水庫作為重要的飲用水源地，其水質(zhì)及溶解性有機質(zhì)濃度和組成對水庫飲用水供應(yīng)安全有重要意義。暴雨徑流過程直接導(dǎo)致大量懸浮物及有色可溶性有機物（CDOM）輸入至水庫，CDOM是溶解性有機物（DOM）中能夠強烈吸收紫外輻射的那部分有機物。高濃度CDOM的存在，使水體酸臭刺鼻且在水處理和分配過程中銹垢過濾系統(tǒng)、釋放致癌伴生物、增加飲用水管網(wǎng)消毒劑用量。千島湖是我國東部地區(qū)重要的飲用水源地，位于錢塘江上游新安江流域，地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水量年內(nèi)分布不均。暴雨徑流過程裹挾大量懸浮物、營養(yǎng)鹽及CDOM進入千島湖，威脅該湖供水安全。暴雨徑流過程對下游湖泊CDOM來源組成及生物可利用性影響如何，仍有待研究。傳統(tǒng)半月、逐月及逐季度觀測不易有效監(jiān)測暴雨徑流對CDOM來源組成的影響；目前，學(xué)界鮮有開展高頻監(jiān)測暴雨徑流過程對飲用水供給湖庫CDOM組成影響的報道。鑒于此，在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項及國家自然基金重點項目等的支持下，中科院南京地理與湖泊研究所研究員張運林課題組通過對千島湖全湖常年觀測及在千島湖上游街口、小金山布設(shè)浮標(biāo)開展逐日觀測并結(jié)合原位高頻采樣觀測，探討CDOM來源組成及生物可利用性隨暴雨徑流過程的變化特征。相關(guān)研究成果發(fā)表在Water Research上（Zhou et al. 2020）。

浮標(biāo)高頻熒光探頭監(jiān)測結(jié)果表明，暴雨徑流過程增加了千島湖上游街口與小金山處陸源類腐殖酸熒光信號強度，這在新安江恰入湖處的河口即街口站表現(xiàn)得較為顯著（圖1）。研究人員通過點繪發(fā)現(xiàn)，水柱剖面表征土壤淋溶輸入的陸源類腐殖酸熒光信號均值與上游來水量在街口與小金山兩站均表現(xiàn)為顯著正相關(guān)（圖1）。

傅里葉變換超高分辨率質(zhì)譜（FT-ICR MS）技術(shù)能夠從分子層面有效揭示不同水生態(tài)系統(tǒng)中DOM的來源組成。運用該技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)暴雨過程導(dǎo)致上游來水DOM分子質(zhì)核比m/z降低，相應(yīng)縮合芳香烴類組分相對豐度增大。生物培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)28 d生物培養(yǎng)，街口站DOM中脂肪族類組分快速降解。通過Spearman相關(guān)系數(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)脂肪族類組分相對豐度與CDOM光譜斜率S_275-295呈正相關(guān)且與腐殖化指數(shù)HIX負相關(guān)，而縮合芳香烴類組分與S_275-295負相關(guān)并與HIX正相關(guān)。由于S_275-295隨CDOM腐殖化程度增強而減小，HIX與腐殖化呈正相關(guān)。這意味著CDOM光譜與質(zhì)譜組成反映出的CDOM組成相關(guān)信息高度一致。質(zhì)譜分子相對豐度與上游來水量相關(guān)分析表明，暴雨徑流過程增大了有色、疏水及富含芳香烴類有機質(zhì)的相對豐度。比紫外吸收SUVA₂₅₄能夠有效反映CDOM的芳香性水平，二者正相關(guān)；三次不同豐枯情景的野外觀測表明，豐水情景下大量芳香性水平較高的CDOM隨上游來水涌入千島湖（圖3），這與超高分辨率質(zhì)譜結(jié)果高度一致。這些結(jié)果表明，暴雨徑流過程增強了上游土壤有機質(zhì)淋溶，增大了上游新安江腐殖化程度較高的那部分CDOM的輸入。

有機碳平衡估算結(jié)果表明，千島湖自身為溶解性有機碳（DOC）碳匯，匯通量為0.82×10⁴ t C yr¹，其中，0.30×10⁴ t C yr¹為生物活性較強的組分。經(jīng)統(tǒng)計，近六十年來，千島湖流域大雨（≥25 mm d ^-1）及暴雨（≥50 mm d ^-1）發(fā)生頻次逐步增加，未來暴雨情景導(dǎo)致有機質(zhì)大量涌入千島湖的現(xiàn)象，值得有關(guān)部門的重視。

論文鏈接 

圖1 高頻熒光探頭監(jiān)測結(jié)果顯示暴雨過程極大增加千島湖街口及小金山站類腐殖酸物質(zhì)輸入熒光信號

　　圖2 超高分辨率質(zhì)譜豐枯與培養(yǎng)前后質(zhì)譜組成（a-d）及質(zhì)譜分子相對豐度與光譜斜率S275-295（e）、腐殖化指數(shù)HIX（f）、采樣當(dāng)天上游來水量Q（g）及采樣前三天來水量均值Q3（h）之間的Spearman相關(guān)系數(shù) 

圖3 不同來水情景下千島湖比紫外吸收SUVA₂₅₄（指示CDOM芳香性水平）變化特征