溶解有机物(DOM)是地球上最大的活跃碳库之一,DOM的组成对水体环境中的生物地球化学过程具有重要意义。DOM的组成在很大程度上影响了生态系统的源汇角色及碳的循环流动。河流是陆地生态系统和海洋生态系统的重要连接,大量的陆源有机物通过河流输送到近海生态系统,河流—河口—近海体系还受到强烈的人为活动干扰。在不同的因素作用下(例如水文条件、光照),DOM的组成和活性在河流—河口—近海体系的输送过程中发生很大的改变。对于河流—河口—近海体系内DOM组成的研究,有助于系统的认识不同的DOM组分在输送过程中的转化规律。目前对于不同水环境中DOM组成的研究已经有所开展,但将光谱技术与色谱技术相结合,系统地对DOM组成在河流—河口—近海体系内的变化研究却鲜有报道。本文以长江、长江口和东海为研究对象,利用紫外可见光谱和荧光光谱技术测定了有色荧光溶解有机物(CDOM),利用气相色谱测定了溶解态木质素,利用超高效液相色谱测定了溶解态黑碳(DBC),并对DOM在长江—长江口—东海的组成、来源和转化进行了探讨,讨论了不同DOM组分的生物地球化学行为及其影响因素。(一)定量分析了DOM在长江中下游的转化。在不同的水文条件下,长江流域内DOM的来源、组成、降解途径具有显著的差别:在洪水期,长江流域的溶解有机碳(DOC)和CDOM的浓度都高于平水期,土壤冲刷是长江流域DOM的主要来源。在平水期,长江中下游浮游植物的现场生产向水体中添加了类蛋白组分。长江中下游溶解态木质素的浓度在洪水期和平水期没有显著的差别,但是三峡大坝蓄水导致的上游来水比例的不同以及农业活动的周期性,导致长江流域木质素的紫丁香基酚类与香草醛基酚类比值(S/V)和紫肉桂基酚类与香草醛基酚类比值(C/V)在洪水期和平水期具有显著的差别。在平水期,淡水絮凝及光降解是长江中下游DOM的重要降解途径;在洪水期,长江中下游DOM的降解途径主要是微生物降解和光降解。除了受到三峡大坝工程的控制外,在平水期地下水对长江中下游DOC和CDOM的收支也具有重要影响,其输送通量与洞庭湖输送通量相当。(二)徐六泾DOM的组成和含量受到流域冲刷的影响:通过连续观测一个水文年内徐六泾DOM组成的变化,计算了DOM不同组分向东海的输送通量。长江经徐六泾每年向东海输送的DOC通量为1.18×10~6 t C,约占全球河流输送DOC通量的0.45%。长江每年的DBC输送通量为71.95×10~3 t C,溶解态木质素的输送通量为6.93×10~3 t C,约三分之二的DOM输送发生在丰水期。流域冲刷会向水体中添加悬浮颗粒物,徐六泾DOM各组分的含量与悬浮颗粒物的浓度均存在正相关关系,表明流域冲刷是徐六泾DOM的重要来源。目前的研究认为DBC主要来源于土壤中黑碳的溶出,徐六泾DBC占DOC的比例(DBC/DOC)随着大通流量的增大而逐渐增加,这与黑碳会优先从土壤中淋洗出有关。此外,DBC难降解的性质也是丰水期DBC/DOC增大的原因。徐六泾溶解态木质素占DOC的比例在丰水期和枯水期没有显著的区别。综合前人的研究结果和本次的研究发现,在全球的大河流体系中V系列木质素单体的含量与流域森林覆盖率显著正相关,表明森林覆盖率是影响大河流体系中溶解态木质素含量的重要因素。(三)细化了长江口最大浑浊带对DOM的改造影响。在夏季长江口航次中,由于都受控于咸淡水混合过程,DBC浓度与CDOM浓度成显著的正相关关系。在盐度15~20区域,由于光限制的解除以及浮游植物的生长,DOM的组成发生了显著的改变,光降解程度增大,海源有机物含量增多。在2011年7月的航次中,最大浑浊带的沉积物再悬浮以及伴随的吸附解吸过程,显著改变了DOM的组成。在最大浑浊带区域,颗粒有机碳、颗粒态木质素和溶解态木质素的含量均增大,颗粒态木质素增加的幅度更大,表明沉积物再悬浮过程中向水体内添加了大量的陆源有机物。然而,DBC在最大浑浊带存在显著的清除,而对应区域沉积物中黑碳的含量略有增加,推测DBC被再悬浮的颗粒物吸附,进而在沉积物中埋藏。在最大浑浊带DBC的含量减少了11±23%,溶解态木质素含量增加了42±27%,表明DOM中的惰性组分(如DBC)倾向于向沉积物中迁移,而相对活泼的组分(如木质素)则倾向于向溶解态中迁移,从而导致在最大浑浊带区域惰性有机物的埋藏量增加。(四)长江冲淡水、台湾暖流和黑潮对东海陆架区DOM的分布和收支起重要作用:沿岸河流向东海输送了大量的陆源DOM,其中长江的径流输入约占沿岸河流DOM总输入的80%。东海陆架区DOM的分布主要受到盐度较低、DOC浓度较高的长江冲淡水和盐度较高、DOC浓度较低的黑潮水和台湾暖流的混合的影响。浮游植物的生长、光降解以及微生物过程也影响东海陆架区DOM的分布。利用不同的水量交换数据建立了东海DOC、溶解态木质素和DBC的收支模型,估算了不同组分在东海陆架区的收支情况。收支模型研究表明台湾暖流输入是东海陆架区DOM的最重要来源,其次为黑潮水的输入。虽然河流输入和大气沉降输入的DOM总量相较于台湾暖流、黑潮水的DOM输入量小,仅占东海陆架区DOC总输入量的3.4%。但是河流和大气输入的DOM中陆源有机物的比例较高,约占溶解态木质素总输入量的14.8%和DBC总输入量的7.4%,丰富了对东海陆架区DOM来源和收支的认识。本文通过对长江、徐六泾、长江口和东海陆架区DOM的研究表明,陆源有机物在由流域输送往边缘海的过程中受到水文条件、流域冲刷、物理混合、最大浑浊带改造、光照和微生物活动等多种因素的影响,DOM的组成发生显著的改变,陆源有机物分子优先被降解,DOM的芳香性降低。利用不同的DOM组分可以帮助我们更好的认识陆源有机物在输送过程中的转化。