Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Những biến đổi trong các đặc tính phổ và khối lượng phân tử của chất hữu cơ hòa tan trong một dòng sông trong suốt sự kiện bão
Tóm tắt
Biến đổi trong các đặc tính của chất hữu cơ hòa tan (DOM) đã được nghiên cứu trong một sự kiện bão ở dòng sông Kyungan thông qua phương pháp quang phổ UV-khả kiến, quang phổ huỳnh quang, phân đoạn nhựa, và sắc ký loại trừ theo kích thước (SEC). Mẫu nước đã được thu thập tại chín thời điểm khác nhau để phản ánh sự biến đổi của mức nước sông. Một sự gia tăng mạnh mẽ được quan sát thấy đối với nhu cầu oxy hóa học (COD) so với nhu cầu oxy sinh hóa, cho thấy rằng các thành phần hữu cơ không thể phân hủy sinh học có thể nhiều hơn trong các chất hữu cơ bị tác động bởi cơn bão. Giá trị khả năng hấp thụ UV cụ thể đã tăng từ 2,15 lên 3,16 L/mgC-m, đạt mức tối đa khi mức nước cao nhất. Chảy tràn do bão đã dẫn đến sự giảm thiểu huỳnh quang giống protein (PLF), và sự gia tăng huỳnh quang giống fulvic và humic trong quang phổ huỳnh quang đồng bộ của DOM. Giá trị khối lượng phân tử trung bình theo trọng số (MWw) đã tăng từ 1,100 lên 1,510 Da do sự gia tăng của các phân đoạn khối lượng phân tử cao trong các sắc ký đồ SEC. Những thay đổi tổng thể trong thành phần của DOM có thể được giải thích bởi dòng chảy của DOM nguồn gốc từ đất từ các lưu vực thượng nguồn do cơn bão mang lại. Chỉ số humification (HIX) thể hiện mối tương quan dương với giá trị MWw, cho thấy rằng HIX có thể được đề xuất như một biến mô tả để dự đoán MW của DOM trong sự kiện bão. PLF thể hiện mối tương quan âm với MW của DOM, cho thấy rằng các hợp chất huỳnh quang giống protein liên quan đến các thành phần khối lượng phân tử thấp trong dòng sông. Việc cung cấp thêm các chất humic từ dòng chảy bão có vẻ như đã chuyển đổi DOM sang giá trị khối lượng phân tử cao hơn như được chỉ ra bởi mối tương quan dương giữa MWw và phân đoạn kỵ nước.
Từ khóa
#chất hữu cơ hòa tan #phân tích quang phổ #khối lượng phân tử #bão #dòng chảy bão #huỳnh quangTài liệu tham khảo
Aiken, G., & Cotsaris, E. (1995). Soil and hydrology: their effect on NOM. Journal American Water Works Association, 87(11), 36–45.
APHA, AWWA & WPCF. (2005). Standard method for the examination water and wastewater. USA: Washington, DC.
Baker, A. (2001). Fluorescence excitation-emission matrix characterization of some sewage-impacted rivers. Environmental Science & Technology, 35, 948–953.
Cai, Y., Guo, L., & Douglas, T. A. (2008). Temporal variations in organic carbon species and fluxes from the Chena River, Alaska. Limnology and Oceanography, 53(4), 1408–1419.
Chen, J., LeBoeuf, E. J., Dai, S., & Gu, B. (2003). Fluorescence spectroscopic studies of natural organic matter fractions. Chemosphere, 50, 639–647.
Chen, Z. Q., Hu, C. M., Conmy, R. N., Muller-Karger, F., & Swarzenski, P. (2007). Colored dissolved organic matter in Tampa Bay, Florida. Marine Chemistry, 104, 98–109.
Chin, Y. P., Aiken, G., & O’Loughlin, E. (1994). Molecular weight, polydispersity, and spectroscopic properties of aquatic humic substances. Environmental Science & Technology, 28, 1853–1858.
Cho, D.-S. (1995). A study on the distribution of streamside vegetation in Kyonganchon. Korean Journal of Ecology, 18(1), 55–62.
Duan, S., Bianchi, T. S., & Sampere, T. P. (2007). Temporal variability in the composition and abundance of terrestrially-derived dissolved organic matter in the lower Mississippi and Pearl Rivers. Marine Chemistry, 103, 172–184.
Fellman, J. B., Hood, E., Edwards, R. T., & D’Amore, D. V. (2009). Changes in the concentration, biodegradability, and fluorescent properties of dissolved organic matter during stormflows in coastal temperate watersheds. Geophysical Research-Biogeosciences, 114, GO1021.
Fuentes, M., Gonzalez-Gaitano, G., & Ma Garcia-Mina, J. (2006). The usefulness of UV-visible and fluorescence spectroscopies to study the chemical nature of humic substances from soils and composts. Organic Geochemistry, 37, 1949–1959.
Fullen, M. A., Yi, Z., & Brandsma, R. T. (1996). Comparison of soil and sediment properties of a loamy sand soil. Soil Geophysical Research Technology, 10, 35–45.
Griffiths, G. A., & Clausen, B. (1997). Streamflow recession in basins with multiple water storages. Journal of Hydrology, 190, 60–74.
Han River Environmental Research Center (HRERC) (2007). Water treatment plans in the middle regions of Kyungan river in 2008–2012.
Hangen, E., Lindenlaub, M., Leibundgut, C., & Von Wilpert, K. (2001). Investigating mechanisms of stormflow generation by natural tracers and hydrometric data: a small catchment study in the Black Forest, Germany. Hydrological Processes, 15, 183–199.
Helms, J. R., Stubbins, A., Ritchie, J. D., Minor, E. C., Kieber, D. J., & Mopper, K. (2008). Absorption spectral slopes and slope ratios as indicators of molecular weight, source, and photobleaching of chromophoric dissolved organic matter. Limnology and Oceanography, 53(3), 955–969.
Her, N., Amy, G., McKnight, D., Sohn, J., & Yoon, Y. (2003). Characterization of DOM as a function of MW by fluorescence EEM and HPLC-SEC using UVA, DOC, and fluorescence detection. Water Research, 37, 4295–4303.
Hood, E., Gooseff, M. N., & Johnson, S. L. (2006). Changes in the character of stream water dissolved organic carbon during flushing in three small watersheds, Oregon. Journal of Geophysical Research-Biogeosciences, 111, G01007.
Hur, J. (2009). Microbial changes in selected operational descriptors of dissolved organic matters extracted from diverse source materials. Chemosphere, Submitted.
Hur, J., & Kim, G. (2009). Comparison of the heterogeneity within bulk sediment humic substances from a stream and reservoir via selected operational descriptors. Chemosphere, 75(4), 483–490.
Hur, J., & Schlautman, M. A. (2003). Using selected operational descriptors to examine the heterogeneity within a bulk humic substance. Environmental Science & Technology, 37, 880–887.
Hur, J., Williams, M. A., & Schlautman, M. A. (2006). Evaluating spectroscopic and chromatographic techniques to resolve dissolved organic matter via end member mixing analysis. Chemosphere, 63, 387–402.
Hur, J., Jung, N. C., & Shin, J. K. (2007). Spectroscopic distribution of dissolved organic matter in a dam reservoir impacted by turbid storm runoff. Environmental Monitoring and Assessment, 133, 53–67.
Hur, J., Schlautman, M. A., Templeton, S. R., Karanfil, T., Post, C. J., & Smink, J. A. (2008). Does current management of storm water runoff adequately protect water resources in developing catchments? Journal of Soil and Water Conservation, 63(2), 77–90.
Hur, J., Park, M. H., & Schlautman, M. A. (2009a). Microbial transformation of dissolved leaf litter organic matter and Its effects on selected organic matter operational descriptors. Environmental Science & Technology, 43(7), 2315–2321.
Hur, J., Lee, D. H., & Shin, H. S. (2009b). Comparison of the structural, spectroscopic, and phenanthrene binding chracteristics of humic acids from soils and lake sediments. Organic Geochemistry, 40, 1091–1099.
Imai, A., Fukushima, T., Matsushige, K., & Kim, Y. H. (2001). Fractionation and characterization of dissolved organic matter in a shallow eutrophic lake, its inflowing rivers, and other organic matter sources. Water Research, 35(17), 4019–4028.
Inamdar, S. P., Christopher, S. F., & Mitchell, M. J. (2004). Export mechanisms for dissolved organic carbon and nitrate during summer storm events in a glaciated forested catchment in New York, USA. Hydrological Processes. doi:10.1002/hyp. 5572.
Jaffé, R., Boyer, J. N., Lu, X., Maie, N., Yang, C., Scully, N. M., et al. (2004). Source characterization of dissolved organic matter in a subtropical mangrove-dominated estuary by fluorescence analysis. Marine Chemistry, 84, 195–210.
Kaiser, K., & Zech, W. (1997). Competitive sorption of dissolved organic matter fractions to soils and related mineral phases. Soil Science Society of America Journal, 61, 64–69.
Kalbitz, K., Schmerwitz, J., Schwesig, D., & Matzner, E. (2003). Biodegradation of soil-derived dissolved organic matter as related to its properties. Geoderma, 113, 273–291.
Kaplan, L. A., & Newbold, J. D. (1993). Biogeochemistry of dissolved organic carbon entering streams. In T. E. Ford (Ed.), Aquatic microbiology: An ecological approach (pp. 139–165). Boston: Blackwell Scientific Publications.
Kim, H. S., & Pfaender, F. K. (2005). Effects of microbially mediated redox conditions on PAH-soil interactions. Environmental Science & Technology, 39, 9189–9196.
Kim, B., Choi, K., Lee, U. H., & Kim, Y. H. (2000). Effects of the summer monsoon on the distribution and loading of organic carbon in a deep reservoir, lake Soyang, Korea. Water Research, 34(14), 3495–3504.
Kitis, M., Karanfil, T., Kilduff, J. E., & Wigton, A. (2001). The reactivity of natural organic matter to disinfection by-products formation and its relation to specific ultraviolet absorbance. Water Science & Technology, 43(2), 9–16.
Lee, J. H., & Bang, K. W. (2000). Characterization of urban stormwater runoff. Water Research, 34(6), 1773–1780.
Li, F., Yuasab, A., Murakic, Y., & Matsuid, Y. (2005). Impacts of a heavy storm of rain upon dissolved and particulate organic C, N and P in the main river of a vegetation-rich basin area in Japan. Science of the Total Environment, 345, 99–113.
McKnight, D. M., Boyer, E. W., Westerhoff, P. K., Doran, P. T., Kulbe, T., & Andersen, D. T. (2001). Spectrofluorometric characterization of dissolved organic matter for indication of precursor organic material and aromaticity. Limnology and Oceanography, 46, 38–48.
Mostofa, K. M. G., Yoshioka, T., Konohira, E., & Tanoue, E. (2007). Dynamics and characteristics of fluorescent dissolved organic matter in the groundwater, river and lake water. Water, Air, and Soil Pollution, 184, 157–176.
Obermann, M., Rosenwinkel, K. H., & Tournoud, M. G. (2009). Investigation of first-flushes in a medium-sized mediterranean catchment. Journal of Hydrology, 373, 405–415.
Park, J. H., Lee, J. H., Kang, S. Y., & Kim, S. Y. (2007). Hydroclimatic controls on dissolved organic matter (DOM) characteristics and implications for trace metal transport in Hwangryong River Watershed, Korea, during a summer monsoon period. Hydrological Processes, 21, 3025–3034.
Reckhow, D. A., Rees, P. L. S., & Bryan, D. (2004). Watershed sources of disinfection byproduct precursors. Water Science and Technology: Water Supply, 4, 61–69.
Richardson, D. C., Kaplan, L. A., Newbold, J. D., & Aufdenkampe, A. K. (2009). Temporal dynamics of seston: a recurring nighttime peak and seasonal shifts in composition in a stream ecosystem. Limnology and Oceanography, 54(1), 344–354.
Smith, E. H., & Alqabany, A. A. (2009). Fractionation of natural organic matter in the Nile River: implications for treated water quality. Water Science and Technology, 59(10), 1989–1997.
Thacker, S. A., Tipping, E., Gondar, D., & Baker, A. (2008). Functional properties of DOM in a stream draining blanket peat. Science of the Total Environment, 407, 566–573.
Thurman, E. M. (1985). Organic geochemistry of natural waters. Dordrecht: Martinus Nijhoff/Junk Publishers.
Twardowski, M. S., Boss, E., Sullivan, J. M., & Donaghay, P. L. (2004). Modeling the spectral shape of absorption by chromophoric dissolved organic matter. Marine Chemistry, 89, 69–88.
Vidon, P., Laura, E. W., & Soyeux, E. (2008). Changes in the character of DOC in streams during storms in two Midwestern watersheds with contrasting land uses. Biogeochemistry, 88, 257–270.
Volk, C. J., Volk, C. B., & Kaplan, L. A. (1997). Chemical composition of biodegradable dissolved organic matter in stream water. Limnology and Oceanography, 42, 39–44.
Weishaar, J. L., Aiken, G. R., Bergamaschi, B. A., Fram, M. S., Fujii, R., & Mopper, K. (2003). Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon. Environmental Science and Technology, 37(20), 4702–4708.
Westerhoff, P., Chen, W., & Esparza, M. (2001). Fluorescence analysis of a standard fulvic acid and tertiary treated wastewater. Journal of Environmental Quality, 30, 2037–2046.
Wu, F. C., Kothawala, D. N., Evans, R. D., & Dillon, P. J. (2007). Relationships between DOC concentration, molecular size and fluorescence properties of DOM in a stream. Applied Geochemistry, 22, 1659–1667.
Yamashita, Y., & Tanoue, E. (2004). Chemical characteristics of amino acid-containing dissolved organic matter in seawater. Organic Geochemistry, 35, 679–692.
Yano, Y., Lajtha, K., Sollins, P., & Cladwell, B. A. (2005). Chemistry and dynamics of dissolved organic matter in a temperate coniferous forest on andic soils: effects of litter quality. Ecosystems, 8, 286–300.
Zhou, Q., Cabaniss, S. E., & Maurice, P. A. (2000). Considerations in the use of high-pressure size exclusion chromatography (HPSEC) for determining molecular weights of aquatic humic substances. Water Research, 34, 3505–3514.
Zsolnay, A., Baigar, E., Jimenez, M., Steinweg, B., & Saccomandi, F. (1999). Differentiating with fluorescence spectroscopy the sources of dissolved organic matter in soils subjected to drying. Chemosphere, 38, 45–50.