长江上游梯级水库DOM转化规律：水力滞留时间阈值与季节性调控机制揭示

本研究创新性提出累积水力滞留时间(cHRT)概念，系统揭示长江上游梯级水库溶解性有机质(DOM)的分子转化规律。通过季节性采样(2021-2022)分析五座连续水库，发现cHRT阈值(约10天)调控DOM演变：低温长滞留期促进含氧组分降解形成难降解DOM，高温短滞留期则富集氮磷杂原子组分。三峡水库(TGR)因强人为干扰呈现独特低分子量富硫DOM特征，为梯级水电开发下的碳循环预测提供量化框架。

　　

Highlight

梯级筑坝通过阈值依赖的非线性调控影响DOM组成，cHRT（累积水力滞留时间）控制着活性与难降解DOM之间的转换。关键cHRT水平能使DOM性质趋于稳定，表明系统达到平衡而非线性效应。季节性温度深刻影响DOM转化：寒冷旱季促进富氧DOM降解，温暖汛期则激活富含氮/磷(N/P)脂肪族DOM的生成。在人为干扰强烈的系统中，能量密集型过程会重塑分子组成模式。

Effect of an individual dam on DOM composition

单个水库通过延长HRT（水力滞留时间）促使DOM腐殖化，这与全球水库观测到的DOM生物可利用性降低趋势一致。傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)显示，水库滞留导致羧基化/芳香族化合物减少，而脂肪族组分增加。值得注意的是，这种转变在梯级系统中呈现累积放大效应，单个水库的分子改变率仅为1.5-3.7%，而连续五个水库可达12.8%。

Conclusion

梯级筑坝通过cHRT阈值调控DOM转化路径：低温长滞留(>15天)积累难降解芳香族化合物，中短期滞留(5-15天)促进微生物重组，高温短滞留(<5天)则富集生物合成产物。三峡水库因强烈人为输入呈现独特分子指纹——低分子量(MW<400 Da)富硫饱和化合物占比达38%，显著区别于自然过程主导的梯级水库。该研究为量化人为干扰下的河流碳循环提供了cHRT框架。