在不同季节,黑暗条件下培养瓶内MMHg浓度相对稳定,没有出现明显的波动,而在其它波段光照条件下,培养瓶内MMHg的浓度出现了不同的下降趋势(图 3).在夏季(图 3a),全波段条件下培养瓶内MMHg浓度下降的趋势较快,其次为UV-A条件下,再次为UV-B条件下,PAR条件下下降的趋势较为缓慢;全波段、UV-A、UV-B及PAR条件下MMHg光化学降解速率分别为0.78、0.37、0.23和0.15 d-1.在秋、冬季(图 3b、c),各波段光照条件下培养瓶内MMHg浓度下降较为缓慢,其中,秋季全波段、UV-A、UV-B及PAR条件下MMHg光化学降解速率分别为0.073、0.018、0.034和0.023 d-1;冬季全波段、UV-A、UV-B及PAR条件下MMHg光化学降解速率分别为0.069、0.024、0.032和0.015 d-1.在春季(图 3d),各波段光照条件下培养瓶内MMHg浓度下降趋势略低于夏季,但高于秋、冬季;全波段、UV-A、UV-B及PAR条件下MMHg光化学降解速率分别为0.39、0.086、0.21和0.10 d-1.4个季节中UV-A对表层水体MMHg光化学降解的贡献为49%~52%,UV-B的贡献为21%~31%,PAR的贡献为21%~34%.可见,不同波段光波对长寿湖水体表层MMHg光化学降解的贡献有较大的差异,其中,紫外光(UV)为主要驱动力,且UV-A是最主要的驱动力,PAR的贡献相对较小.
图3 不同季节、不同波长条件下培养瓶内MMHg浓度变化
自然水体中MMHg光化学降解实验表明,光照强度与波长是影响水体表层MMHg光化学降解的最主要因素(Hammerscht et al., 2006;Lehnherr et al., 2009;Black et al., 2012;Vost et al., 2012;Sun et al., 2015b).在长寿湖水体表层,不同季节时期各 波段光照强度与该波段条件下的MMHg光化学降解速率之间呈显著正相关(表 3),说明光照强度对长寿湖表层水体MMHg的光化学降解速率有重要影响,故各波段光照条件下的降解速率表现出明显的季节差异性.在黑暗条件下MMHg没有发生光化学降解反应(图 3),因此,以时间为单位表达MMHg的光化学降解速率是不严谨的,而以光强度为单位更能科学地描述MMHg降解速率特征(表 4).不同波长条件下的MMHg光化学降解速率具有较大的差异,速率比值为PAR ∶ UV-A ∶ UV-B=1 ∶(22~34)∶(186~403)(表 4),该比值与Black等(2012)在San Francisco Bay的研究结果(1 ∶ 37 ∶ 400)在同一范围内.到达地球表面的太阳光谱主要为PAR,UV光强度很微弱,UV-B的强度小于UV光强度的5%,而不同波段条件下的MMHg光化学降解速率是对应该波段光照强度的结果,所以不同波长条件下的MMHg光化学降解速率具有较大的差异.根据光子能量公式ε=hv/λ(ε为光子能量,h为Planck常数,v为光速,λ为波长),光子所能够提供的能量随波长的增加而降低,故在MMHg暴露于UV-B条件下的速率值最高,其次为UV-A条件下的,PAR条件下的速率值最低.各波段对表层水体MMHg光化学降解的贡献取决于各波段光子的能量与强度,UV-B波段光子能量较高但强度较弱,PAR波段光强度较大但光子的能量较弱,而UV-A波段光强度与光子能量恰好,使其成为水体表层MMHg光化学降解的主要驱动力.除光照条件外,水体化学成分也是影响MMHg光降解的重要因素.如DOM在一定浓度范围内,MMHg光降解速率随其浓度的增加而有所提高(Black et al., 2012),本研究也呈现了类似的结果;而在三峡水库出现了相反的研究结果.
表3 各波段光照强度与该波段条件下MMHg光化学降解速率间的相关性
表4 不同波长条件下表层水体MMHg的光化学降解速率
3.3 MMHg光化学降解的水深剖面变化特征
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