博斯腾湖是我国西北干旱区最大的内陆吞吐型淡水湖， 近年来随着流域人类活动与污废水排放的增加， 湖泊生态系统和周围居民的饮用水安全已经受到了严重影响， 需重点关注河流输入对湖泊水质的影响。 对夏秋两季的实测有色溶解有机物（CDOM）三维荧光光谱进行平行因子分析， 解析出博斯腾湖CDOM三种组分: 陆源类腐殖质组分C1、 类酪氨酸组分C2和类色氨酸组分C3; 同时， 基于Pearson相关性分析了夏秋两季河流输入对博斯腾湖DOM的影响。 结果表明， 不同季节河流输入对博斯腾湖DOM的影响不同且与河流水质季节性变化直接相关。 夏季开都河入湖水主要来自冬季积雪融水， 携带大量陆源类腐殖质入湖， 而秋季主要为冰川融水， 随着入湖流量增加， 携带陆源类腐殖质含量降低， 整体表现为河口附近DOM浓度夏季高、 秋季低。 解析出的三种组分C1、 C2与C3在湖西部开都河和黄水沟入湖处含量较高， 且三种组分受季节性的影响较为相似。 同时对开都河河口附近采样点和其他区域采样点的DOM与电导率进行相关性分析， 发现外部河流输入对博斯腾湖DOM的影响主要集中在河口附近， 且河口附近区域DOC与CDOM关系显著， 可以先遥感反演CDOM再估算DOM含量。 研究不同季节河流输入对博斯腾湖溶解性有机物组成的影响对保护湖泊生态环境和提升湖泊水质具有十分重要的意义。

富营养化是河口港湾一个重要的生态环境问题。 传统的富营养化监测与评价需要依靠费时费力的人工采样、 实验室分析测定, 周期较长, 难以实现现场实时快速监测与评价。 本文依据2009年2月、 5月、 8月和10～11月在厦门湾海域的有色溶解有机物(CDOM)与主要环境要素的调查资料, 探讨了利用CDOM的光学性质反演COD, TN, TP等富营养化参数的可行性。 结果表明: (1)厦门湾表层水体CDOM存在明显的空间和季节性变化, 九龙江河口区的丰度最高; (2)陆源输入及浮游植物的现场生产是水体中CDOM的主要来源, 因此可建立利用盐度和叶绿素a浓度估算厦门湾CDOM丰度的经验算法, 该经验算法的相关系数达0.96, 经验算法估算值与实测CDOM之间的相对误差为11.1%±0.71%, 精度较高; (3)厦门湾各个季节COD, TN, TP与CDOM吸收系数、 荧光组分之间有很好的相关性, 总体表现春夏较高、 秋季次之、 冬季最差; (4)结合上述研究成果, 利用厦门湾已建立的水质自动监测系统实时获取的盐度、 叶绿素a以及经验公式推导出的CDOM荧光资料, 有望克服COD, TN和TP等富营养化指标只能通过人工采样和实验室分析获取的缺点; 实现对海域富营养化程度的快速监测与评价。

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析（PARAFAC）, 对我国春季北黄海海水样品的荧光光谱进行了研究和分析。 结果表明, 北黄海有色溶解有机物（CDOM）中的荧光溶解有机物（FDOM）可分为四个组分, 其中两组为类腐殖荧光组分c1（260, 315/425）和c2（295, 355/490）, 两组为类蛋白荧光组分c3（275/310）和c4（230, 290/345）。 四个组分之间不同程度的线性相关性说明了它们同源相似性, 类腐殖质两组分之间的相关性最高, 类蛋白质两组分次之。 四个荧光组分和总荧光强度在平面分布和垂直分布都呈现近岸高, 远岸低的趋势, 同时除去陆源输入影响, 海洋自身的水团运动和生物活动也影响着北黄海CDOM的分布。 聚类分析进一步说明了北黄海不同区域的总荧光强度分布特征, 也体现了整体上CDOM的均一性。 荧光指数FI、 腐殖化指数HIX和生源指数BIX在一定程度上指示了北黄海CDOM的来源, 说明近岸区域陆源的影响较大, 而向海一侧则受生物活动的作用影响较大, 此结论与前述荧光组分的分布规律吻合。

利用吸收光谱和三维荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC) 方法, 研究了海洋中常见的四种硅藻、 两种甲藻藻液的CDOM的光吸收性质和三维荧光特性。 吸收光谱测定结果表明在六种藻类生长过程中, 旋链角毛藻、 三角褐指藻、 小新月菱形藻和盐生舟行藻四种硅藻以及东海原甲藻和裸甲藻两种甲藻的α(355)分别增加了64.8%, 242.3%, 535.1%, 903.2%, 836.0%和196.4%。 表征CDOM分子量和类腐殖质组分比例的Sg呈下降趋势, 分别降低了8.7%, 34.6%, 39.4%, 53.1%, 46.7%和35.7%。 在三维荧光光谱测定中检测出小新月菱形藻和盐生舟行藻两种硅藻藻滤液的CDOM包括三种类腐殖质组分和一种类蛋白质组分: C1(Ex/Em=350(260) nm/450 nm), C2(Ex/Em=260(430) nm/525 nm), C3(Ex/Em=325 nm/400 nm)和C4(Ex/Em=275 nm/325 nm)。 随着藻类的生长, 小新月菱形藻和盐生舟行藻藻滤液的CDOM荧光强度分别增加了8.68, 24.9, 7.19, 39.8倍和2.64, 0.07, 4.39, 12.4倍, 经过相关性分析表明各组分的荧光强度与α(355)和Sg之间均表现为良好的相关性。 综上研究结果表明不论是甲藻还是硅藻, 在生长过程中藻类内源所产生的CDOM的含量及分子量均表现为上升趋势, 且硅藻类相比甲藻增长变化更为明显。 在CDOM的组成中, 类腐殖质成分随藻类生长所占比重同步增大, 类蛋白质组分增长缓慢。 另外通过该研究可以发现不同种类的藻所产生的CDOM的吸收光谱有明显差异, 由三维荧光光谱得到的不同荧光组分强度也因藻种不同而不同, 说明不同藻种在天然海水中对CDOM的贡献有很大区别。

以发展近岸海域富营养化快速评价技术为目的，基于有色溶解有机物（CDOM）吸收光谱及三维荧光光谱（EEMs），结合溶氧(DO)、叶绿素a（Chl a）、浊度（Tur）等可现场检测的参数，利用平行因子分析（PARAFAC）、偏最小二乘回归（PLSR）等化学计量学方法，建立了近岸海域富营养化快速评价技术。利用PARAFAC解析CDOM的EEMs，得到3个荧光组分，即类腐殖质C1、C2及类蛋白质C3；选择a220、a254、a270、a350、C1、C2、C3等CDOM光学参数以及DO、Chl a、Tur等水质参数，考察其与总磷（TP）、总氮（TN）的相关性，在此基础上，以富营养化指数(TRIX)方法为参照，利用PLSR建立了富营养化评价模型，其训练集和验证集的相关系数分别为0.9721和0.9827，验证集的分类准确率为89.0%。结果表明以CDOM光学参数代替TP、TN发展近海富营养化快速评价技术具有可行性。

利用三维荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术, 研究了2009年春、 秋季厦门湾有色溶解有机物(CDOM)的荧光组分特征, 并利用主成分分析方法对影响该海域CDOM分布的主控因素及其相对贡献进行了解析。 厦门湾CDOM中含有3个类腐殖质荧光组分(C1, C2和C5)及2个类蛋白质组分(C3和C4)。 所有类腐殖质组分之间、 以及所有类蛋白质组分之间均有很好的相关性, 表明同一类型的荧光组分具有相似的来源属性及地球化学行为。 类腐殖质组分的高值区分布在九龙江河口区上游, 而类蛋白质组分的高值区则位于厦门西海域北部, 低值区都位于东部的厦金海域。 排污口附近的局部海域存在污染输入的贡献。 对荧光组分进行的主成分分析结果显示, 陆源径流输入是厦门湾水体中CDOM荧光组分的主要来源; 海区现场生物活动的贡献不大。 这表明对PARAFAC识别的荧光组分进行主成分分析, 有助于实现对水环境中CDOM的不同来源及其相对贡献率的定量解析。

针对有色溶解有机物(CDOM)和颗粒物在短波波段的强吸收特性对海冰内部及下层海水生物的区大影响，研究了辽东湾海冰内部CDOM和颗粒物的吸收特性。海冰内部CDOM的吸收为下层海水CDOM吸收的1/5~1/2，海冰内部CDOM吸收的最大值一般出现于海冰的表层和底层。由于大气的沉降作用，海冰内部颗粒物吸收的最大值出现于海冰表层。辽东湾海冰CDOM斜率范围为0.0122～0.0231 nm-1，下层海水CDOM斜率范围为0.0174～0.0190 nm-1。海冰生长速率和下层海水CDOM决定着海冰CDOM斜率剖面分布。较高的海冰内部CDOM和颗粒物浓度导致衰减系数的谷值向长波方向移动。

通过对2007年10月—2008年4月经停厦门港的不同航线9条国际船舶29个压舱水中有色溶解有机物(CDOM)的三维荧光光谱和吸收光谱分析, 探讨了利用CDOM光谱参数检验进出我国港口的国际船舶是否进行了远洋压舱水交换(BWE)国际公约规定的可行性。 利用平行因子分析(PARAFAC)对三维荧光光谱进行解谱, 共鉴别出压舱水CDOM具有2个类腐殖质及2个类蛋白质荧光组分, 其中长波类腐殖质组分C2(250, 345/458 nm)可作为判断压舱水是否进行BWE的合适指标。 压载舱中各荧光组分垂直分布基本均匀。 利用C2组分结合吸收光谱斜率比值SR、 盐度等指标, 对上述船舶是否进行BWE作出了准确判断。 研究结果表明, 3类指标的综合应用将能更有效地对国际船舶是否进行BWE进行可靠的检验, 对今后在厦门港乃至国内其他港口开展压舱水水源的快速检测提供了技术支撑。

利用荧光激发-发射矩阵光谱(excitation-emission matrix spectroscopy, EEMs)技术并结合吸收光谱初步研究了2007年厦门梅雨季节期间雨水中有色溶解有机物(CDOM)的光学特性。 结果表明, 雨水CDOM的吸收光谱随波长呈指数衰减, 代表雨水CDOM相对含量的吸收系数a(300)范围在0.27～3.45 m-1, 均值为1.08 m-1； 且降雨初期CDOM含量高于降雨后期。 这表明人类活动和当地的大气污染或空气质量对雨水中CDOM的贡献。 雨水CDOM的EEMs光谱揭示出2类4个主要荧光峰(2个类腐殖质荧光A和C与2个类蛋白质荧光B和S)的存在。 其中2个类腐殖质荧光A和C之间以及2个类蛋白质荧光B和S之间均存在一定的正相关性, 说明其具有相同来源或存在某种内部联系。 2个类腐殖质荧光与吸收系数a(300)之间的强正相关性, 说明其控制吸收特性的基团可能与控制其荧光特性的基团具有相似性质。 结果表明雨水CDOM高吸收和荧光特性在大气化学中的作用不容轻视, 在受大气水体影响的太阳辐射的光谱衰减中可能起着潜在的重要作用。

测定了2008年4～5月厦门筼筜湖52个CDOM样的三维荧光及吸收光谱， 以探讨利用其光谱特征示踪高污染近海浅水湿地生物修复过程中有机污染程度的可行性。 利用平行因子分析对三维荧光光谱进行解谱。 结果表明， 筼筜湖CDOM可识别出3类5个荧光组分， 包括类腐殖质荧光组分C1(240， 325/422 nm)和C5(260， 380/474 nm)、 类蛋白质荧光组分C2(225， 275/350 nm)和C4(240， 300/354 nm)以及有机污染组分C3(225/342 nm)， 其中C3可作为外来有机污染物输入的指纹特征。 松柏湖干渠及污水处理厂排放口C3组分及DOC浓度很高， 表明周边污水输入是筼筜湖有机污染的主要来源。 类腐殖质荧光组分C1及吸收系数a(280)与COD之间、 类蛋白质荧光组分C2与BOD5之间均具有很好的线性相关关系， 表明CDOM的光谱特性可很好地指示有机污染程度， 对评价有机污染严重水域生物修复作用机理及效果有重要的参考价值。