Piotr Kowalczuk Natura rozpuszczonej materii organicznej w morzach szelfowych w świetle najnowszych zastosowań spektroskopii fluorescencyjnej

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Piotr Kowalczuk Natura rozpuszczonej materii organicznej w morzach szelfowych w świetle najnowszych zastosowań spektroskopii fluorescencyjnej"

Fabian Kozłowski
7 lat temu
Przeglądów:

1 Piotr Kowalczuk Natura rozpuszczonej materii organicznej w morzach szelfowych w świetle najnowszych zastosowań spektroskopii fluorescencyjnej Institute of Oceanology, Polish Academy of Sciences, ul. Powstańców Warszawy 55, PL , Sopot, Poland

2 Coastal Ocean Research and Monitoring Program Fundator NOAA, grant No. NA16RP2675 Operator Center for Marine Science UNCW Wilmington, NC I Faza: styczeń 2 luty 22 II Faza: kwiecień 22 wrzesień 23 III Faza: październik 23 marzec 25

3 Materiały i metody Próby wody z Onslow Bay (OB) i estuarium Cape Fear River (CFP) do analiz rzeczywistych właściwości wody morskiej: a CDOM (l), a p (l), a ph (l), a d (l), EEM, DOC Pomiary a CDOM (l) spektrofotometr Varian Cary 1 Pomiary EEM spektrofluorymetr Jobin-Yvon Flouromax 3 ( Zepp et al., 24)

4 CDOM absorption coefficient [m -1 ] Materiały i metody 1 1 CDOM absorption coeff. Black River Cape Fear River Cape Fear River Plume Onslow Bay EEMs 244 oznaczenia DOC Wavelength [nm] 379 widm a CDOM (l) a CDOM (l) - > m -1

5 PARAFAC Parallel Factor Analysis zastosowanie w spektroskopii x ijk f F a 1 if b a if jest proporcjonalny do koncentracji wyrażonej w molach f-tego komponentu w próbce i b jf jest liniowo zależny od kwantowej wydajności fluorescencji (stosunku ilości wyemitowanych fotonów w postaci fluorescencji do ilości fotonów zaabsorbowanych) f-tego komponentu dla długości fali emisji j c kf - jest liniowo zależny od absorpcji właściwej f-tego komponentu dla długości fali wzbudzenia k e ijk matryca błędu reprezentująca niewyjaśnioną przez model część zmienności wśród danych F ilość komponentów jf c kf e ijk

6 PARAFAC Parallel Factor Analysis wyniki modelowania

7 PARAFAC Parallel Factor Analysis wyniki modelowania Component no. Excitation maximum Emission maximum Coble (1996) Description and probable source 1 25 nm 452 nm 2 25 nm 42 nm 3 25/(31) nm 4 nm 4 27/(39) nm 58 nm A peak 26/38-46 A peak26/38-46 M peak 312/38-42 A peak 26/38-46 C peak 35/42-48 Terrestrial humic-like substances Terrestrial humic-like substances Marine and terrestrial humic materials, possible microbial reprocessing. Terrestrial humic- like substances, widespread nm 332 nm B peak275/ /29 nm 356 nm T peak275/34 Amino acids, free or bound in proteins Tyrosine: 275/31 Amino acids, free or bound in proteins Tryptophan: 278/34

8 Fluorescence intensity [QSE] Fluorescence intensity [QSE] Skład jakościowy CDOM w wybranych rejonach South Atlantic Bight Fluorescence intensity [QSE] Fluorescence intensity [QSE] CFP1 C1 C2 C3 C4 C5 C OBSB C1 C2 C3 C4 C5 C Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter 6 CFP1: C1>C3>C2>C4>C5>C6; OBSB: C1>C2>C5>C3>C4>C6 3 5 CFP7 2.5 OB C1 C2 C3 C4 C5 C C1 C2 C3 C4 C5 C6 1.5 Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter Average Peak dry Peak wet Spring Summer Autumn Winter CFP7: C1>C3>C2>C5>C4>C6 OB27: C5>C2>C1>C3>C4>C6

9 Rozkłady a CDOM (l), I TOT, i S w funkcji zasolenia a CDOM (35) [m -1 ] S [nm-1] a CDOM (35) = -.835*Salinity R 2 =.736, n = Salinity 35 3 I TOT [QSE] I TOT = *Salinity R 2 =.667, n = Salinity

10 Związek między a CDOM (l) i I TOT I TOT [QSE] a CDOM (35) [m -1 ]

11 Związek między a CDOM (l), I TOT i DOC 25 2 a CDOM (35) =.318*DOC R 2 =.9, n = 125 a CDOM (35) [m -1 ] 15 1 Offset DOC ~ 8 mol/l DOC [ Mol] 3 I Tot =.4*DOC R 2 =.88, n = 21 I TOT [QSE] 2 Offset DOC ~ 75 mol/l DOC [ Mol]

Związek między I Cn i DOC 16 6 I C1 [QSE] 14 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 I C2 [QSE] 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Offset wyznaczania koncentracji DOC 6 DOC [ Mol] 6 DOC [ Mol] I C1 vs.

12 Związek między I Cn i DOC 16 6 I C1 [QSE] I C2 [QSE] Offset wyznaczania koncentracji DOC 6 DOC [ Mol] 6 DOC [ Mol] I C1 vs. DOC 94 mol/l I C2 vs. DOC 6 mol/l I C3 [QSE] 3 2 I C4 [QSE] 3 2 I C3 vs. DOC 77 mol/l I C4 vs. DOC 93 mol/l 2 DOC [ Mol] 2 DOC [ Mol] I C5 vs. DOC mol/l I C5 [QSE] I C6 [QSE] DOC [ Mol] DOC [ Mol]

Związek między a* CDOM (l), a CDOM (l), I TOT, i zasoleniem.4.5 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ].3.2.1 y = (.36*x)/(3.18 + x) R 2 =.87, n = 125 I TOT /DOC [QSE*m 3 *mmol -1 ].4.3.2.1 y = (.416*x)/(31.

13 Związek między a* CDOM (l), a CDOM (l), I TOT, i zasoleniem.4.5 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] y = (.36*x)/( x) R 2 =.87, n = 125 I TOT /DOC [QSE*m 3 *mmol -1 ] y = (.416*x)/( x) R 2 =.8, n = a CDOM (35) [m -1 ] I TOT [QSE].4.5 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] I TOT /DOC [QSE*m 3 *mmol -1 ] Salinity Salinity

14 Związek między a* CDOM (l), i I Cn.4.4 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] I C2 /I C I C4 /I C1 a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] a CDOM *(35) [mmol -1 m 2 ] I C3 /I C I C5 /I C1 Wartość specyficznego współczynnika absorpcji światła przez CDOM jest modyfikowana przez wzajemny stosunek natężenia fluorescencji komponentów pochodzenia humusowego i białkowego w matrycy wzbudzenia i emisji CDOM I C6 /I C1 I C4 /I C5

15 Szacowanie eksportu DOC przez rzekę Cape Fear River do Oceanu Atlantyckiego Szacowanie dziennych wielkości a CDOM (35) Szacowanie średnich dziennych koncentracji DOC związek między a CDOM (35) a DOC Szacowanie średnich dziennych ładunków DOC a CDOM (35) [m -1 ] at CFP1 Cape Fear River discharge at Lock 1 m 3 s a CDOM (35) =.2548*Flow R 2 =.38, n = Cape Fear River Flow [m 3 s -1 ] Date

16 Szacowanie eksportu DOC przez rzekę Cape Fear River do Oceanu Atlantyckiego 7e+1 6e+1 5e+1 Flux gdoc yr -1 4e+1 3e+1 2e+1 1e Year

Wnioski Koncentracja DOC jest dobrze skorelowana z właściwościami optycznymi CDOM: współczynnikiem absorpcji a CDOM (35), natężeniem całkowitej fluorescencją I TOT, oraz natężeniem fluorescencji

17 Wnioski Koncentracja DOC jest dobrze skorelowana z właściwościami optycznymi CDOM: współczynnikiem absorpcji a CDOM (35), natężeniem całkowitej fluorescencją I TOT, oraz natężeniem fluorescencji komponentów macierzy wzbudzenie i emisji CDOM, I Cn. Określono asymptotyczny przebieg zmienności specyficznego współczynnika absorpcji światła przez CDOM, a* CDOM (35) w funkcji współczynnika absorpcji a CDOM (35) i zasolenia. Modyfikacja składu jakościowego CDOM wyrażona poprzez względne udziały natężeń poszczególnych komponentów macierzy wzbudzenie i emisji CDOM dobrze opisuje zmienność wartości a* CDOM (35). Na podstawie związków właściwości optycznych CDOM z koncentracją DOC i przepływem wody w rzece Cape Fear River oszacowano roczne ładunki rozpuszczonego węgla organicznego wprowadzane z wodami rzecznymi do Oceanu Atlantyckiego.

Podobne dokumenty

Rola megafauny bentosowej we fiordach Spitsbergenu

Rola megafauny bentosowej we fiordach Spitsbergenu 25.07.2015 12.08.2015 IV etap rejsu badawczego AREX 2015 na statku r/v Oceania Mgr Kajetan Deja był uczestnikiem IV etapu rejsu badawczego Arex 2015 na