近日，实验室固定成员吴杰峰副教授联合加拿大安大略省环保部Dorset环境科学研究中心姚华夏研究员等国内外研究人员，在河流溶解有机碳浓度（Dissolved Organic Carbon, DOC）及通量在水文干旱演化过程的动态规律及其模拟等方面取得了系列研究进展，在国际水环境和水资源领域Top期刊Water Research（IF=13.4）和Journal of Hydrology（IF=6.708）发表系列论文。
河源溪流DOC浓度及通量变化不仅影响全球碳循环和气候变化，其大量的外源溶解有机质通过微生物分解过程输入到河流，产生有害物质，威胁下游饮水安全。干旱期间来水量的减少，河流中的DOC浓度及通量也随之发生变化。为了更好的理解DOC及通量在水文干旱发生前（Pre-）、加剧过程（Intensification）、恢复过程（Recovery）和终止后（Rewetting）期间的动态变化规律，通过搜集加拿大安大略省Harp流域长期监测（1978-2018）的流量和DOC浓度等水质数据，分析了DOC浓度及通量在水文干旱演化过程期间的动态变化规律及其可能的驱动机制；在此基础上，进一步构建了水文干旱期间DOC浓度变化对干旱特征的响应关系模型。
研究表明，水文干旱期间的DOC浓度及通量明显低于非干旱期间，体现了干旱对DOC输出的抑制作用；进一步分析发现，DOC浓度及通量在水文干旱不同演化过程的动态变化规律存在差异，DOC通量变化与水文过程变化表现一致，呈现快速下降、缓慢上升和快速上升的动态规律，而DOC浓度在不同站点表现出的动态规律不同。该规律主要受控于干旱期间的水文特性变化，但随着水文干旱程度的加剧，DOC浓度对DOC通量动态变化的贡献逐渐增加；干旱期间河流中的硫酸根（SO4）和酸碱度（pH）只在特定的水热组合条件下才对DOC浓度动态变化产生影响，河源溪流的湿地占比也对其动态变化规律产生影响。通过构建DOC浓度与水文干旱特征（历时和严重性）的响应关系模型，发现DOC浓度对干旱历时和严重性具有较好且有规律的正向响应关系，基于响应关系模型可以较好地模拟水文干旱期间DOC浓度值。
Figure 1. Box-plots for the streamflow, DOC concentrations, and DOC flux during different propagation stages of hydrological drought (HD) at sites HP3, HP3a, HP4, and HP6 sites in Harp Lake catchment. The lines connect the sample averages values in the box-plots and represent the change across two stages. P1, P2, P3, and P4 represent the pre-HD, intensification, recovery, and rewetting stages, respectively.
Figure 2.Compare performances between the simulated and observedDOC concentration during hydrological drought in the HP3a station.
以上成果均以南京信息工程大学为第一完成单位，吴杰峰副教授为第一作者，合作单位包括来自加拿大安大略省环保部、南京水利科学研究院、中山大学、厦门理工学院、泉州师范学院和合肥工业大学等单位。该研究得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。
成果列表：
Wu, J., Yao, H., Yuan, X., Lin, B., (2022). Dissolved organic carbon response to hydrological drought characteristics: based on long-term measurements of headwater streams. Water Research., doi: 10.1016/j.watres.2022.118252
Wu, J., Yao, H., Wang, G., Chen, X., Yuan, X., Zhou, Y., Zhang, D., (2023). Dynamics of DOC concentration and flux in different propagation stages of hydrological drought: patterns and drivers. Journal of Hydrology., doi: 10.1016/j.jhydrol.2022.128939
Wu, J., & Yao, H., (2022). Simulating dissolved organic carbon during dryness/wetness periods based on hydrological characteristics under multiple timescales. Journal of Hydrology., doi: 10.1016/j.jhydrol.2022.128534