在阿拉伯湾西北部受压力影响的超盐度沿海水域中，环境因素对溶解有机物的动态及其CDOM（有色有机物质）光学特性的影响

《Regional Studies in Marine Science》：Environmental controls on dissolved organic matter dynamics and CDOM optical properties in stressed hypersaline coastal waters of the northwestern Arabian Gulf

　　

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  在高度盐化的阿拉伯湾西北部水域中，溶解有机物质（DOM）表现出显著的空间异质性。
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  外来物质输入、混合、再悬浮以及本土生产过程共同影响了DOM的动态变化。
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  DOM的光学特性有助于区分其不同的转化途径。
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  光降解和微生物活动将类似腐殖质的DOM转化为低分子量DOM成分。
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  多元分析将DOM的变化与DOC（溶解有机碳）、DON（溶解有机氮）和盐度模式联系起来。

引言

水生环境中的溶解有机物质（DOM）由多种有机化合物组成，这些化合物来源于广泛的生物和地球化学过程。虽然DOM中仅有5–20%是由简单分子构成的（Hansell和Carlson，2014年；Wagner等人，2020年），但大部分DOM在结构上非常复杂（Hedges等人，2000年）。在水生环境中，DOM既来源于外来物质（如地表径流和人类活动），也来源于本土来源（主要是通过浮游植物和微生物活动）（Azam等人，1983年；Carlson和Hansell，2015年）。根据其可利用性和分解特性，DOM被分为易分解、半易分解和难分解的几类，这些类别在海洋环境中的周转时间差异很大（Hansell和Carlson，2014年）。微生物和光化学作用不断将DOM转化为无机营养物质、低分子量有机化合物以及二氧化碳（CO₂），从而影响海洋微生物食物网和碳循环（McKay，2020年）。

能够吸收短波辐射的DOM部分被称为着色溶解有机物质（CDOM）（Coble，2007年）。尽管CDOM仅占DOM总量的很小一部分，但其光学特性可以作为水生环境中DOM来源、组成和转化途径的重要指示器（D'Andrilli等人，2022年）。在高度盐化和干旱的沿海地区，由于淡水输入有限、水体循环受阻、人类活动以及光降解等综合因素的影响，这些过程通常会发生明显变化，导致CDOM的光学特性和碳生物地球化学循环过程也有所不同（Nelson和Siegel，2013年）。

阿拉伯湾西北部（NWAG）半干旱、受人类活动影响且盐度高的水域为研究DOM动态提供了独特的环境条件。先前的研究表明，污水排放和石油衍生有机物是该地区高DOC浓度的主要来源（Al-Said等人，2018年）。此外，由于水文变化和沿海压力的增加，该地区正在经历重大转变。例如，为阿拉伯河系统（SAR）提供水源的几条河流（底格里斯河、幼发拉底河和卡伦河）的上游大坝建设严重减少了河流流量，并改变了陆地物质的输入，可能导致NWAG的沿海区域变为浑浊的高盐度水域，其中底层沉积物中的 legacy 陆地碳重新悬浮成为主要成分。相反，多哈海水淡化厂和主要市政排水口（如Al-Ghazali污水排放口）在科威特湾南部的Sulaibikhat湾系统创造了高压环境，限定了水体循环并集中了人为污染物（Lattemann和H?pner，2008年）。这些压力因素在科威特沿海水域中形成了复杂的有机化合物混合物。在这种条件下，CDOM的光学特性可以为我们提供有关DOM来源特征和转化途径的宝贵信息。因此，本研究旨在探讨：（1）如何利用DOM的光学特性来识别NWAG高盐度沿海生态系统中控制DOM动态的来源和过程；（2）秋季背景环境条件如何影响这些过程，这对区域生态评估和管理具有重要意义。

章节摘要

研究区域

Sulaibikhat湾是一个位于科威特湾南部的宏观潮汐湾（面积约为45平方公里）。该海湾以其丰富的沿海生物多样性和高生态生产力而闻名（El-Anbaawy等人，2018年）。根据联合国赔偿委员会（UNCC）的建议，该海湾的一部分区域被划为科威特首个海洋保护区（MPA），旨在恢复受影响的生态系统服务（

结果

研究区域内的水温范围为24.70至30.11摄氏度，存在明显的空间梯度。NSM区域的海水温度最低（平均±标准差：25.30±0.69摄氏度），其次是IB区域（29.59±0.52摄氏度）和OB区域（28.10±1.23摄氏度）（图2a）。相比之下，盐度也表现出明显的空间分布模式（43.18–48.74），NSM区域的盐度最高（48.21±0.61），其次是IB区域（45.81±0.43），最后是OB区域（44.36±0.69）（图2b）。同样，溶解氧（DO）含量也有明显的空间差异

讨论

本研究观察到的空间环境模式显示了NWAG沿海水域的水文条件和溶解有机物质分布的明显梯度，为理解DOM/CDOM动态提供了重要依据。本研究发现的CDOM吸收特性高于以往区域性和全球性研究的结果。具体而言，a₃₅₀ CDOM值显著高于红海地区的平均水平（0.01–0.16 m^?1；Kheireddine等人，2018年）

结论

本研究首次详细描绘了NWAG沿海水域中DOM/CDOM的动态变化，强调了水文环境、外来物质与本土物质的相互作用、溶解有机物质的组成、生物地球化学过程以及DOM光学特性之间的紧密关联。研究表明，CDOM的光学特性可以有效用于区分这些高度动态化的高盐度水域中DOM的来源和转化途径。

作者贡献声明

Turki Al-Said： 负责写作、审阅与编辑、项目 supervision、资金筹措、概念制定。Rakhesh Madhusoodhanan： 负责写作、审阅与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目管理、资源协调、项目 supervision、资金筹措、数据管理、概念制定。N.V.H.K. Chari： 负责写作、审阅与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法研究、实验设计、项目管理。

资金支持

本研究得到了以下机构的资助：科威特国家焦点机构（KNFP）（项目代码：SP002EC，PL：TAS）；科威特科学促进基金会（KFAS）；以及科威特科学研究机构（KISR）。资助方未对研究内容施加任何影响。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢资助方和KISR管理层的支持。作者N.V.H.K. Chari感谢有机会在KISR的沿海与海洋资源项目（CMRP）中担任顾问。特别感谢我们的现场和实验室助手Shajim Sainulubdeen先生、Sasi Kumar先生和Babul Jaladas先生所做的宝贵贡献。同时，我们也感谢Niju Selvaraj女士和Rasha女士在研究项目中的协助。

Turki Al-Said|Rakhesh Madhusoodhanan|N.V.H.K. Chari|Loreta Fernandes|Harinath Yapati|Takahiro Yamamoto|Ali Al-Hashem|Ayaz Ahmed|Jessy Sebastian|Waleed Al-Zekri