長(zhǎng)江中下游淺水湖泊懸浮顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法探討*

時(shí)志強(qiáng)，張運(yùn)林，蔡同鋒

(1:江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，南京 210036)

(2:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

長(zhǎng)江中下游淺水湖泊懸浮顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法探討*

時(shí)志強(qiáng)1，2，張運(yùn)林2，蔡同鋒1

(1:江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，南京 210036)

(2:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

對(duì)兩種水體懸浮顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法及相關(guān)計(jì)算進(jìn)行對(duì)比研究.通過(guò)長(zhǎng)江中下游湖泊典型藻類的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，利用T方法和T-R方法分別對(duì)藻類顆粒物、藻類泥沙混合懸濁液進(jìn)行吸收系數(shù)測(cè)定.通過(guò)顆粒物光譜吸收系數(shù)與葉綠素a之間的相關(guān)性關(guān)系，對(duì)比了兩種方法的測(cè)量穩(wěn)定性.通過(guò)對(duì)不同比例的藻類和無(wú)機(jī)懸浮顆粒物(ISS)的混合懸濁液進(jìn)行分析，獲得了不同濁度水體懸浮物吸收光譜的變化情況.結(jié)果表明，在純?cè)寤蛘吣嗌澈枯^少的水體進(jìn)行顆粒物吸收系數(shù)光譜測(cè)定時(shí)，T方法和T-R方法均可以采用，并且均具有較高的測(cè)定精度.然而，在泥沙含量相對(duì)較高的渾濁水體，應(yīng)盡量選取T-R方法進(jìn)行顆粒物吸收光譜的測(cè)定，以提高測(cè)定精度.長(zhǎng)江中下游淺水湖泊由于底泥易受風(fēng)浪影響發(fā)生再懸浮，因此在顆粒物吸收系數(shù)光譜測(cè)定中，當(dāng)水體中ISS含量超過(guò)30mg/L時(shí)，應(yīng)選擇T-R方法.

顆粒物吸收系數(shù)；懸浮顆粒物；T方法；T-R方法；淺水湖泊；長(zhǎng)江中下游

懸浮顆粒物(SS)的光譜吸收是水體的固有光學(xué)特性，是水色遙感的生物-光學(xué)模型、光輻射傳輸、初級(jí)生產(chǎn)力估算和生態(tài)過(guò)程模擬的基本參數(shù)，該參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于水體生物光學(xué)、水色遙感等諸多研究領(lǐng)域有著重要意義[1-2].從傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)有機(jī)組成來(lái)分，懸浮顆粒物可以分為無(wú)機(jī)懸浮顆粒物(ISS)和有機(jī)懸浮顆粒物[3].由于在自然水體中懸浮顆粒物的濃度通常較低，難以對(duì)其吸收系數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量，因此研究者們通常采用定量化過(guò)濾技術(shù)將水體中的顆粒富集到濾膜上，然后利用分光光度計(jì)進(jìn)行其光吸收系數(shù)的測(cè)定，Mitchell將該方法定為定量化過(guò)濾技術(shù)，既QFT技術(shù)(Quantitative Filter Technique)[4].QFT技術(shù)根據(jù)具體操作的不同可分為Yentsch在1962年創(chuàng)立的T方法(Transmittance method)[5]和Tassan等在1995年建立的T-R方法(Transmittance-Reflectance method)[6]，其中T方法是美國(guó)NASA(National Aeronautics and Space Administration)發(fā)布的生物光學(xué)測(cè)量方法協(xié)議中建議的標(biāo)準(zhǔn)方法.

國(guó)內(nèi)關(guān)于水體吸收系數(shù)的研究相對(duì)于國(guó)外起步較晚，常用的兩種顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法均始于國(guó)外，引入國(guó)內(nèi)水體吸收系數(shù)研究后，被研究者們廣泛使用.目前我國(guó)水體顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法多采用T方法[7-9]，由于T-R方法測(cè)量和計(jì)算步驟較為復(fù)雜、對(duì)測(cè)量?jī)x器要求較高，在我國(guó)水體顆粒物吸收系數(shù)的測(cè)量中運(yùn)用較少[10].由于水體理化性質(zhì)的差異，不同的實(shí)驗(yàn)分析方法的測(cè)量精度也存在一定差異[11].在我國(guó)水體光學(xué)研究中，僅限于具體方法的使用，關(guān)于兩種顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法在具體使用條件和測(cè)量精度方面的研究較少.

由于長(zhǎng)江中下游流域湖泊多為淺水湖泊，易受風(fēng)浪影響引起底泥的再懸浮，從而導(dǎo)致懸浮物中泥沙含量較高[12-13].選擇適合懸浮物較高水體的顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法，能夠提高懸浮顆粒物吸收系數(shù)的精度，更好地反映水體的固有光學(xué)特性.本文根據(jù)國(guó)外學(xué)者提出的兩種懸浮顆粒物吸收系數(shù)測(cè)定方法，選擇取自長(zhǎng)江中下游典型淺水湖泊(太湖)的底泥及長(zhǎng)江中下游湖泊的優(yōu)勢(shì)藻種，對(duì)兩種測(cè)定方法在實(shí)驗(yàn)室控制條件下的測(cè)定精度進(jìn)行分析，確定適合長(zhǎng)江中下游淺水湖泊水體懸浮顆粒物的測(cè)定方法，以期為長(zhǎng)江中下游湖泊懸浮顆粒物吸收系數(shù)的精確測(cè)定提供一定的理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品制備方法

在實(shí)驗(yàn)室條件下培養(yǎng)長(zhǎng)江中下游流域富營(yíng)養(yǎng)化湖泊優(yōu)勢(shì)藻種銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)和斜生柵藻(Scenedesmusobliquus)，取太湖底泥，風(fēng)干后進(jìn)行研磨，過(guò)100目的篩網(wǎng).在實(shí)驗(yàn)室取100L容器，在混合培養(yǎng)的藻中分別加入研磨的底泥，ISS濃度梯度分別為5、15、30、45、60、90、250、500mg/L，每次取3個(gè)平行樣，分別利用兩種方法進(jìn)行測(cè)定.

1.2 兩種方法測(cè)量及計(jì)算過(guò)程

1.2.1 T方法測(cè)量及計(jì)算 T方法[4，14-15]測(cè)定過(guò)程中，顆粒的散射作用導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程中的實(shí)際光程大于顆粒樣品在懸浮狀態(tài)下的幾何光程，因此產(chǎn)生光程放大效應(yīng)，故由QFT方法得到的結(jié)果需要采用光程放大系數(shù)β進(jìn)行校正，計(jì)算公式為：

β=ODf/ODsus

(1)

式中，ODf為QFT方法所測(cè)得的濾膜上顆粒物的吸光度，ODsus為懸浮液中顆粒的吸光度.

對(duì)QFT所得結(jié)果進(jìn)行光程放大系數(shù)校正后，即將ODf值轉(zhuǎn)換成ODsus值，顆粒體積吸收系數(shù)a即可通過(guò)式(2)計(jì)算求得：

a=2.303ODsus·S/V

(2)

式中，S為顆粒在濾膜上所占的實(shí)際面積，V為過(guò)濾水樣的體積.

在采用T方法進(jìn)行光程放大系數(shù)的研究過(guò)程中，一些研究者假定β值為常數(shù)，即β值不隨ODf、波長(zhǎng)變化而變化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定β值介于2.43～4.71之間[16]；Roesler在一些假定條件下經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)認(rèn)為β值為2[17]；但更多研究者發(fā)現(xiàn)β值并不恒定，Sozik等[18]通過(guò)對(duì)Mitchell等[19]的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，認(rèn)為ODsus與ODf存在著較好的冪函數(shù)關(guān)系.

本研究懸浮顆粒物的吸收采用QFT測(cè)定，用直徑25mm的GF/F(Whatman公司)濾膜過(guò)濾水樣(根據(jù)水里懸浮物濃度決定過(guò)濾的體積)，在UV-2250型分光光度計(jì)下測(cè)定濾膜上懸浮顆粒物的吸光度，用同樣濕潤(rùn)程度的空白濾膜做參比，為減少散射誤差，被測(cè)濾膜盡量靠近分光光度計(jì)的接受窗口，在350～800nm間每隔1nm測(cè)定一次吸光度，用各波段的吸光度減去750nm波長(zhǎng)的吸光度，采用Cleveland等[14]提出的公式進(jìn)行放大因子校正：

(3)

式中，ODs為校正后的濾膜上懸浮顆粒物吸光度.

濾膜上懸浮顆粒物的光譜吸收系數(shù)計(jì)算公式為：

ap(λ)=2.303ODs(λ)·S/V

(4)

式中，V為被過(guò)濾水樣的體積.

1.2.2 T-R方法測(cè)量及計(jì)算 T-R法測(cè)定樣品的光學(xué)密度采用以下公式計(jì)算：

(5)

式中，ρT為透射測(cè)量模式下測(cè)量得到的通過(guò)樣品與參比的光譜通量的比值，ρR為反射測(cè)量模式下測(cè)得的樣品與參比的光譜通量的比值，Rf為空白GF/F濾紙的反射比，τ為1[20]，ODfp-TR(λ)為樣品濾紙的吸光度.

(6)

(7)

式中，ap(λ)為懸浮顆粒物吸收系數(shù)，ODfp(λ)為T-R法測(cè)量獲得的樣品濾紙的吸光度，S為根據(jù)濾紙上富集有懸浮顆粒物部分的濾紙直徑(Dr)計(jì)算得到的凈面積[20].

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種方法在純?cè)鍦y(cè)定中的對(duì)比研究

對(duì)培養(yǎng)的兩類藻利用兩種方法進(jìn)行光譜測(cè)定，得到其懸浮顆粒物吸收系數(shù)，利用有效光合輻射(PAR)波段(400～700nm)吸收系數(shù)的平均值與葉綠素a(Chl.a)濃度進(jìn)行相關(guān)性分析.從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，利用T方法和T-R方法分別測(cè)定同一組藻時(shí)，T-R方法所測(cè)得PAR波段的平均吸收系數(shù)與Chl.a的相關(guān)性系數(shù)略大于T方法的測(cè)定結(jié)果，說(shuō)明T-R方法的測(cè)定結(jié)果更接近真實(shí)值.對(duì)T-R方法和T方法在有效光合輻射波段的吸收系數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差分析，結(jié)果分別為：銅綠微囊藻：3.097、3.227，斜生柵藻：1.259、1.400，說(shuō)明T-R方法在純?cè)鍦y(cè)定中的穩(wěn)定性要略高于T方法.

分析其懸浮顆粒物吸收系數(shù)光譜(圖2)發(fā)現(xiàn)，隨著藻類濃度的增加，各波段吸收系數(shù)均明顯增加，銅綠微囊藻和斜生柵藻吸收光譜在譜型上較為相似，在440、675nm葉綠素特征吸收波長(zhǎng)處，存在兩個(gè)明顯的特征吸收峰.兩類藻在450、625nm處存在微弱的差異，這可能是藻藍(lán)素的吸收引起的.

利用T方法和T-R方法，分別對(duì)銅綠微囊藻和斜生柵藻進(jìn)行光譜測(cè)定，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析得到表1.兩種方法所測(cè)得的懸浮顆粒物吸收系數(shù)有效光合輻射波段(400～700nm)的平均結(jié)果差別不大，平均差異分別為4.34%(銅綠微囊藻)和4.92%(斜生柵藻)，T方法略高于T-R方法.由于T方法無(wú)法消除濾膜上顆粒后向散射及顆粒與濾膜之間多次反射而導(dǎo)致測(cè)定過(guò)程中對(duì)顆粒吸收的高估，從而引起顆粒物吸收系數(shù)的放大.T方法在測(cè)定后進(jìn)行計(jì)算時(shí)，根據(jù)純?cè)逶?50nm處的吸收系數(shù)接近0的特點(diǎn)，通常在750nm處進(jìn)行校正.而T-R方法則是利用積分球，經(jīng)過(guò)一次透射和一次反射測(cè)定消除了后向散射的影響，通過(guò)相關(guān)校正計(jì)算后測(cè)定結(jié)果與真實(shí)的吸收系數(shù)值也比較接近.對(duì)比兩種方法在測(cè)定兩種藻類的測(cè)量結(jié)果差異時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩者存在一定差異，但差異不大，因此兩種方法在測(cè)定純?cè)孱w粒物吸收系數(shù)時(shí)均可以使用.

圖1 Chl.a濃度與光譜(有效光合輻射波段)吸收系數(shù)相關(guān)性分析Fig.1 Correlations between PAR absorption coefficients and Chl.a concentration

圖2 銅綠微囊藻和斜生柵藻的吸收系數(shù)光譜

表1 兩種方法測(cè)定純?cè)逦障禂?shù)的差異*

Tab.1 The difference of the two methods for measuring absorption coefficient

銅綠微囊藻T?RT差異/%B?Chl．a(chǎn)/(μg/L)斜生柵藻T?RT差異/%G?Chl．a(chǎn)/(μg/L)B?15．185．8713．32286．6G?13．543．74．24295．6B?25．105．8314．31338．9G?24．144．47．00333．9B?36．626．49-1．96390．4G?34．364．41．61380．3B?46．987．274．15449．3G?44．174．32．88408．1B?58．017．98-0．37442．0G?55．245．30．57460．4B?68．749．063．66476．5G?64．754．92．32477．9B?78．668．842．08509．2G?74．835．38．70489．8B?89．729．972．57570．0G?85．606．06．96524．0B?910．4110．712．88581．8G?96．116．10492．9B?1010．7010．24-4．30576．8G?105．265．42．28567．0B?1111．4311．772．97660．7G?116．006．45．83597．4B?1211．0312．039．07682．1G?126．306．88．25618．2B?1312．0012．907．75726．0G?136．106．811．15599．0B?1414．1014．482．70567．2G?147．117．43．66574．0B?1515．2715．873．93648．9G?157．738．02．98619．0B?1615．1016．106．69699．0G?168．028．810．22686．0平均9．9410．344．34537．8平均5．585．94．92507．7

*“B”表示銅綠微囊藻；“G”表示斜生柵藻；差異表示“T”方法測(cè)定結(jié)果與“T-R”方法測(cè)定結(jié)果的差值和“T”方法測(cè)定結(jié)果的比值；B-Chl.a、G-Chl.a分別表示銅綠微囊藻和斜生柵藻的葉綠素a濃度.

2.2 兩種方法在測(cè)定含泥沙懸浮顆粒物時(shí)的結(jié)果對(duì)比

由于兩種藻類在單獨(dú)測(cè)量時(shí)吸收系數(shù)譜線差異不大，為更好地模擬自然狀況，取實(shí)驗(yàn)配制藻類和太湖沉積物混合水樣，每次取3個(gè)平行樣.將所取樣品通過(guò)兩種懸浮顆粒物測(cè)量方法分別進(jìn)行測(cè)定.對(duì)比混合藻光譜和加入底泥的測(cè)量結(jié)果可知，在加入底泥量較少時(shí)仍具有混合藻光譜類似的特征，在440、675nm處有兩個(gè)明顯的葉綠素吸收峰.隨著泥沙量不斷加大，混合泥沙樣品與純樣品出現(xiàn)了明顯的差異，440nm處葉綠素的特征吸收峰逐漸消失，這主要是因?yàn)槟嗌硲腋☆w粒物樣品吸收光譜呈指數(shù)衰減，隨著樣品泥沙含量的不斷增加，在短波部分吸收系數(shù)不斷增加，440nm處原有的葉綠素吸收峰被泥沙光譜的吸收系數(shù)所掩蓋.由光譜圖也能發(fā)現(xiàn)，隨著泥沙量的不斷增加，在短波部分吸收系數(shù)增長(zhǎng)得非?？欤陂L(zhǎng)波部分增長(zhǎng)得相對(duì)較慢，因此在675nm處仍具有一個(gè)明顯的葉綠素吸收峰(圖3).

圖3 藻類混合無(wú)機(jī)懸浮顆粒物后的光譜變化Fig.3 Changes in spectra when the algae was mixed with inorganic suspended particles

對(duì)比分析不同濃度梯度的無(wú)機(jī)懸浮顆粒物水樣，發(fā)現(xiàn)當(dāng)無(wú)機(jī)懸浮顆粒物含量為5mg/L時(shí)，兩種測(cè)定方法的差異不大，在整個(gè)PAR波段T方法略高于T-R方法，當(dāng)無(wú)機(jī)懸浮顆粒物含量為30mg/L時(shí)，兩種方法的測(cè)定結(jié)果已經(jīng)出現(xiàn)明顯差異(圖4).隨著無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度的增加，在各波長(zhǎng)處吸收系數(shù)的差異均有所增大.分析原因，主要是因?yàn)門方法認(rèn)為在750nm處浮游藻類的吸收系數(shù)幾乎為0，因此在750nm處做相應(yīng)的校正，而T-R方法未在750nm處進(jìn)行歸0校正.相關(guān)研究表明[21-22]，無(wú)機(jī)懸浮顆粒物在750nm處仍具有一定的吸收系數(shù)，并且隨著無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度的增大而增大，由T-R方法的測(cè)量結(jié)果(圖4)也能看出.雖然散射會(huì)增大T方法的研究結(jié)果，但直接利用750nm處吸收系數(shù)為0進(jìn)行校正，在無(wú)機(jī)懸浮顆粒物存在時(shí)，由于將750nm處無(wú)機(jī)懸浮顆粒物的吸收系數(shù)也視為0，會(huì)低估其吸收系數(shù)，特別是當(dāng)無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度較高時(shí)由于忽略無(wú)機(jī)懸浮顆粒物在750nm處的吸收引起的吸收系數(shù)，低估將遠(yuǎn)高于散射引起的吸收系數(shù)升高.因此，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所測(cè)量目標(biāo)的組成成分發(fā)生變化時(shí)，兩種測(cè)量方法校正因子的差別是影響測(cè)量結(jié)果的主要因素，特別是T方法在750nm處的直接歸0校正，由于忽略了無(wú)機(jī)懸浮顆粒物在長(zhǎng)波段的吸收系數(shù)特點(diǎn)，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響.

圖4 兩種方法測(cè)定混入不同濃度無(wú)機(jī)懸浮顆粒物水樣光譜對(duì)比Fig.4 Changes in spectra when suspension by algae and inorganic particles in different concentrations

由表2可知，通過(guò)對(duì)藻類混合泥沙后吸收系數(shù)的測(cè)定結(jié)果在400～700nm處積分對(duì)比，在加入泥沙量相對(duì)較少的時(shí)候，兩種方法測(cè)量的結(jié)果差異不大，隨著泥沙的不斷加入，兩種方法測(cè)定結(jié)果的差異由-0.76%增大到38.95%，并且T-R方法的測(cè)定結(jié)果在無(wú)機(jī)懸浮顆粒物含量較大時(shí)，明顯高于T方法的測(cè)定結(jié)果.上文中已闡述這主要是因?yàn)閼腋∧嗌硺悠坊蛘吆瑧腋∧嗌车幕旌弦涸?50nm附近對(duì)光仍有一定的吸收作用，且隨著無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度的增加而增大，而T方法利用浮游植物在750nm附近波段吸收系數(shù)為0的ODsus假設(shè)，在計(jì)算時(shí)進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)的校正，因此在泥沙含量過(guò)高時(shí)，由于忽略了無(wú)機(jī)懸浮顆粒物在750nm處的吸收，在進(jìn)行校正時(shí)，有效光合輻射波段各波長(zhǎng)處的吸收系數(shù)將減小，且減小的數(shù)值將高于短波高散射引起的增大，而T-R方法不需要在750nm處進(jìn)行校正，所以測(cè)定結(jié)果高于T方法的測(cè)定結(jié)果，且更接近于真實(shí)值.

表2 不同無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度下兩種方法測(cè)定結(jié)果在400～700nm波段積分值之間的差異*

對(duì)不同濃度梯度無(wú)機(jī)懸浮顆粒物兩種測(cè)定方法之間的差異進(jìn)行分析，隨著無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度的不斷增大，兩種方法測(cè)定的吸收系數(shù)結(jié)果的差異也在不斷增加，當(dāng)無(wú)機(jī)懸浮顆粒物濃度達(dá)到30mg/L時(shí)，兩種測(cè)定方法之間的差異達(dá)到8.85%.由于T-R方法是在積分球中進(jìn)行的測(cè)定，結(jié)果受到散射的影響較小，不用進(jìn)行散射校正，避免了因校正而引起的誤差.因此在對(duì)無(wú)機(jī)懸浮顆粒物含量較高的水樣進(jìn)行吸收系數(shù)測(cè)定中，當(dāng)無(wú)機(jī)懸浮顆粒物含量超過(guò)30mg/L時(shí)，兩種方法的測(cè)定結(jié)果已經(jīng)產(chǎn)生較大差異，應(yīng)盡量選用T-R方法進(jìn)行測(cè)定，從而提高吸收系數(shù)的測(cè)定精度.

3 結(jié)論

1) 通過(guò)對(duì)比不同濃度藻類顆粒物吸收系數(shù)與葉綠素之間的關(guān)系可知，T-R方法的測(cè)量穩(wěn)定性要好于T方法.

2) 通過(guò)對(duì)比兩種懸浮顆粒物吸收系數(shù)的測(cè)定方法，在純?cè)寤蛘吣嗌澈枯^少的水體進(jìn)行懸浮顆粒物吸收系數(shù)光譜測(cè)定時(shí)兩種測(cè)定方法均可以采用，并且均具有較高的測(cè)定精度.

3) 在泥沙含量相對(duì)較高的長(zhǎng)江中下游淺水湖泊，應(yīng)盡量選取T-R方法進(jìn)行懸浮顆粒物吸收光譜的測(cè)定，以提高測(cè)定精度.

[1] 張運(yùn)林，秦伯強(qiáng)，陳偉民等.太湖水體中懸浮物研究.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2004，13(3):266-271.

[2] 張運(yùn)林.湖泊光學(xué)研究進(jìn)展及其展望.湖泊科學(xué)，2011，23(4):483-497.

[3] Kirk JTO. Light and photosynthesis in aquatic ecosystem. Cambridge: Cambridge University Press， 1994.

[4] Mitchell BG. Algorithms for determining the absorption coefficient of aquatic particulates using the quantitative filter technique(QFT).ProceedingoftheInternationalSocietyforOpticalEngineering， 1990，1302：137-148.

[5] Yenrsch CS. Measurement of visible light absorption by particulate matter in the ocean.LimnologyandOceanography， 1962，7：207-217.

[6] Tassan S， Ferrari GM. An alternative approach to absorbtion measurement of aquatic particls retained on filters.LimnologyandOceanography， 1995，40：1358-1368.

[7] 王遠(yuǎn)東，劉殿偉，宋開(kāi)山等.吉林省查干湖水體懸浮顆粒物光譜吸收特性研究.光譜學(xué)與光譜分析，2011，31(1):162-167.

[8] Gai LY， Liu ZJ， Zhang JX. Absorption coefficient characteristics of the Three Gorges Dam water.JournalofRemoteSensing. 2010，14(2)：313-332.

[9] 王桂芬，曹文熙，楊頂田等.基于光譜相關(guān)關(guān)系的海水總懸浮顆粒物吸收光譜的分解.光譜學(xué)與光譜分析，2009，29(1):201-206.

[10] 余小龍，沈 芳，張晉芳.影響懸浮顆粒物吸收系數(shù)測(cè)量的相關(guān)因素研究.環(huán)境科學(xué)，2013，34(5):1745-1752.

[11] 朱建華，周虹麗，李銅基.基于小球藻的T-R方法光程放大校正因子的適用性研究.海洋技術(shù)，2010，29(1):40-45.

[12] 時(shí)志強(qiáng)，張運(yùn)林，劉明亮等.湖北東湖、梁子湖和洪湖顆粒物吸收光譜特征分析.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2011，20(6):736-743.

[13] 施 坤，李云梅，呂 恒等．太湖水體顆粒物散射的剖面分布及其影響因素分析.環(huán)境科學(xué)，2010，31(3):598-605．

[14] Cleveland JS， Weidemann AD. Quantifying absorption by aquatic particles: a multiple scattering correction for glass-fiber filter.LimnologyandOceanography， 1993，38(6):1321-1327.

[15] Ferrari GM， Tassan S. A method using chemical oxidation to remove light absorption by phytoplankton pigments.JournalofPhycology， 1999，35(5)：1090-1098.

[16] Kishino M， Takahashi M， Okami Netal. Estimation of the spectral absorption coefficients of phytoplankton in the sea.BulletinofMarineScience， 1985，37(2)：634-642.

[17] Roesler CS. Theoretical and experimental approaches to improve the accuracy of particulate absorption coefficients derived from the quantitative filter technique.LimnologyandOceanography， 1998，43(7)：1649-1660.

[18] Sozik HM， Mitchell BG. Light absorption by phytoplankton， photo-synthetic pigments and detritus in the California Current System.DeepSeaResearchPartI， 1995，42(10)：1717-1748.

[19] Mitchell BG， Kiefer DA. Chlorophyll a specific absorption and fluorescence excitation spect ra for light limited phytoplankton.DeepSeaResearchPartI， 1988，35：639-663.

[20] Tassan S， Ferrari GM. A sensitivity analysis of the “Transmittance-Reflectance” method for meaning light absorption by aquatic particles.JournalofPlanktonResearch， 2002，24(8):757-774.

[21] 孫德勇，李云梅，王 橋等.太湖水體中懸浮顆粒物的比吸收光譜特性及其參數(shù)化分析.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(9):1820-1829.

[22] 朱建華，李 銅.基黃東海非色素顆粒與黃色物質(zhì)的吸收系數(shù)光譜模型研究.海洋技術(shù)，2004，23(2):7-13.

Determination of the spectral absorption coefficients of suspended particulate matters in the shallow lakes in the middle and lower reaches of Yangtze River

SHI Zhiqiang1，2， ZHANG Yunlin2& CAI Tongfeng1

(1:EnvironmentalMonitoringCenterofJiangsuProvince，Nanjing210036，P.R.China)

(2:StateKeyLaboratoryofLakeScienceandEnvironment，NanjingInstituteofGeographyandLimnology，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，P.R.China)

Two methods for measuring absorption coefficients of suspended particulate matters in water were studied and compared. Through the laboratory culturing of typical algae from the shallow lakes in the middle and lower reaches of Yangtze River， the algal particles and the suspension of algae and sediments were determined by Transmittance (T) and Transmittance-Reflectance (T-R) methods， respectively. The measuring stability of the two methods was compared according to the relationships between the spectral absorption coefficients and Chlorophyll-a of the suspended matters. To obtain absorption spectral changes of suspended matters at different levels of turbidity water， the suspension composed of algae and inorganic particles in different concentration gradients were analyzed. The results showed that both T and T-R methods could be applied and have high measurement precisions in pure algae or water containing less inorganic suspended particulate matters. However， the T-R method should be selected for the suspended particulate matter absorption spectra determination in turbid water. This can improve the measurement precision. Considering that the sediments in the study area are susceptible to wind and thus re-suspension， when the inorganic suspended particulate matters in water exceeded 30mg/L， the T-R method should be selected.

Spectral absorption coefficients; suspended particulate matters; Transmittance method; Transmittance-Reflectance method; shallow lakes; middle and lower reaches of Yangtze River

*江蘇省杰出青年基金項(xiàng)目(BK2012050)、中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所“一三五”重點(diǎn)布局項(xiàng)目(NIGLAS2012135003)和美國(guó)能源基金項(xiàng)目(G-1006-12776)聯(lián)合資助.2014-04-24收稿；2014-10-10收修改稿.時(shí)志強(qiáng)(1985～)，男，碩士；E-mail:szq19850518@126.com.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2015， 27(3)： 519-526

http： //www.jlakes.org.E-mail： jlakes@niglas.ac.cn

?2015 byJournalofLakeSciences

**通信作者；E-mail:ylzhang@niglas.ac.cn.