0.054 |
0.140 |
727年 |
Funka湾,北海道 |
0.065 |
- - - - - - |
1171年 |
三世。内陆水域 |
|||
欧洲 |
|||
莱茵R。 |
0.48 - -0.73一个 |
- - - - - - |
574年 |
多瑙河R。、奥地利 |
0.85 - -2.02 |
- - - - - - |
574年 |
Ybbs R。、奥地利 |
0.16 |
- - - - - - |
574年 |
Neusiedlersee、奥地利 |
~ 2.0±0.4 |
- - - - - - |
314年 |
(8个月) |
1.4 - -2.8 |
- - - - - - |
|
Blaxter l .(沼泽湖),英格兰 |
9.65 |
- - - - - - |
891年 |
爱尔兰: |
|||
Carmean采石场 |
0.23 |
- - - - - - |
643年 |
Killea水库 |
0.5 |
- - - - - - |
643年 |
表3.2(续)。 |
||||
水体 |
g44o (m 1) |
P440 (m 1) |
参考 |
|
内伊湖 |
1.9 |
- - - - - - |
643年 |
|
湖有限元分析 |
4.7 |
- - - - - - |
643年 |
|
湖白尾海雕 |
5.3 |
- - - - - - |
643年 |
|
Loughnagay |
6.4 |
- - - - - - |
643年 |
|
湖Bradan |
17.4 |
- - - - - - |
643年 |
|
湖Napeast |
19.1 |
- - - - - - |
643年 |
|
湖利文湖苏格兰 |
1.2 |
- - - - - - |
1336年 |
|
山湖(阿尔卑斯山脉, |
||||
庇里牛斯山): |
||||
主要是岩石 |
0.074 av。 |
- - - - - - |
776年 |
|
集雨 |
(0.00 - -0.28) |
|||
高山草甸 |
0.154 av。 |
- - - - - - |
776年 |
|
集雨 |
(0.09 - -0.21) |
|||
森林集水区 |
0.232 av。(0.02 - -0.53) |
- - - - - - |
776年 |
|
非洲 |
||||
l·乔治,乌干达 |
3.7 |
- - - - - - |
1336年 |
|
l .维多利亚(乌干达), |
0.45 |
1013年 |
||
默奇森湾 |
||||
北美 |
||||
晶体L。有关。美国 |
0.16 |
- - - - - - |
620年 |
|
阿德莱德L。有关。美国 |
1.85 |
- - - - - - |
620年 |
|
Otisco L。美国纽约 |
0.27 |
0.27 |
1446年 |
|
l .安大略省Irondequoit湾 |
0.90 |
0.65 |
1445年 |
|
美国 |
||||
伊利湖 |
0.23 (0.08 - -0.75) |
- - - - - - |
116年 |
|
虚张声势L。,n。、加拿大 |
0.94 |
- - - - - - |
495年 |
|
酒杯,n。、加拿大 |
6.22 |
- - - - - - |
495年 |
|
南美 |
||||
古里水库、委内瑞拉 |
4.84 |
- - - - - - |
805年 |
|
Carrao R。,委内瑞拉 |
12.44 |
- - - - - - |
805年 |
|
中国 |
||||
l .天目 |
0.48±0.24 |
- - - - - - |
1501年 |
|
日本 |
||||
l . Kizaki |
0.30 |
0.71 |
727年 |
|
l . Fukami-ike |
0.85 |
3.11 |
727年 |
|
澳大利亚 |
||||
(一)南部高地 |
||||
销大坝 |
1.28 - -1.46 |
0.77 |
701年,720年 |
|
Corin大坝 |
1.19 - -1.61 |
0.11 |
701年,720年 |
|
l . Ginninderra |
1.54±0.78 |
0.16 - |
0.58 |
696,697,701,720 |
(3年) |
0.67 - -2.81 |
- - - - - - |
||
l·乔治。 |
1.80±1.06 |
3.73 - |
4.21 |
696,697,701,720 |
(5年) |
0.69 - -3.04 |
Burrinjuck大坝2.21±1.13 0.63 -1.44 Googong大坝3.42 - 0.83 Queanbeyan r . 2.42 - Molonglo r . 0.44 - Molonglo r .低于1.84 -汇合 与Queanbeyan R。 小溪从沼泽11.61排水 (b)墨累达令系统 马兰比季河R。,Gogeldrie -3.2 - 0.4 堰(10个月) l . Wyangan 1.13 - 0.38 格里菲斯水库1.34 - 3.73 贫瘠的盒子沼泽1.59 - 2.55 主要运河,米娅1.11 - 5.35 主要排水,米娅2.12 - 10.34 穆雷R。的上游,-0.85 - 0.81 亲爱的融合 亲爱的R。,融合以上0.7 - -2.5——莫里 (c)北部地区(Magela溪的池沼) Mudginberri 1.11 - 1.13 Gulungul 2.28 - 1.68 乔治敦1.99 - 18.00 塔斯马尼亚(d) 胡昂r . 7 - 14湖泊: 佩里0.06 - 女士们冰斗湖0.40 - 作为布鲁克0.98 - 巴林顿3.05 - 戈登8.29 - (e)东南昆士兰海岸沙丘湖泊 l . Boomanjin 2.59 - l . Cooloomera 14.22 - (f)南澳大利亚 大胆的5.40 - 2.25山水库 696,697,701,720 701 720 720 720 1014年 720 720 720 720 720 1014 1014年 725 725 725 152 152 152 152 152 151 151 151 151 新西兰 怀卡托r(330公里,l .陶波湖海):l .陶波湖(0公里)Ohakuri(77公里)Karapiro汉密尔顿(178公里)(213公里)Tuakau(295公里)的湖泊(平均每月值超过11个月):Rotokakahi罗托鲁瓦Opouri Hakanoa D 0.070 0.22 0.82 0.97 1.37 0.033 0.32 0.71 0.98 1.67 282 282 282 282 282 285 285 285 285 285 在波长值测量不到440海里,转化为g440的基础上适当的CDOM吸收光谱。b在443纳米测量,符合相应的cSeaWiFS乐队。 公布值c在440 nm为散射修正。 这个编译给出了一些典型的gilvin浓度可能会在自然水域,但缺乏测量特征明显否则湖沼学的是什么地区的世界是明显的。表3.2中的数据显示,海洋水域通常比内陆水域溶解颜色少得多,而土地距离越大,浓度越低。高浓度(海水)在波罗的海是值得注意的:减少从墨西哥湾Bothnian向南,河水在海里的比例减少。浓度的增加与河口距离大海上游系统的数据中可以看到克莱德River-Batemans湾和拉筹伯River-Gippsland湖泊(澳大利亚)。亚马逊河,彩色的大规模流出水,非常大量的CDOM有助于西部热带大西洋北部,对被检测的光学特性的影响,从河mouth.301距离超过1000公里 尽管gilvin化学,而稳定的——它的浓度在冷藏存储样本通常只显示小的变化在几周——它的浓度在任何内陆水体的变化,在两个方向,随着时间的推移,根据降雨事件的不同部分排水和顺向的浓度的变化gilvin流入水域。一些数据在表3.2中给出的这种可变性的程度。例如,在烟草格里芬湖(澳大利亚堪培拉)g440多样的价值在5年期间的7倍。然而,对于任何给定的水体,变化往往是围绕一个特定的平均值和水体可以有效通常被视为高,低或中间gilvin浓度。特定类别的湖,蓄水或河瀑布的决定水系集水、植被、土壤和气候。raybet雷竞技最新 管理因素的浓度在表面水域gilvin不是很好理解,针对这种材料的影响在水生初级生产就需要知道更多。一个泛化可以是gilvin浓度高排水水从沼泽或沼泽:这都能清楚看到,例如,在北欧的泥炭沼泽,显示定量g440值英文沼泽湖和一条小溪排干沼泽地面在澳大利亚南部高地(表3.2)。Gilvin浓度也高的水抽干潮湿的热带森林,g440值两个表3.2显示委内瑞拉水域。永久的缺氧,或频繁,易涝地区的土壤会导致部分分解有机质的积累,和gilvin来源于可溶性组件。硬币的另一面是,水排水limestone-rich集雨gilvin往往很低。逆湖水颜色和深度之间的关系已经观察到北America.496植被类型的影响,土壤矿物学、农业、气候和其他环境参数对gilvin浓度并不好理解。raybet雷竞技最新 尽管如此,正如我们所指出的那样,gilvin化学性质非常稳定,它强烈的太阳光进行光化学降解的表层。已发现685751分解产品包括一系列的低分子量羰基化合物,如丙酮酸、甲醛和乙醛,低分子量羧酸(草酸、丙二酸、甲酸和乙酸)685105所有这些容易利用水生微生物。的基础上他们的速度测量,Kieber et al。(1990)估计,溶解腐殖质物质的半衰期河边的起源的海洋混合层是5至15年。擦洗者et al。(1991)目前的证据表明光化学通路的主要路线实际上是长寿的生物耐火材料的降解,溶解有机碳的海洋。然而,微生物分解CDOM也重要:从密西西比河羽在水中发生在约30%的photo-oxidation rate.552 虽然行动光谱表明,UVB区域的一部分太阳光谱(280 - 320 nm)对CDOM是最具破坏性的,685年,它并不意味着UVB,执行大多数photo-oxidation水体的自然水体。很高的UVB吸收CDOM确保这个光谱波段与深度迅速衰减,所以photo-oxidation发生进一步的水柱必须是由于长波长的光。在芬兰,腐殖质湖Vahatalo et al .(2000)计算,UVB贡献了9%,UVA (320 - 400 nm) 68%,可见光23%光化学矿化。为湖泊在阿根廷美国和宾夕法尼亚州Osburn et al。(2001)计算出的贡献UVB辐射光漂白的CDOM很小(< 20%的总吸收系数下降)比UVA和蓝光。南大西洋的大陆架水域湾(美国东南部),米勒et al .(2002)的计算表明,太阳光谱的UVA地区,主要负责photo-oxidation溶解有机物。河口水域的切萨皮克湾(美国),Osburn et al。(2009)发现CDOM的长波光褪色随着盐度的增加而增加。 在淡水水库,水的颜色可以暴露在阳光下多长时间的函数之前使用。在澳大利亚北部热带,汤森et al。(1996)发现,在两个紧密相邻的水库集雨相似,平均浓度gilvin八年来,保留时间成反比。曼顿河水库的颜色一般是两到三倍,在达尔文河水库,他们认为保留时间越短,因此光漂白时间短,在前。 因为总有机物在水体可能包含一些待定的比例无色有机物质,很难知道什么意思给特定的吸收系数的测量CDOM的每单位重量(吸收)。丹麦的沿海水域,Stedmon et al。(2000)发现值从0.0727 m2g_1 C在斯卡格拉克海峡0.630 m2g_1 C卡特加特海峡,与一个数据集平均0.29±0.11 m2g_1c, 375海里。大量的山湖泊在阿尔卑斯山比利牛斯山脉,Laurion et al。(2000)发现特定的总溶解有机碳的吸收系数在320 nm范围0.43 - 3.51又~ 1 c。特定的吸收系数通常是低比深层地表水,效果可能归因于光漂白。 |
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