摘要
大气沉降，包括湿沉降和干沉降，是将大气中物质转移到地表的主要途径,其会对陆地和水生生态系统产生重要影响。降雨是一种重要的湿沉降形式。溶解性有机物(DOM)已被认为是全球碳循环的重要组成部分，DOM的特性及其对环境的影响由其组成和结构决定。尽管人们已经认识到雨水溶解性有机碳(DOC)在全球碳循环中的重要作用，但雨水DOM的组成和结构很少被关注。此外，全球气候变暖使得极端降雨事件频发、强发，但目前对于暴雨在全年降雨中的重要作用及其DOM的特征尚不明晰。基于此，本研究于2020年9月至2021年8月在长江三角洲地区不同人类活动强度的三个采样点(南京、扬州和太湖)采集了一年的雨水样品，并在南京地区采集了暴雨样品，采用化学计量学、光学方法(紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱)和稳定同位素方法对雨水样品进行了分析，旨在探究长江三角洲雨水DOM的时空变化特征及其影响因子，主要结论如下: 南京、扬州和太湖雨水DOC体积加权平均浓度分别为1.73 mg C L-1、1.63 mg C L-1和1.53mg C L-1,这表明雨水DOC浓度的空间差异与人类活动强度有关。稳定碳同位素结合贝叶斯混合模型揭示得到，海洋有机质、燃煤、液态化石燃料燃烧和陆源高等植物排放的贡献值在南京地区分别为2.22％、9.39％、34.89％和53.50％,在扬州地区分别为4.05％、13.26％、19.11％和63.58％,在太湖地区分别为2.54％、8.20％、12.61％和76.65％。即，陆源高等植物排放是雨水DOC的主导来源，化石燃料源驱动雨水DOC浓度的增长。三维荧光光谱结合平行因子分析模型解析得到三个采样点的雨水DOM具有相似的荧光组分，分别为类富里酸、类腐殖酸、类色氨酸和类酪氨酸物质。基于DOM参数的主成分分析结果表明，雨水DOM的光学特征具有季节性差异，主要表现为夏季雨水DOM具有较低的浓度、较低的荧光强度、较低的芳香性和较低的腐殖化程度，即夏季雨水DOM含有较高的生物可利用性(活性)特征。南京、扬州和太湖雨水的DOC年沉降通量被计算为2.30、1.76和2.03 g C m-2 yr-1。在季节上，夏季雨水DOC沉降通量分别占南京、扬州和太湖地区雨水DOC年沉降通量的49.51％、53.32％和44.84％,这意味着夏季雨水会沉降大量的活性有机质到陆地和海洋生态系统中,并对区域和全球的生物地球化学循环产生影响。 本研究中仅9次暴雨事件的总降雨量(612.10mm)占全年收集的72次降雨事件的总降雨量(1143.20mm)的54％,反映了频次较少但强度大的暴雨在全年降雨中起到了重要作用。暴雨DOC的平均浓度(1.76±0.93 mg C L-1)显著地低于普通降雨的 DOC 平均浓度(2.27±1.02 mg C L-1),而暴雨 813CDOC 值(-26.63±1.28‰)与普通雨水813CDOC(-26.27±0.76‰)没有显著差异，表明暴雨DOC浓度主要受气象因子的影响而非来源输入。就单次降雨事件而言，雨水DOC浓度在降雨初期明显降低，这反映了雨水在降雨初期对大气有机质的有效冲刷;雨水DOC浓度在降雨后期回升，这与本地排放和大气平流运输有关。基于DOM参数的主成分分析结果表明，暴雨比普通降雨含有更低荧光强度的、更低芳香性的、更低腐殖性和更高生物可利用性的DOM,这意味着大量的活性DOM将以暴雨的形式快速地沉降到受体环境中。 雨水DOM的浓度和结构受人类活动和气象因子（降雨量、降雨强度、气团起源与轨迹、太阳辐射等）的综合影响。雨水DOM参数与空气质量参数和水溶性离子的相关性结果表明人类活动是雨水中类腐殖质的主要贡献者。降雨量和降雨强度对类腐殖质的负向影响强于类蛋白质。氢氧同位素与DOM参数的相关关系指示干燥的大陆气团含有较多的惰性DOM,而湿润的海洋气团含有较多的生物可利用的DOM。结果还发现在HYSPLIT模型分类得到的不同方向轨迹的气团中雨水，DOM的光学结构没有统计学上的差异，这表明DOM的光学特征易受大气光化学过程的影响。在全球气候持续变暖的进程中，增多增强的暴雨和复杂的大气光化学反应会使得雨水DOM特性由惰性向活性转变，并会对区域和全球生物地球化学循环产生影响。
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