城市化河流中孔隙水与沉积物DOM动态迁移机制：基于三维转二维EEM光谱的多方法解析

本研究运用三维激发-发射矩阵（EEMs）结合二维转化光谱、平行因子分析（PARAFAC）、二维相关分析（2D-COS）和偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM），揭示了城市化河流水体-沉积物界面溶解性有机质（DOM）的迁移机制，为城市河流生态风险评估提供了新视角。

　　

研究区域与样品采集

作为浑河水系的主要支流，白塔铺河横穿辽宁省沈阳市的乡村-城镇-城市区域。五月春季汛期期间，河流受冰雪融水影响形成春汛。乡村区域人口密度较低，以农业面源污染为主；城镇区域（即城乡过渡带）存在工业废水、生活污水和畜牧养殖等混合污染源。

关键荧光峰识别

为探究表层水、孔隙水与沉积物中DOM的异质性，研究采用主成分分析（PCA）追踪关键荧光区域。通过重构的EEMs数据强化不同水层间荧光峰差异，并识别采样点间的变异特征（图2a）。在表层水DOM中，载荷系数（图2c）显示出一个强宽峰（Ex/Em=230/320-350 nm）和一个弱肩峰（Ex/Em=270/320 nm），分别对应色氨酸类物质和...

结论

EEMs光谱结合三维转二维光谱、PARAFAC、2D-COS与PLS-SEM是研究城市化河流表层水-孔隙水-沉积物系统中DOM异质性及动态迁移的有效方法。研究解析出5个PARAFAC组分，其中蛋白类组分主导表层水与孔隙水，而腐殖类组分在沉积物中占优势。沿乡村-城市河流连续体，上覆水与孔隙水中DOM来源从陆源向自源转变...

作者贡献声明

于洪斌： 可视化，验证，项目管理，资金获取；高宏杰： 监督，软件；刘东平： 文稿审阅与编辑；侯俊文： 概念设计；王双龙： 文稿撰写、修订、可视化、验证、监督、软件与资源管理。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的已知经济或人际利益冲突。

致谢

本研究获中国工程院与地方政府合作项目（2024BEL01004）支持。