城市污水二级出水溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的聚集和光谱特性

利用三维荧光光谱法、紫外分光光度法和动态光散射技术,研究城市污水二级出水中溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的粒径变化、光谱特性和络合能力.结果表明,利用修正型Stern-Volmer方程得到二级出水DOM与Cu~(2+)作用的条件稳定常数(lg K)和配位荧光官能团比例分别为1.74—2.59和8.77%—39.44%.在一定实验范围内,随投加Cu~(2+)浓度和pH增大,二级出水DOM和Cu~(2+)作用后的UV253/UV203值增大.pH值为7—9时,随pH增大,荧光强度基本增强而荧光指数降低;相同pH下,随投加Cu~(2+)浓度增加,荧光强度降低而荧光指数增大.表明二级出水DOM络合Cu~(2+),改变两者在水中的存在状态和迁移.pH 7时,DOM与Cu~(2+)有较高的络合稳定性和络合能力.     

Cu~(2+)对富里酸(FA)形态结构与其三卤甲烷生成能力的影响

水体中存在的金属离子会干扰活性氯与有机物的反应,进而影响其消毒副产物的生成情况.本文采用紫外可见光谱、红外光谱以及超滤膜分级(UF)等表征方法,研究Cu~(2+)在氯化过程中对富里酸(FA)的形态结构和其消毒副产物——三卤甲烷生成能力(THMs FP)的影响.结果显示,氯化过程中,Cu~(2+)对各个分子量范围FA的THMs FP均有促进作用,其中分子量范围在10—30 k Da的FA受Cu~(2+)影响最大.这主要是由于Cu~(2+)可与FA中酚、醇等含氧官能团发生络合作用,同时也通过该结构加速FA的水解,催化HOCl和HOBr与FA发生氧化和取代反应,从而促进THMs(尤其是溴代产物)的生成.     

道路雨水径流溶解性有机物对生物滞留系统重金属截留过程的影响

以不同介质(砂,铁锰复合氧化物,给水厂铝污泥)的生物滞留系统为研究对象,考察道路雨水径流溶解性有机物(DOM)与重金属协同污染对生物滞留系统中Cu~(2~(6+))、Pb~(2~(6+))、Cr6~(6+)和Cd~(2~(6+))截留和释放过程的影响.结果表明,DOM协同污染促进了生物滞留系统对Cu~(2~(6+))和Pb~(2~(6+))的截留,去除率分别提高了1%—12%和2%—7%;抑制了对Cr6~(6+)和Cd~(2~(6+))的截留,去除率分别下降了3%—10%和1%—5%.对同一种介质生物滞留系统来说,前期累积重金属时径流DOM协同污染的生物滞留系统中重金属的释放量低于无DOM协同污染系统,使其淋出液重金属浓度降低.与惰性介质生物滞留系统相比,强化介质生物滞留系统对重金属的截留效果更易受到径流DOM协同污染的影响,且强化介质生物滞留系统所截留重金属更不易释放.     

平衡渗析-多种光谱法研究太湖不同分子量溶解性有机质及其与铜的相互作用

采用平衡渗析技术将太湖沉积物溶解性有机质(DOM)按分子量分成不同的组分.利用光谱技术和离子选择电极(ISE)分析了不同分子量溶解性有机质的光谱特征及对Cu的结合,进一步探讨分子量对DOM特性和对金属结合能力的影响.结果表明,南太湖DOM分子量以高于10000 Da为主,然而北太湖分子量以低于3500 Da为主.三维荧光光谱(3DEEM)表明太湖沉积物DOM呈现出4种特征荧光峰.类富里酸荧光峰的荧光强度随着DOM分子量的增加而增强,然而类蛋白质荧光峰的荧光强度随着DOM分子量的增加而降低.南太湖DOM碳氮比(C/N)(20.30)显著高于北太湖(7.58),表明了DOM不同的来源.对于南北湖区,DOM-Cu浓度最大值都是在DOM分子量低于1000 Da组分,大约50%的DOM-Cu在分子量低于3500 Da的组分中.结合容量表明南太湖DOM分子量低于3500 Da的组分和北太湖分子量在1000—3500 Da的组分对于Cu结合起主要的作用,表明低分子量DOM对于结合重金属的重要性.     

焦化废水生物出水溶解性有机物特性光谱表征

利用非离子型DAX-8树脂和离子型交换树脂对某焦化废水二级生物出水溶解性有机物(DOM)进行组分分离,从溶解性有机碳(DOC)、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等4个方面对组分进行光谱学分析与特征识别.结果显示,疏水性酸性物质(Ho A)、亲水性酸性物质(Hi A)和亲水性中性物质(Hi N)为DOM的主要组分,其DOC含量占总DOC的39.88%、20.85%、25.38%;DOM主要含有单环芳香族化合物或共轭双键类化合物成分,类腐殖质物质和类富里酸物质是DOM的特征有机物;低分子量有机物在亲水性物质组分(HIS)中含量最高,E2 54/E3 65=3.89,E445/E665=1.91,SR=0.926均证明了这一点;亲水性碱性组分(Hi B)组分UV254占比为32%,SUVA值为49.94 L·mg-1·cm-1,不饱和物质和芳香性物质含量最高,芳香化程度最高;Ho A的E300/E400值为2.58,腐化程度最高,组分中含有类富里酸物质.DOM光谱分析能够提供组分中亲疏水性物质的比例、芳香性高低、分子量、发色团及有机基团等信息,可以作为判断废水特征的参考依据.     

北京市部分地区降雪中溶解性有机物的光谱性能表征

为了解降雪中溶解性有机物(DOM)的特征,采集了北京市不同地区两场降雪,对降雪样品中的DOM进行了紫外-可见光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱表征.结果表明,不同区域降雪中溶解性有机碳(DOC)浓度变化规律不同,这可能与降雪所在区域的下垫面性质不同有关;降雪样品中DOM的芳香性和分子量较低,含有类色氨酸、类富里酸和类蛋白质类物质,腐殖化程度较低,受生物过程影响较大;同步荧光光谱表明,DOM为类蛋白类物质和芳香性化合物,其中存在苯环和具有共轭系统的多环芳烃,含有少量胡敏酸类物质.研究降雪中DOM光谱性质将有助于进一步研究DOM与共存污染物之间的相互作用,为有效利用降雪提供基础性数据.     

二级出水中溶解性有机物的分级表征特性

以城市污水厂二级出水为研究对象,利用大孔吸附树脂将污水中溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)分离成疏水酸性、中性、碱性物质和亲水性物质等4个组分,同时分析了各组分的有机物特性.结果表明,二级出水溶解性有机物中疏水酸性物质是二级出水溶解性有机物的主要组成部分.4种组分中均含有腐殖质类物质,疏水酸性物质(Hydrophobic acids,HOA)和疏水中性物质(Hydrophobic neutrals,HON)中腐殖酸类峰的荧光强度较大,亲水性物质(Hydrophilic fraction,HI)中的蛋白峰荧光强度较大.腐殖质类物质分子量分布较为单一,主要分布在0.9 k Da左右,而疏水性组分蛋白类物质分子量分布较为广泛,在200 k Da左右及小于9 k Da时均有一定分布,亲水性组分蛋白类物质主要由分子量小于9 k Da的物质组成.X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析结果表明,HOA、HON中含有较多的芳香族化合物,而疏水碱性物质(Hydrophobic bases,HOB)、HI中则含有较多的羰基和羧基类官能团.     

新疆匹里青河小流域DOM荧光特征及与汞的相互作用

以匹里青河小流域土壤溶解性有机质(DOM)作为研究对象,利用平行因子技术(PARAFAC)结合荧光淬灭滴定技术,分析和讨论流域内不同土地利用类型(包括林地、田地、草地)对DOM的荧光特征及与Hg~(2+)的配位作用。结果表明,不同土地利用类型土壤DOM特征差异显著,土壤DOM含量大小顺序表现为草地林地农田,而有色溶解性有机质(CDOM)含量则表现为草地农田林地。不同土地利用下土壤DOM均包含3种荧光峰:紫外区类腐殖荧光峰A、可见区类富里酸荧光峰C及海洋或陆源类腐殖质荧光峰M。PARAFAC共识别出2种组分:C1为胡敏酸物质,C2为富里酸物质。另外,3种不同土地利用类型中DOM组分荧光强度均随Hg~(2+)浓度的增强出现不同程度的荧光淬灭现象,DOM中各类荧光组分与Hg~(2+)络合常数存在差异,说明由于不同土地利用污染源的不同,DOM参与反应的官能团种类及数量的大小不同,影响了与Hg~(2+)的络合能力,导致络合常数不同。     

夏季渭河西安段溶解性有机质(DOM)的特征、分布及来源分析

通过紫外吸收光谱,三维荧光光谱结合平行因子分析(EEMs-PARAFAC)方法及主成分分析(PCA),研究了夏季渭河西安段水体中的溶解性有机质(DOM)的组成、来源,及其与水质指标的相关性.在研究区域共检出2种类别5个不同的DOM组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C2、C3、C5和1个类蛋白类荧光组分C4,5个组分具有同源性.对比分析光谱斜率S、SUVA₂₅₄、α355和DOC浓度,上游(S1—S5)和下游(S13—S17)各组分分子量和腐殖化程度接近但来源有所差异,中游(S6—S12、S18—S19)分子量和腐殖化程度最低;研究区域DOM和CDOM浓度值变化基本保持一致.通过三维光谱参数和主成分分析进行DOM源解析,内源贡献率为72.36%,外源贡献率为12.45%,累计方差贡献率为84.81%;污废水排放是组分C1、C4的主要来源,C2、C3、C5则来源于城市景观水体和湿地公园中微生物和浮游动植物的活动产生,TN与外源具有较好的相关性而TP与内源相关性较高.水质指标DO、DOC、COD、TN、TP与DOM组分有较强的相关性.在此基础上建立了多元线性回归方程,一定程度上能够利用荧光组分组成和特征反映渭河夏季的水质状况.     

不同分子量天然有机质和电解质对碳纳米管稳定性的影响

以多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)为对象,研究不同分子量分布区间天然有机物(natural organic matter,NOM)和电解质对MWNTs在水中凝聚及分散行为的影响.结果表明,低分子量(1 k Da)有机物是NOM的主要构成部分,随着分子量的增大NOM的芳香性增强.电解质投加可通过压缩双电层作用引起水中的MWNTs的凝聚,凝聚过程符合经典DLVO理论.在低电解质浓度条件下,NOM可通过空间位阻作用抑制MWNTs凝聚;且随分子量增大,NOM抑制作用越强.而在高电解质浓度条件下,高分子量(100 kDa)NOM可强化凝聚发生.不同分子量区间NOM将通过不同机制影响碳纳米材料在水中的凝聚.     

溶解性有机质对土壤镉形态及对莴笋吸收镉的影响

溶解性有机质(DOM)是陆地生态系统和水生生态系统中的一种重要的活跃的化学组分,是具有不同结构及分子量大小的有机物的连续体或混合体.它影响着环境的酸碱特性、营养物质的有效性、污染物质的环境行为特性等.DOM的浓度通常用溶解性有机碳(DOC)来衡量.     

腐殖酸与Cd~(2+)的结合特性及其影响因素

利用纳米粒度及Zeta电位仪、离子选择电极法等,研究腐殖酸与Cd~(2+)结合的荷电特性、聚集特性和结合能力,探讨pH值、离子强度和温度对腐殖酸与Cd~(2+)结合的影响规律及机制.结果表明,pH值从5.0升高到6.0时,腐殖酸与Cd~(2+)结合的Zeta电位绝对值增大,其结合的条件稳定常数和表观结合容量增大.离子强度从0.01 mol·L~(-1)增大到0.1 mol·L~(-1)时,腐殖酸与Cd~(2+)作用后Zeta电位绝对值减小而聚集性增大,导致其结合的表观结合容量减小.温度从20℃升到50℃时,腐殖酸与Cd~(2+)结合稳定性减弱,其结合的条件稳定常数减小,而表观结合容量增大.在pH为6.0、离子强度为0.01 mol·L~(-1)、温度为20℃条件下,商品腐殖酸和天然腐殖酸与Cd~(2+)结合的条件稳定常数(lg K)分别为6.34和6.31,表观结合容量分别为1.15 mmol·g~(-1)和0.94 mmol·g~(-1).     

城郊关键带土壤中溶解性有机质的光谱特性及其时空变异

溶解性有机质(DOM)作为地球关键带中物质与能量循环的重要活性组分,其与关键带中诸多重要环境过程有着密切关系.本研究以宁波樟溪流域作为城郊关键带的典型代表区域,采集土壤样品,结合紫外可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)进行特征表征,分析不同类型土壤中DOM的分布特征、影响因素和季节性变化规律.主要结果如下:林地DOC平均含量均大于耕地,其中林地秋季(15.4 mg·L~(-1))林地春季(12.5 mg·L~(-1));耕地秋季(11.9 mg·L~(-1))耕地春季(11.4 mg·L~(-1));DOM结构在紫外可见光谱下表现为耕地DOM芳香化程度(SUVA_(254))、疏水性组分(SUVA_(260))和分子量(S_R)较林地大,其中耕地秋季最为突出;三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)把土壤DOM分为5种组分,主要以富里酸类物质为主(C_1、C_3、C_5),也含有色氨酸、酪氨酸类蛋白质(C_4)和腐殖酸(C_2)等物质,其中耕地春季的腐殖化程度最大,耕地秋季比春季含有较多类蛋白质,林地较耕地含有更多的类蛋白质,林地春秋两季中DOM结构变化不大.     

羟基自由基对不同来源溶解性有机质(DOM)的氧化能力

采用总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱以及荧光激发-发射光谱(EEMs)对5种不同来源DOM与·OH的反应过程进行了表征,以考察DOM来源和类别对其与·OH反应的影响.结果表明,不同来源DOM与·OH的反应能力存在显著差异,陆源DOM比水源DOM表现出更强的反应能力.DOM与·OH的反应表现为准一级动力学,以DOC变化表征的反应速率常数kDOC与DOM的芳香碳/脂肪碳的比值(Caro/Cali)有较好的相关性,说明芳香性碳可能是·OH的优先反应位点.以光吸收参数Absave表征的衰减速率常数与kDOC也表现出良好的相关性.因来源与类别的差异,不同DOM不仅初始的EEMs存在差别,而且·OH氧化过程中EEMs的变化也表现出显著的不同.     

重金属离子对黑根霉菌生长抑制作用微量热研究

用微量热法测定了Cu~(2+),Cd~(2+),Hg~(2+),Pb~(2+)等四种重金属离子对黑根霉菌生长抑制的产热曲线,得到了黑根霉菌在不同条件下的生长速率常数k,抑制率I,半抑制浓度IC_(50)等参数。实验结果表明,抑制顺序为:Cd~(2+)>Hg~(2+)>Pb~(2+)>Cu~(2+);半抑制浓度分别为:Cd~(2+)0.8μg·ml~(-1);Hg~(2+)1.7μg·ml~（-1）;Pb~（2+）48.0μg·ml~(-1);Cu~(2+)110.0μg·ml~(-1)。     

城市地表径流胶体与溶解性有机物下渗共迁移行为

针对城市地表径流胶体与溶解性有机物(DOM)共存特性,考察下渗柱中径流胶体和DOM的出流浓度,分析进水流速、pH值、离子强度和胶体粒径变化时城市地表径流胶体与DOM的共下渗迁移行为.结果表明,径流胶体与DOM结合后,会显著促进对方向下迁移;进水流速越高,径流胶体对DOM的携带迁移越明显,两者的出流浓度越高;进水流速为10 mL·min^-1时,径流胶体和DOM的穿透曲线相对峰值浓度分别比5 mL·min^-1时提高了3.5%、8.1%;径流胶体-DOM混合溶液在pH值为6时的下渗共迁移速度最快;Na⁺存在抑制了径流胶体与DOM的下渗共迁移;共存地表径流胶体粒径越小,DOM的下渗出流时间越早、出流峰值浓度越低.     

印染废水生化出水高锰酸钾强化混凝深度处理溶解性有机物的去除特性

采用高锰酸钾预氧化,强化某印染废水生化出水铁盐混凝深度处理溶解性有机物(DOM),考察了高锰酸钾强化混凝对印染废水生化出水中DOM的去除特性并为优化混凝深度处理工艺提供理论参考.在最优投加条件下,高锰酸钾强化混凝处理提高了DOM色度的去除效果,以美国染料生产协会色度值(ADMI7.6)表征时为84%,出水ADMI7.6值较单独混凝处理降低了43%.但以溶解性有机碳(DOC)表征时去除率基本保持不变,为55%.通过XAD-8/XAD-4吸附树脂分离技术和分子量分布分析发现,高锰酸钾强化混凝处理通过有效去除疏水性和弱疏水性DOM色度降低了出水的色度.同时,出水中亲水性和小分子DOM(MW<1 kDa)较单独混凝处理分别增加了34%和15%,导致了DOM去除率以DOC表征时无显著改善.采用三维荧光光谱技术定性分析表明,引起色度的可见类富里酸和类腐殖酸物质被进一步去除使出水色度降低,此时出水中增多的小分子亲水性DOM主要为类蛋白质和富里酸物质.因此,高锰酸钾强化混凝处理过程仍需与其它能去除亲水性、小分子量DOM(MW<1 kDa)的处理工艺结合,以提高总体去除效率.     

溶解性有机质(DOM)对不同浓度卡马西平在蒙脱土上吸附行为的影响

为探究溶解性有机质(DOM)对药物和个人护理品(PPCPs)类污染物吸附过程的影响,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,以蒙脱土为介质,用商用腐殖酸(HA)制备DOM,开展吸附实验,并采用紫外-可见光吸收光谱和红外光谱表征等手段,研究了DOM对不同浓度CBZ在蒙脱土上吸附影响的差异及机制.等温吸附实验结果显示:DOM对不同浓度CBZ吸附影响方式不同.CBZ浓度较低时(0.2—1.5 mg·L~(-1)),DOM对CBZ的吸附表现为抑制作用,吸附等温线为L型;浓度较高时(5—40 mg·L~(-1))表现为由抑制转为促进作用,吸附等温线为C型.结合表征结果分析认为,CBZ浓度是影响DOM存在下CBZ吸附行为的主要因素.DOM与低浓度CBZ的结合能力弱,此时大分子量DOM与CBZ竞争有限的吸附位点,小分子量DOM与CBZ结合起到增溶作用,而DOM中以大分子量物质为主,因而DOM对CBZ的吸附抑制作用增强,形成L型吸附等温线;DOM与高浓度CBZ的结合能力较强,结合物质的分子量随CBZ浓度升高而逐渐增大,进而引起共吸附和累积吸附现象产生,在蒙脱土上形成的新的活性吸附位点,从而导致CBZ的吸附促进作用随污染物浓度的升高而增强,形成C型吸附等温线.     

哈尔滨市降雪中溶解性有机物光谱特性分析

研究雨雪中的溶解性有机物(DOM)将有利于把握其理化性质及其在生态系统中的行为和功能.本研究运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析(PARAFAC)、紫外-可见光谱技术(UV-vis),对哈尔滨市2018年3月1日降雪样品中DOM的光谱特性及来源进行解析.结果表明,降雪样品中DOM的相对分子质量较大,芳香构造程度较高,C=C不饱和双键结构较多,腐殖化程度更高,结构更复杂,芳环上含氧官能团含量较少,有机质疏水性较强;EEMs结合PRAFAC解析出3种组分,分别为类腐殖质类物质(C₁和C₂)和类色氨酸(C₃),荧光特征参数(荧光指数FI、自生源指数BIX、腐殖化系数HIX_b和新鲜指数β∶α)表明,降雪样品中DOM受陆源和生物源同时作用,腐殖化程度较高且受到陆源影响严重,自生源组分较少,新生成的DOM比例较低.     

紫色土坡耕地可溶性有机碳淋失特征

可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)在土壤-水界面的径流迁移是土壤有机碳损失的主要形式之一,其迁移损失对土壤有机碳库的源汇功能有重要的影响。为探明紫色土坡耕地DOC的径流迁移特征,利用可测壤中流的径流小区观测壤中流DOC的迁移,结合夏玉米不同生长期土壤DOC含量动态变化分析,研究紫色土壤中流DOC淋失过程与通量。结果表明,土壤DOC含量在玉米生长期逐渐增加,到抽雄期达到最大值,收获期逐渐降至最低。2009—2011年壤中流平均径流量为264 mm,占夏季径流量的68%,表明壤中流是紫色土坡耕地径流的主要形式。壤中流径流量与降雨量呈现极显著正相关性(P0.01),与降水强度相关性不显著。壤中流过程DOC质量浓度表现为先升后降再趋于稳定的趋势,且与径流速率呈极显著正相关关系(P0.01)。3年内次降雨产流事件中壤中流DOC质量浓度为1.7～4.6 mg·L~(-1),平均为3.2 mg·L~(-1)。壤中流DOC迁移负荷分别为565.5、802.1和1 090.1mg·m~(-2),平均年累积迁移负荷为819.2mg·m~(-2)。DOC淋失量在玉米不同生长时期变化较为明显,主要发生在抽雄期至成熟期,淋失总量为658.4mg·m~(-2),占年平均淋失负荷的81%,与玉米生长期土壤DOC含量变化趋势基本一致。研究结果可为调控紫色土坡耕地DOC迁移淋失及评价土壤有机碳平衡提供一定的参考和依据。