摘要
水体溶解性有机物（DOM）是湖泊生态系统中碳循环的重要组成部分。为了解城市化建设对湖泊DOM特征的影响，本文以目前国内最大城市人工湖——上海滴水湖为例，采用紫外—可见吸收光谱和三维荧光光谱技术，研究冬季到夏季（1月、3月和7月），滴水湖及周围水系中有色可溶性有机物（CDOM）组成的时空变化特征，初步探究上海临港新城城市化建设对水体CDOM组成和来源的影响。结果表明：①平行因子分析法（PARAFAC）解析CDOM三维荧光图谱发现，滴水湖及相连河道水体主要有类酪氨酸C1、类色氨酸C2和陆源类腐殖质C3三类CDOM物质，其中类蛋白质组分（C1和C2）的荧光强度贡献占比降低，C3的贡献占比升高；②自生源指数（BIX）绝大多数位点都大于或接近1.0，荧光指数（FI）均值在1.4~1.9之间，说明从冬季到夏季过程中受到内源和外源输入的双重影响，以生物活动产生（微生物源）为主，且具较强的自生源特征；春、夏季受到降雨量/地表径流的外源输入影响，CDOM相对浓度被稀释降低，1月a(254)显著高于3月和7月，且CDOM分子量较小；③滴水湖周围河道的用地类型以居民区和新建公园为主，以及建设中的建筑工地，0.8＜BIX＜1.0或BIX＞1，表明水体生物代谢活性较高，CDOM受人为活动影响较大，而C3荧光强度呈现河道至湖区逐渐降低，表明陆源类腐殖质主要经河道进入滴水湖；④荧光参数BIX、FI分别与类蛋白组分、水体氮浓度呈显著相关，可以作为滴水湖后续水质监测的潜在指标。本研究发现降雨量、径流输入、用地类型和快速城市化建设等因素共同影响着滴水湖水系的CDOM特征，相关结果可为进一步了解城市化发展背景下，城市水体溶解性有机物的组成特征和水环境的科学管理提供基础支撑。
Abstract
Dissolved organic matter (DOM) in the water column constitutes a vital component of the carbon cycle within lake ecosystems. To investigate the impact of urbanization on DOM characteristics of urban lakes, we took Lake Dishui, the largest artificial urban lake in China, as a case study. We examined the temporal and spatial variation characteristics of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in Lake Dishui and its surrounding water system from winter to summer (January, March, and July) using ultraviolet-visible absorption spectroscopy and three-dimensional fluorescence spectroscopy. The influence of the urban construction, of Lingang New City, Shanghai, on the composition and source of CDOM in water was preliminarily explored. The results were as follows: ①Tyrosine-like C1, tryptophan-like C2 and terrestrial humic-like C3 were identified through parallel factor analysis (PARAFAC). The contribution of protein-like (C1 and C2) components to fluorescence intensity decreased, while the contribution of C3 increased. ②Most values of the autogenetic index (BIX) were ＞1.0 or close to 1.0, and the fluorescence index (FI) ranged from 1.4 to 1.9, indicating that the characteristic of CDOM during the temperature rising (from winter to summer) were influenced by both endogenous and exogenous inputs, and biological activity (microbial source) was the main source and had strong autogenetic characteristics. Influenced by exogenous input from rainfall or surface runoff, the relative concentration of CDOM was diluted and decreased in the spring and summer seasons. In January, a(254) was significantly higher than that in March and July, and the molecular weight of CDOM was low. ③The land use types of river channels around the lake were primarily residential areas, newly built parks, and building sites under construction with 0.8＜BIX＜1.0 or BIX＞1.0, indicating high biological metabolic activity in the water body and significant impact of CDOM on human activities. The C3 fluorescence intensity gradually decreased from the river channels to the lake district, indicating that terrestrial humic-like substances mainly entered Lake Dishui through the river channel. ④The fluorescence parameters BIX and FI were significantly correlated with protein-like components and nitrogen concentrations, which can serve as potential indicators for future water quality monitoring of Lake Dishui. Our study suggests that rainfall, runoff input, land use type, and rapid urbanization collectively affect the CDOM characteristics of the lake. The relevant results can provide a basis for further understanding the composition characteristics and water environment management of dissolved organic matter in urban water bodies under the background of urban development.
Keywords
溶解性有机物（dissolved organic matter，DOM）是全球最大的碳库之一，在天然水体的生物地球化学循环中起着至关重要的作用[1]。DOM作为含有碳、氮、磷和硫的复杂混合物，能够为湖泊初级生产力提供能量，同时也可以通过吸附和络合等多种机制，影响湖泊生态系统中污染物的迁移和转化过程[2]。有色可溶性有机物（chromophoric dissolved organic matter，CDOM）是DOM中能够强烈吸收光谱中紫外和可见光的部分，在减弱紫外线对水生生态系统不利影响的同时，还会改变水下光强的分布，进而影响水生生物[2]。此外，CDOM组成成分和来源复杂，主要由腐殖质、富里酸、氨基酸和碳水化合物等物质组成，通过外源（如地表径流、工业废水和生活污水等）和内源（如水体中动物、植物和微生物代谢活动等自然界产生）两种途径进入水体[3]。有研究表明，与CDOM相关的一些参数，如荧光指数（FI）和自生源指数（BIX），可以用于表征水质情况[4-5]，也可以作为追溯污染源的良好参数[6]。近年来，国内外研究者运用三维荧光结合平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）对CDOM的光学特性、来源组成和时空分布进行大量研究，但主要关注对象集中在天然湖泊（如高邮湖、东平湖[7]和太湖[8]等）、海洋[9]以及河口[10]等水域。
城市化作为全球社会和经济发展的趋势，对促进社会、经济发展以及提高人们的生活质量和城市文明水平具有重要作用。据相关报道估测，我国城镇化率在2050年将达到71.2%[11]。然而，城市化进程会加快该地区的土地开发利用，同时也会改变水体污染物的类型，加剧污染程度[12]。Tremblay等[13]通过对比加拿大魁北克省不同城市化地区河流的土地利用类型和地貌特征，并分析城市化对河流中碳、氮、磷通量的影响，发现氮是所有元素中响应最强烈的，并显著受到土地利用的影响。城市水体中的DOM作为一种重要的碳库，其组成和来源较易受到城市发展和人为活动的影响。Zhang等[14]通过对武汉市多个中心城区的河流进行分析发现，极端人为干扰和高植被覆盖度均可显著改变城市河流DOM的特征；Lyu等[15]研究长春市城市水体和非城市水体，发现城市水体DOM具有高度的时空差异，城市化会导致水体DOM组成更趋向于类蛋白质组分占优势。受人为活动的影响，外源性DOM在提供营养物质的同时，也会增加浮游植物降解释放的内源性DOM和微生物诱导的难降解DOM的产生[2]。张怡晅等[16]通过对比英国伯明翰市3条城市河流与非城市河流的CDOM来源与组成变化，发现城市湖泊CDOM受人类活动的影响，自生源类荧光成分富集，较非城市湖泊的CDOM更具生物活性。此外，还有学者对韩国的琴湖江流域[17]、美国佛罗里达州的阿拉菲亚河[18]、中国宁波市的四明湖[19]等不同城市水体CDOM特征进行报道。尽管这些研究从营养盐和DOM组成变化等角度，比较城市水体和非城市水体的差别，也分析城市化对河流和公园水体的影响，但对于大型城市人工湖，尤其是新城建设中人工湖水体CDOM响应特征的研究，仍相对有限。
城市人工湖作为城市生态系统的重要组成部分，具有防洪排涝、美化居住环境、提供市民休憩场所等多重生态服务功能。然而，与很多自然湖泊相比，城市湖泊面积相对较小、水动力较弱、水环境容量有限，自净能力也有限，使得城市湖泊普遍面临水质恶化的问题，如水体富营养化、藻类水华频发以及水体黑臭等现象[20-21]。滴水湖水系位于中国（上海）自由贸易试验区临港新片区（下称“临港新片区”）主城区，其中滴水湖水面面积约为5.56 km2，是目前国内最大的城市人工湖，具有城市景观生态、防洪调水、旅游观光等综合功能[15]。自2019年临港新片区成立以来，政府部门加大对主城区的开发力度，各类公共设施建筑、居民区、道路以及公园用地等快速增加，近半数的土地处于建设状态[22-23]；土地利用结构和类型的变化也导致水体水质参数受到一定程度的干扰[15]。本文对滴水湖及其周围水系中CDOM的时空分布特征和环境要素进行调查，分析滴水湖及其周围水系CDOM的来源和组成特征，以期为进一步了解城市化发展背景下，城市水体溶解性有机物的组成特征和水环境的科学管理提供基础支撑。
1 材料与方法
1.1 研究区域及样点布设
滴水湖于2003年开挖建成，毗邻东海，由“一湖、四涟、七射”组成城市水网结构。本研究于2024年1月（冬季）、3月（春季）、7月（夏季），在滴水湖共设置17个采样点采集表层水样，按照滴水湖水系特征及周边土地利用类型将采样点分为滴水湖湖区（1~5）、入湖口（6~12）和河道（13~17）共3个区域（图1 b）。自2019年临港新片区成立开始，围绕滴水湖开展大规模的新城建设，图1 c展示滴水湖西部土地利用类型。研究期间（2023年12月—2024年7月）的月降雨量在31.6~310.8 mm之间，6月最高，12月最低（图1 d；数据来源于国家气象数据中心）。
1.2 样品采集及常规理化测定
用5 L采水器于水面以下50和150 cm处采集混合水样1 L。水样采集后立即带回实验室，当天取部分水样进行测定，参考张运林等[24]和张文浩等[25]的研究，主要测定溶解性总氮（DTN）、溶解性总磷（DTP）、氨氮（NH3-N）、叶绿素a（Chl.a）和高锰酸盐指数（CODMn），测定方法参考《水和废水监测分析方法》（第四版）[26]。用0.45 μm微孔滤膜过滤水样，过滤后的水样在4℃的条件下冷藏储存，用于测定溶解性有机碳（DOC） 以及紫外—可见与三维荧光光谱分析。所有水样中 DOC 采用有机碳分析仪（岛津，TOC-L）测定，用Milli-Q超纯水作空白对照。
1.3 DOM的测定与分析
利用紫外—可见吸收光谱并采用UV-2800型紫外可见分光光度计进行测定，以Mill-Q水为空白，用1 cm石英比色皿进行吸光度测定。本研究采用波长254 nm处的吸收系数a（254）作为水样中DOM的相对浓度。紫外—可见吸收光谱的相关参数a（254）、E2/E3、E3/E4的计算和含义如表1所示。
三维荧光光谱采用岛津RF-6000荧光分光光度计进行测定。利用Milli-Q超纯水作空白，激发波长（Ex）设置范围为200~440 nm，数据间隔为5 nm；发射波长（Em）为250~600 nm，数据间隔为5 nm，扫描速度为2000 nm/min。将样本的三维荧光图谱扣除Milli-Q超纯水的空白三维荧光图谱来去除纯水散射的影响，并将三维荧光光谱的荧光强度进行拉曼单位（R.U.）的标准化处理[27]。
采用Matlab R2017b调用DomFluor工具箱进行PARAFAC分析，将所有样品的荧光矩阵组合构成一个新的三维矩阵组进行平行因子处理，得到可识别的荧光峰以及每个样本每个组分的荧光强度和发射、激发光负荷。通过残差分析和对半分析来确定结果的可靠性。本研究用平行因子分析结果中的最大荧光强度（Fmax）来表征DOM各组分的浓度和荧光组分强度[8]。三维荧光光谱的相关参数荧光指数（FI）、自生源指数（BIX）以及腐殖化指数（HIX）的计算和意义如表1所示。
1.4 统计分析与作图
通过SPSS 25软件进行数据统计分析，包括平均值、标准差、单因素方差分析和Spearman相关性分析，P＜0.01为极显著相关，0.01＜P＜0.05为显著相关，P＞0.05为不显著相关。通过Origin 2021和R软件进行图表绘制。采样点位置图、用地类型图和空间插值图均用ArcMap 10.8 绘制。其中，用地类型通过ArcMap载入滴水湖和周围水系影像图以及河道采样点经纬度数据，参考金春玲等[28]的研究，将缓冲区线性单位设置为500 m，再对缓冲区内的用地类型进行划分，分为居民区、水体、绿地和道路4种用地类型，最后通过属性表中的几何计算求出相应面积。进一步参考Hosen等[29]的研究，计算不透水覆盖率（包括居民区和城市道路用地类型面积的占比）。
图1研究区位置（a），滴水湖及入湖河道的采样点位置（b），滴水湖周围河道地区土地利用类型（c），浦东新区2023年12月—2024年7月的月降雨量（d）
Fig.1Location of study area （a），The location of sampling sites （b）； Land use types of the rivers connected to the Lake Dishui （c），Monthly rainfall in Pudong New Area from December 2023 to July 2024 （d）
2 结果
2.1 主要水质参数特征和用地类型
水环境调查结果发现，DTN和NH3-N浓度在1月显著高于3月和7月（P＜0.05）；DTP浓度表现为1月＞7月＞3月；Chl.a和CODMn浓度均表现为7月＞3月＞1月，其中7月显著高于1月（P＜0.05）。如图2所示，从空间分布上看，1月不同区域DTN、Chl.a浓度表现为河道显著高于入湖口和湖区（P＜0.05）；3月DTN和DTP浓度表现为河道显著高于入湖口和湖区（P＜0.05），NH3-N浓度为入湖口和湖区显著高于河道（P＜0.05）；7月DTN浓度为河道显著高于入湖口（P＜0.05）。
表1CDOM光学参数特征
Tab.1Variation characteristics of CDOM optical parameters
图2水质参数的空间变化（*P＜0.05）
Fig.2Spatial variation of water quality parameters （*P＜0.05）
用地类型分析发现，在缓冲区500 m范围内， 6、7、11、12和14号位点不同土地利用类型的面积占比均值表现为水体（28.81%）＞居民区（25.01%）＞绿地（20.44%）＞农田（19.30%）＞道路（6.44%），各位点的不透水覆盖率均小于50%，均值为31%； 8、9、10、13、15、16、17号位点占比均值表现为居民区（57.14%）＞水体（16.83%）＞绿地（15.52%）＞道路（10.51%），不透水覆盖率均大于50%，均值为68%（图1c和附图I）。通过对比上述两个区域的水质参数，发现不透水覆盖率大于50%的区域，其DTN浓度显著高于覆盖率小于50%的区域（P＜0.05，附图Ⅱ）。
2.2 紫外可见吸收光谱特征
如表2和图3所示，2024年1月a（254）显著高于3月和7月（P＜0.01）。从空间分布上看，1月不同区域CDOM浓度7月表现为河道＞入湖口＞湖区，且河道显著高于湖区和入湖口（P＜0.05）。DOC浓度呈现高温季节高于低温季节的变化特征，且7月河道显著高于湖区和入湖口（P＜0.05）。E2/E3和E3/E4的值呈现3月和7月显著高于1月的特征（P＜0.01）。从空间分布上看，3个区域E2/E3值没有显著差异，3月E3/E4表现为入湖口和湖区显著高于河道（P＜0.01）。
表2不同月份CDOM光学参数的均值
Tab.2Mean values of CDOM optical parameters in different months
图3不同月份CDOM的a（254）（a）、DOC（b）、E2/E3（c）和E3/E4（d）（*P＜0.05）
Fig.3a (254) (a) , DOC (b) , E2/E3 (c) and E3/E4 (d) of CDOM in different months (*P＜0.05)
2.3 表层水CDOM的荧光组分特征分析
2.3.1 表层水CDOM的荧光组分分析
采用PARAFAC模型对滴水湖表层水样分析得出3个荧光组分，其中包括1个类腐殖质组分（C3）和2个类蛋白质组分（C1、C2）（图4）。结合前人相关研究成果（表3），综合分析得到：组分C1（Ex/Em＜230，275/320）为类酪氨酸，可以表征内源CDOM，其主要成分包括细菌分解过程中产生的酶和生物裂解释放的蛋白质[39]，具有1个发射波长（在320 nm处），有2个激发波长（225和275 nm）。组分C2（Ex/Em=230/340）为类色氨酸，通常与藻源、生活废水排放有关，如来源于垃圾渗滤液和生活污水[40]。组分C3（Ex/Em=250/425）为陆源类腐殖质，具有陆生植物或土壤有机物质光谱特征，普遍存在于受农业影响的河流、近岸水体和废水中[7，41]。
图4平行因子分析得到的3个组分及其载荷
Fig.4Fluorescent spectra and loadings of the three PARAFAC models
表3CDOM荧光组分特征
Tab.3Fluorescent component characteristics of CDOM
2.3.2 荧光组分时空分布特征
通过对比3个组分在冬季至夏季过程中的荧光强度，发现组分C1、C2差异性显著（P＜0.01），C3不存在显著性差异（P＞0.05）。如图5所示，滴水湖的CDOM结构以类蛋白质为主，随着时间的变化，C1和C2的荧光强度表现为1月和3月高于7月；C3的荧光强度表现为7月和1月高于3月，此外其贡献占比呈上升趋势（图5）。在空间上，C1和C2在1月表现出河道至湖区方向递减趋势，高值出现在西南部的河道，而3月、7月有递增趋势；C3在不同月份均表现出河道至湖区方向递减趋势（图6）。
2.4 表层水CDOM的荧光特征参数分析
为了进一步了解水样中CDOM的光谱特征，本文对CDOM的荧光特征参数进行分析（图7）。1月FI范围在1.68~1.76之间，均值为1.71；3月范围在1.63~1.69之间，均值为1.67；7月范围在1.71~1.89之间，均值为1.78。FI均值都在1.4~1.9范围内，且7月显著高于1月和3月（P＜0.05）。在空间分布上，1月河道显著高于湖区和入湖口（P＜0.05）；3月与7月在空间上没有显著性差异（P＞0.05）。
1月BIX范围在1.02~1.17之间，均值为1.07；3月范围在0.94~1.12之间，均值为1.03；7月范围在0.86~1.03之间，均值为0.95。1月和3月BIX均值都大于1，7月均值在0.8~1.0范围内，且1月、3月显著高于7月（P＜0.05）。1月河道BIX均值为1.14，显著高于湖区和入湖口；3月湖区均值为1.08，显著高于河道和入湖口（P＜0.05）；7月空间差异不显著（P＞0.05）。
1月HIX范围在0.29~0.56之间，均值为0.45；3月在0.43~0.83之间，均值为0.57；7月在0.76~4.09之间，均值为1.79。1月、3月HIX均值都小于1.5，而7月显著高于1月和3月（P＜0.01），均值大于1.5。1月湖区和入湖口的HIX均值显著高于河道；3月和7月表现为河道显著高于入湖口和湖区（P＜0.05），其中，7月河道均值达到3.18。
图5不同月份CDOM组分荧光强度（a）及其贡献占比（b）
Fig.5Fluorescence intensity (a) and its contribution ratio (b) of CDOM components in different months
图63个组分荧光强度的时空分布
Fig.6Spatial and temporal distribution of fluorescence intensity of three components
图7不同月份CDOM的FI（a）、BIX（b）和HIX（c）（*P＜0.05）
Fig.7FI (a) ， BIX (b) and HIX (c) of CDOM in different months （*P＜0.05）
2.5 表层水CDOM光谱参数与环境因子相关分析
将3次调查的水体样本分为河道（图8a）和湖体（入湖口、湖区，图8b）进行Spearman相关性分析，结果表明，河道和湖区水体中的FI均与DTN浓度呈极显著负相关（P＜0.001），C1、C2均与BIX呈显著正相关（P＜0.05），C3与DOC浓度呈显著负相关（P＜0.05）；不同之处在于，河道的FI与NH3-N浓度呈显著正相关（P＜0.01），C3与Chl.a浓度呈显著正相关（P＜0.05），而在湖区水体中未见显著相关性。通过用地类型占比与CDOM荧光组分、特征参数和水质参数的相关性分析，发现河道与入湖口的居民区面积占比与类蛋白组分（C1+C2）荧光强度、FI、DTN、Chl.a均呈显著正相关（P＜0.05，附表Ⅰ）。
3 讨论
3.1 滴水湖及周围水系CDOM的可能来源与组成特征
本研究在滴水湖水域共鉴定出3类CDOM组分（图4），其中类色氨酸C2占比最高，其次是类酪氨酸C1和陆源类腐殖质C3。C1和C2属于类蛋白组分，通常被认为来自藻源或微生物降解产生。有研究表明，由于城市化的原因，在人为活动频繁的地区，人类排放的生活污水也会促进类蛋白质CDOM组分的增加[43-44]。而滴水湖周边正在开发建设，人口逐年增加，且存在大量的建筑工地，周边设有上万名工人居住的“建设者小镇”（临时生活区），其污水排放也可能是导致C1和C2占比较高的原因之一。本研究中，BIX指数绝大多数都大于或接近1.0，表明CDOM主要由生物活动产生且具有较强的自生源特征；FI均值在1.4~1.9之间，说明CDOM荧光组分主要为微生物源[34]，且具有内外双重来源；河道和湖体的C1、C2组分与Chl.a浓度相关性均不显著，也说明内源CDOM荧光组分主要不是由浮游植物直接产生的。C3一般被认为主要与外源输入有关，包括径流输入和农田污水的排放等。例如，Zhou等[43]对浙江省千岛湖的研究发现，随着暴雨事件的增加，陆源类腐殖质的信号增强；Shi等[45]发现降雨和径流输入对江苏省天目湖CDOM的影响具有时滞效应。在本研究中，降雨量和径流输入对滴水湖CDOM组成结构有着显著影响。首先，降雨量的增加会稀释物质的浓度。降雨量与陆源类CDOM呈显著正相关（P＜0.01，附表II），其中 6月降雨量达到311 mm，且降水多发生在中下旬，在强降雨过后7月C3荧光强度贡献占比与3月相比呈显著上升，说明暴雨径流后荧光组分发生变化。a（254）表现为高温季节低于冬季，且与降雨量呈显著负相关（P＜0.01，附表II），可能是由于在降雨过程中大量CDOM较低的降水直接或间接汇入，导致河湖水量上升，CDOM相对浓度被稀释降低[46]。C3组分的荧光强度贡献占比呈上升趋势，河道中C3组分与CODMn呈显著正相关；此外，7月CODMn显著高于1月，HIX＞1.5，表明腐殖化程度有所增强。这些结果更进一步说明降雨量的增加导致蛋白质组分被稀释，并通过地表径流冲刷作用，使得大量陆地土壤表层腐殖质以及动植物残骸等陆源腐殖质有机物进入水体[47]。其次，地表径流带来外源物质的输入。1月降雨量较少，但C3荧光强度较高，且E3/E4值小于1.5，这表明腐殖质主要以腐殖酸形式存在，推测这可能是由于1月雨水径流中夹带了较多的落叶和土壤颗粒所致。滴水湖所在的临港新片区原为滩涂地，土壤为盐碱土。在建设城市绿化带和公园时，需要使用大量畜禽有机肥进行土壤改良，并且公园绿地冬季会产生大量树木草皮凋落物，这些都可能是向水体中输入陆源类DOM的“源”[48]。
图8河道（a）和湖体（b）CDOM荧光组分、特征参数和水质参数的相关性分析 （*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001）
Fig.8Correlation analysis of CDOM fluorescence components, characteristic parameters and water quality parameters of the river (a) and lake body (b) （*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001）
人类活动显著影响着滴水湖水系CDOM的组成与结构。本文中，河道采样点的用地类型以居民区（61.04%）、新建公园（22.06%）为主（图1）；以往的研究表明，土地利用已经成为影响滴水湖水系水环境最主要的非点源污染类型，且河道区域受污染较为严重[49]。在本研究中，滴水湖西部和南部区域的河道BIX值介于0.8~1.0之间，或大于1.0，这表明河道水体中的CDOM具有较强的自生源特性，或为生物活动产生。此外，即使在小范围内，占主导地位的土地利用仍能显著影响城市河流的CDOM特征。在城市化进程中，不透水地表面积（如城市道路和建筑物）显著增加，而绿地面积则相应减少[14]。在本研究中，不透水覆盖率大于50%的区域，其DTN浓度显著高于其他区域（附图Ⅱ）；居民区的面积占比与类蛋白组分（C1+C2）荧光强度、FI、DTN、Chl.a均呈显著正相关（P＜0.05，附表Ⅰ）。原因可能为：滴水湖及入湖河道作为人工开挖的城市水系，具有流动性缓慢、水体自净能力较差的特点，滴水湖西部、南部区域城市化进程较快，部分居民区存在生活污水排入河道的现象。因此，随着居民区面积占比增加，类蛋白组分的荧光强度也随之增加。由于冬季水力滞留时间较长，该区域水体中的氮营养盐积累显著，进而促进水体内源代谢活动的增强，导致藻类生物量增加[48-51]。
3.2 滴水湖及周边水系CDOM的差异分析
Chl.a是表征水体浮游植物生物量的常用指标。在本研究中，Chl.a浓度与河道中的C3组分含量呈显著正相关（P＜0.05，图8a）。这主要是由于浮游植物在高温季节生长较快，而此时降雨较多，藻类生长常伴随着较高的陆源类腐殖质输入。与河道不同，湖体中的C3组分与Chl.a浓度相关性不显著，进一步表明陆源性腐殖质主要通过河道进入滴水湖水系。张柳青等[7]对高邮湖丰水期和枯水期的CDOM来源组成研究中也出现该现象。本研究中1月河道的HIX显著低于湖体，3月和7月河道的HIX值显著高于湖体。这可能与冬季河道水体更新缓慢，内源累积较多有关[52]。此外，C3组分的荧光强度由河道至湖体方向递减，也说明河道沿岸的土地容易受雨水冲刷，可能带来外源输入的大分子有机物。而滴水湖湖体沿岸为绿地，距离居民区有一定距离，受人为直接性影响小于河道，外源直接输入的大分子有机物较少，故E2/E3值大于河道，CDOM分子量较小。3月和7月湖体的透明度（（97±26）cm）显著高于河道（（77±15）cm）（P＜0.05），且C1和C2的荧光强度高值出现在湖体。我们推测，随着温度升高，春、夏季光照较充足，促进水体中CDOM大分子陆源腐殖质降解成为小分子化合物，进而促进微生物代谢生成类蛋白质类有机物[16]。
与天然湖泊相比，城市人工湖容易受外部来水的影响，河流和湖泊的关系复杂。滴水湖受地表降水的冲刷影响，河道中含氮磷污染物随径流量的增加而增加[22]。而滴水湖为较封闭水体，水体补给主要靠降水和周边径流，水动力条件弱于引水河道[53]，污染物汇入河道并最终流入湖区，可能会造成湖区污染物富集，因而可能在很大程度上受到流域内土地利用方式的影响[45，54]。
3.3 CDOM的环境指示分析
FI作为重要的物质来源指示指标，具有较强的环境指示意义。Tang等[55]发现城市周边河流中CDOM的FI与NH3-N浓度存在显著相关性；Li等[5]发现FI与氮磷营养指标具有显著相关性，可作为反映黄河水质的潜在指标。在本研究中，河流和湖泊的FI与DTN浓度呈显著相关（P＜0.05），尤其河流的FI与DTN、NH3-N浓度均存在显著相关性（P＜0.01）。因此，FI可以用来反映滴水湖及周围水系的水质情况，特别是与氮有关的污染情况。此外，有研究表明，BIX指数可以反映CDOM中类蛋白物质含量，BIX指数越大，类蛋白组分的贡献越大[52，56]，这与本研究结果一致，3个月份的BIX与C1、C2组分均呈显著正相关（P＜0.05，图8）。因此，BIX可作为综合反映滴水湖水系的生物活动和污染物积累的重要潜在指标。
4 结论
1）从冬季到夏季，滴水湖及周围水系CDOM以类色氨酸和类酪氨酸为主，其次为陆源类腐殖质。CDOM组成受到外源输入与内源自生的双重影响，且以生物活动产生（即微生物源）为主，具有较强的自生源特征。
2）春、夏季受到降雨量或地表径流的外源输入影响，总体上类蛋白质的贡献占比呈现逐渐降低的趋势，而陆源类腐殖质的贡献占比则相应升高，同时CDOM的分子量相对较小。
3）滴水湖及周围水系CDOM受人为活动影响较明显。采样点河道附近是以居民区和新建公园为主的用地类型，陆源类腐殖质荧光强度呈现从河道至湖区逐渐降低的趋势，河道可能是陆源类腐殖质的主要来源，且该区域生物代谢活性较高。此外，土地利用类型的面积占比在冬季显著影响CDOM组成，导致有机物含量升高。
4）荧光参数BIX、FI分别与类蛋白组分、水体氮浓度呈显著相关，表明对滴水湖及周围水系CDOM的研究能反映湖泊水质状况，有利于对有机污染物进行监测和评估。
致谢：感谢上海海洋大学水产与生命学院水环境保护与生态修复团队的任晴、林悦、李欣雅、姜雨菲等同学，在野外采样与室内分析过程中给予的帮助。
5 附录
附图Ⅰ~Ⅱ和附表Ⅰ~Ⅱ见电子版（DOI：10.18307/2025.0629）。
