Цветные растворенные органические вещества

Цветное растворенное органическое вещество (CDOM) является оптически измеримым компонентом растворенного органического вещества в воде. Также известен как хромофорическое растворенное органическое вещество, ^{[ 1 ]} Желтое вещество и гельбстофф , CDOM встречается естественным образом в водных средах и представляет собой сложную смесь из многих сотен до тысяч индивидуальных, уникальных молекул органического вещества , которые в первую очередь выщелачиваются из разлагающегося детрита и органического вещества. ^{[ 2 ]} CDOM наиболее сильно поглощает короткий свет длины волны, начиная от синего до ультрафиолетового , тогда как чистая вода поглощает более длинный красный свет длины волны. Следовательно, вода с небольшим или отсутствующим CDOM, такой как открытый океан, выглядит синим. ^{[ 3 ]} Воды, содержащие большое количество CDOM, могут варьироваться от коричневого, как во многих реках до желтого и желто-коричневого в прибрежных водах. В целом, концентрации CDOM намного выше в свежих водах и устьях, чем в открытом океане, хотя концентрации сильно варьируются, как и предполагаемый вклад CDOM в общий растворенный бассейн органических веществ.

Значение

Концентрация CDOM может оказать существенное влияние на биологическую активность в водных системах. CDOM снижает интенсивность света, когда он проникает вода. Очень высокие концентрации CDOM могут оказать ограничивающее влияние на фотосинтез и ингибировать рост фитопланктона , ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} которые образуют основу океанических пищевых цепей и являются основным источником атмосферного кислорода . Тем не менее, влияние CDOM на фотосинтез водорослей может быть сложным в других водных системах, таких как озера , где CDOM увеличивает скорость фотосинтеза при низких и умеренных концентрациях, но снижает скорости фотосинтеза при высоких концентрациях. ^{[ 9 ]}^{[ 7 ]}^{[ 6 ]}^{[ 10 ]} Концентрации CDOM отражают иерархические контроли. ^{[ 11 ]} Концентрации различаются среди озер в непосредственной близости из -за различий в морфометрии озера и водосбора, а также в регионе из -за различий в климате и доминирующей растительности. ^{[ 12 ]}^{[ 11 ]}^{[ 13 ]} CDOM также поглощает вредное излучение UVA/B, защищая организмы от повреждения ДНК. ^{[ 14 ]}

Поглощение ультрафиолетового излучения приводит к «отбеливанию», уменьшая его оптическую плотность и поглощающую способность. Это отбеливание ( фотодеградация ) CDOM производит низкомолекулярные органические соединения, которые могут использоваться микробами, высвобождают питательные вещества, которые могут использоваться фитопланктоном в качестве источника питательных веществ для роста, ^{[ 15 ]} и генерирует активные формы кислорода, которые могут повредить ткани и изменять биодоступность ограничивающих металлов следов.

CDOM может быть обнаружен и измерен из пространства с использованием спутникового дистанционного зондирования и часто мешает использованию спутниковых спектрометров для удаленной оценки популяций фитопланктона. В качестве пигмента, необходимого для фотосинтеза, хлорофилл является ключевым показателем численности фитопланктона. Тем не менее, CDOM и хлорофилл оба поглощают свет в одном и том же спектральном диапазоне, поэтому часто трудно различить их.

Хотя изменения в CDOM являются в первую очередь результатом естественных процессов, включая изменения в количестве и частоте осадков, человеческие активности, такие как лесозаготовка, сельское хозяйство, выбросы сточных вод и дренаж водно -болотных угодий, могут влиять на уровни CDOM в пресной воде и устьевых системах.

Измерение

Традиционные методы измерения CDOM включают ультрафиолетовую спектроскопию (поглощение) и флуорометрию (флуоресценция). Оптические прокси разработаны для характеристики источников и свойств CDOM, включая специфическую ультрафиолетовую абсорбцию при 254 нм (SUVA ₂₅₄ ) и спектральные наклоны поглощения, а также индекс флуоресценции (FI), биологический индекс (BIX) и индекс гимнификации (HIX) для флуоресценции. Матрицы выбросов возбуждения (EEMS) ^{[ 16 ]} может быть разрешен в компонентах в методике, называемом параллельным факторным анализом (PARAFAC), ^{[ 17 ]} Там, где каждый компонент часто называется «гуминоподобным», «белкоподобным» и т. Д. Как упоминалось выше, дистанционное зондирование -это новейшая методика для обнаружения CDOM из космоса. ^{[ Цитация необходима ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Хоге, Fe; Водацек, а; Swift, RN; Юнгель, JK; Blough, NV (октябрь 1995). «Природные оптические свойства океана: извлечение коэффициента поглощения хромофорического растворенного органического вещества из измерений лазерной спектральной флуоресценции с воздухом». Прикладная оптика . 34 (30): 7032–8. Bibcode : 1995apt..34.7032h . doi : 10.1364/ao.34.007032 . PMID 21060564 . В
^ Coble, Paula (2007). «Морская оптическая биогеохимия: химия цвета океана». Химические обзоры . 107 (2): 402–418. doi : 10.1021/cr050350+ . PMID 17256912 .
^ "Цвет океана" . НАСА Наука . Получено 26 ноября 2018 года .
^ Martin, P., Cherukuru, N., Tan, AS, Sanwlani, N., Mujahid, A. и Müller, M. (2018) Саравак, Борнео », Biogeosciences , 15 (2): 6847–6865. Два : 10.5194/BG-15-6847-2018 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
^ Стедмон, Калифорния; Markager, S.; Каас, Х. (2000). «Оптические свойства и сигнатуры хромофорического растворенного органического вещества (CDOM) в датских прибрежных водах». Устье, прибрежная и шельфская наука . 51 (2): 267–278. Bibcode : 2000ecss ... 51..267s . doi : 10.1006/ecs.2000.0645 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Seekell, David A.; Лапьер, Жан-Франсуа; Спроси, Дженни; Бергстрем, Энн-Кристин; Дейнингер, Энн; Родригес, Патриция; Карлссон, Ян (2015). «Влияние растворенного органического углерода на первичное производство в северных озерах» . Лимнология и океанография . 60 (4): 1276–1285. Bibcode : 2015limoc..60.1276s . doi : 10.1002/lno.10096 . HDL : 11336/5573 . ISSN 1939-5590 . S2CID 84008509 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Seekell, David A.; Лапьер, Жан-Франсуа; Карлссон, Ян (2015-07-14). «Компромисс между светом и доступностью питательных веществ в градиентах концентрации растворенного органического углерода в шведских озерах: последствия для моделей первичного производства» . Канадский журнал рыболовства и водных наук . 72 (11): 1663–1671. doi : 10.1139/cjfas-2015-0187 . HDL : 1807/69824 .
^ Карпентер, Стивен Р.; Коул, Джонатан Дж.; Китчелл, Джеймс Ф.; Пейс, Майкл Л. (1998). «Влияние растворенного органического углерода, фосфора и выпаса на биомассу и продукцию фитопланктона в экспериментальных озерах» . Лимнология и океанография . 43 (1): 73–80. Bibcode : 1998limoc..43 ... 73c . doi : 10.4319/lo.1998.43.1.0073 . ISSN 1939-5590 .
^ Ханссон, Ларс-Андерс (1992). «Факторы, регулирующие перифитовую биомассу водорослей» . Лимнология и океанография . 37 (2): 322–328. Bibcode : 1992limoc..37..322H . doi : 10.4319/lo.1992.37.2.0322 . ISSN 1939-5590 .
^ Келли, Патрик Т.; Соломон, Кристофер Т.; Zwart, Jacob A.; Джонс, Стюарт Э. (2018-11-01). «Основа для понимания вариаций в пелагическом валовом первичном производстве экосистем озера» . Экосистемы . 21 (7): 1364–1376. Bibcode : 2018ecosy..21.1364K . doi : 10.1007/s10021-018-0226-4 . ISSN 1435-0629 . S2CID 31266760 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Лапьер, Жан-Франсуа; Коллинз, Сара М.; Seekell, David A.; Черувелил, Кендра Спенс; Тан, Панг; Скафф, Николас К.; Taranu, Zofia E.; Фергус, С. Эми; Соранно, Патриция А. (2018). «Сходство в пространственной структуре ограничивает отношения экосистемы: создание макромасштабного понимания озер» . Глобальная экология и биогеография . 27 (10): 1251–1263. BIBCODE : 2018GLOEB..27.1251L . doi : 10.1111/geb.12781 . ISSN 1466-8238 .
^ Лапьер, Жан-Франсуа; Seekell, David A.; Джорджио, Пол А. Дель (2015). «Влияние климата и ландшафта на индикаторы циклирования углерода озера посредством пространственных закономерностей в растворенном органическом углероде» . Глобальная биология изменений . 21 (12): 4425–4435. BIBCODE : 2015GCBIO..21.4425L . doi : 10.1111/gcb.13031 . ISSN 1365-2486 . PMID 26150108 . S2CID 205142736 .
^ Seekell, David A.; Лапьер, Жан-Франсуа; Пейс, Майкл Л.; Гудаш, Кристиан; Собек, Себастьян; Транвик, Ларс Дж. (2014). «Региональное изменение концентрации растворенного органического углерода в шведских озерах» . Лимнология и океанография . 59 (5): 1612–1620. Bibcode : 2014limoc..59.1612S . doi : 10.4319/lo.2014.59.5.1612 . ISSN 1939-5590 .
^ Sommaruga, Ruben (2001-09-01). «Роль солнечного ультрафиолетового излучения в экологии альпийских озер» . Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология . 62 (1–2): 35–42. Bibcode : 2001jppb ... 62 ... 35 с . doi : 10.1016/s1011-1344 (01) 00154-3 . ISSN 1011-1344 . PMID 11693365 .
^ Хелмс, Джон Р.; Стаббинс, Аарон; Пердью, Э. Майкл; Зеленый, Нельсон W.; Чен, Хонгмей; Mopper, Kenneth (2013). «Фотохимическое отбеливание океанического растворенного органического вещества и его влияние на спектральный наклон поглощения и флуоресценцию». Морская химия . 155 : 81–91. Bibcode : 2013march.155 ... 81h . doi : 10.1016/j.marchem.2013.05.015 .
^ "Что такое матрица возбуждения эмиссии (EEM)?" Полем Horiba . Получено 17 декабря 2019 года .
^ Бекманн, Кристиан. «Параллельный факторный анализ (PARAFAC)» . Получено 17 декабря 2019 года .

Внешние ссылки

Цвет океана от науки@ nasa

[1] Хоге, Fe; Водацек, а; Swift, RN; Юнгель, JK; Blough, NV (октябрь 1995). «Природные оптические свойства океана: извлечение коэффициента поглощения хромофорического растворенного органического вещества из измерений лазерной спектральной флуоресценции с воздухом». Прикладная оптика . 34 (30): 7032–8. Bibcode : 1995apt..34.7032h . doi : 10.1364/ao.34.007032 . PMID 21060564 . В

[2] Coble, Paula (2007). «Морская оптическая биогеохимия: химия цвета океана». Химические обзоры . 107 (2): 402–418. doi : 10.1021/cr050350+ . PMID 17256912 .

[3] "Цвет океана" . НАСА Наука . Получено 26 ноября 2018 года .

[4] Martin, P., Cherukuru, N., Tan, AS, Sanwlani, N., Mujahid, A. и Müller, M. (2018) Саравак, Борнео », Biogeosciences , 15 (2): 6847–6865. Два : 10.5194/BG-15-6847-2018 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .

[5] Стедмон, Калифорния; Markager, S.; Каас, Х. (2000). «Оптические свойства и сигнатуры хромофорического растворенного органического вещества (CDOM) в датских прибрежных водах». Устье, прибрежная и шельфская наука . 51 (2): 267–278. Bibcode : 2000ecss ... 51..267s . doi : 10.1006/ecs.2000.0645 .

[:0-6] Jump up to: ^а ^{беременный} Seekell, David A.; Лапьер, Жан-Франсуа; Спроси, Дженни; Бергстрем, Энн-Кристин; Дейнингер, Энн; Родригес, Патриция; Карлссон, Ян (2015). «Влияние растворенного органического углерода на первичное производство в северных озерах» . Лимнология и океанография . 60 (4): 1276–1285. Bibcode : 2015limoc..60.1276s . doi : 10.1002/lno.10096 . HDL : 11336/5573 . ISSN 1939-5590 . S2CID 84008509 .

[:1-7] Jump up to: ^а ^{беременный} Seekell, David A.; Лапьер, Жан-Франсуа; Карлссон, Ян (2015-07-14). «Компромисс между светом и доступностью питательных веществ в градиентах концентрации растворенного органического углерода в шведских озерах: последствия для моделей первичного производства» . Канадский журнал рыболовства и водных наук . 72 (11): 1663–1671. doi : 10.1139/cjfas-2015-0187 . HDL : 1807/69824 .

[8] Карпентер, Стивен Р.; Коул, Джонатан Дж.; Китчелл, Джеймс Ф.; Пейс, Майкл Л. (1998). «Влияние растворенного органического углерода, фосфора и выпаса на биомассу и продукцию фитопланктона в экспериментальных озерах» . Лимнология и океанография . 43 (1): 73–80. Bibcode : 1998limoc..43 ... 73c . doi : 10.4319/lo.1998.43.1.0073 . ISSN 1939-5590 .

[9] Ханссон, Ларс-Андерс (1992). «Факторы, регулирующие перифитовую биомассу водорослей» . Лимнология и океанография . 37 (2): 322–328. Bibcode : 1992limoc..37..322H . doi : 10.4319/lo.1992.37.2.0322 . ISSN 1939-5590 .

[10] Келли, Патрик Т.; Соломон, Кристофер Т.; Zwart, Jacob A.; Джонс, Стюарт Э. (2018-11-01). «Основа для понимания вариаций в пелагическом валовом первичном производстве экосистем озера» . Экосистемы . 21 (7): 1364–1376. Bibcode : 2018ecosy..21.1364K . doi : 10.1007/s10021-018-0226-4 . ISSN 1435-0629 . S2CID 31266760 .

[:2-11] Jump up to: ^а ^{беременный} Лапьер, Жан-Франсуа; Коллинз, Сара М.; Seekell, David A.; Черувелил, Кендра Спенс; Тан, Панг; Скафф, Николас К.; Taranu, Zofia E.; Фергус, С. Эми; Соранно, Патриция А. (2018). «Сходство в пространственной структуре ограничивает отношения экосистемы: создание макромасштабного понимания озер» . Глобальная экология и биогеография . 27 (10): 1251–1263. BIBCODE : 2018GLOEB..27.1251L . doi : 10.1111/geb.12781 . ISSN 1466-8238 .

[12] Лапьер, Жан-Франсуа; Seekell, David A.; Джорджио, Пол А. Дель (2015). «Влияние климата и ландшафта на индикаторы циклирования углерода озера посредством пространственных закономерностей в растворенном органическом углероде» . Глобальная биология изменений . 21 (12): 4425–4435. BIBCODE : 2015GCBIO..21.4425L . doi : 10.1111/gcb.13031 . ISSN 1365-2486 . PMID 26150108 . S2CID 205142736 .

[13] Seekell, David A.; Лапьер, Жан-Франсуа; Пейс, Майкл Л.; Гудаш, Кристиан; Собек, Себастьян; Транвик, Ларс Дж. (2014). «Региональное изменение концентрации растворенного органического углерода в шведских озерах» . Лимнология и океанография . 59 (5): 1612–1620. Bibcode : 2014limoc..59.1612S . doi : 10.4319/lo.2014.59.5.1612 . ISSN 1939-5590 .

[14] Sommaruga, Ruben (2001-09-01). «Роль солнечного ультрафиолетового излучения в экологии альпийских озер» . Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология . 62 (1–2): 35–42. Bibcode : 2001jppb ... 62 ... 35 с . doi : 10.1016/s1011-1344 (01) 00154-3 . ISSN 1011-1344 . PMID 11693365 .

[15] Хелмс, Джон Р.; Стаббинс, Аарон; Пердью, Э. Майкл; Зеленый, Нельсон W.; Чен, Хонгмей; Mopper, Kenneth (2013). «Фотохимическое отбеливание океанического растворенного органического вещества и его влияние на спектральный наклон поглощения и флуоресценцию». Морская химия . 155 : 81–91. Bibcode : 2013march.155 ... 81h . doi : 10.1016/j.marchem.2013.05.015 .

[16] "Что такое матрица возбуждения эмиссии (EEM)?" Полем Horiba . Получено 17 декабря 2019 года .

[17] Бекманн, Кристиан. «Параллельный факторный анализ (PARAFAC)» . Получено 17 декабря 2019 года .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]