生活垃圾填埋富里酸电子转移能力与影响因素

为了研究生活垃圾填埋过程中富里酸(fulvic acids,FA)电子转移特征及其影响因素,通过紫外-可见吸收、荧光和红外光谱手段表征FA结构,使用电化学方法测定FA的电子供给能力(electron donating capacity,EDC)和电子接受能力(electron accepting capacity,EAC).结果表明,填埋初期(1—3年)FA分子量和芳香性随填埋深度增加而减小,而填埋中后期(3年)FA分子量和芳香性随填埋深度增加而增加.随着填埋深度的增加FA中羟基和羧基含量先增加后减少,碳水化合物含量持续减少.填埋初期,FA的EAC随着填埋深度的增加而增加,EDC变化趋势不明显;填埋中后期FA的EDC和EAC随填埋深度呈现先增加后减小的趋势.表层填埋垃圾中FA给电子基团起主导作用,而深层填埋垃圾中FA接受电子基团起主导作用.相关性分析显示FA分子量越小、碳水化合物含量越低、羟基含量越高,越利于FA给出电子;而FA分子量越大、羧基含量越高、碳水化合物和脂肪族含量越低,越利于FA得到电子.     

pH对洱海沉积物-上覆水溶解性有机质荧光特征影响

不同pH条件下(pH=2、4、6、8、10、12)培养洱海沉积物,利用三维荧光光谱(3DEEM)技术研究了其溶解性有机质(DOM)在培养前后荧光光谱特征变化.结果表明:①培养前,洱海沉积物DOM类富里酸荧光峰在pH(2—8)发生"红移",pH(8—12)时发生"蓝移",紫外区类富里酸(A峰)荧光强度可见区类富里酸(C峰)荧光强度,类富里酸荧光物质受pH影响不大,这与其结构复杂且不易降解有关.②培养前,洱海沉积物DOM类酪氨酸物质受pH影响较大,可见光区类酪氨酸(B1峰)荧光强度紫外区类酪氨酸(B2峰)荧光强度,这与其结构不稳定、易降解及其酚羟基解离pH范围有关.③培养后,洱海沉积物DOM可见区与紫外区类富里酸荧光强度比培养前分别降低了34.1%、32.2%,可见区与紫外区类酪氨酸荧光强度较培养前升高了57.06%、86.65%,即洱海沉积物DOM在培养后部分类富里酸物质逐渐降解为易被微生物利用的类酪氨酸物质,且在偏碱性(pH=8)环境条件下转化最为明显,沉积物DOM组成结构的转化对湖泊水污染与富营养化具有重要指示意义.     

几种原料生物炭溶解性有机质(DOM)的光谱特征研究

溶解性有机质(DOM)在全球碳循环及污染物的迁移转化过程中起着重要作用,而光谱特征能快速识别DOM的主要来源和重要特征。研究针对几种原料(苹果枝、橘子枝、花生壳、水稻秸秆、玉米秸秆)在同一热解温度下制备的生物炭,采用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱和傅里叶变换红外光谱相结合的方法对其释放的DOM光谱特征进行了研究。结果表明：秸秆类生物炭的溶解性有机碳(DOC)含量显著高于其他3种生物炭;紫外-可见光谱分析表明,5种生物炭DOM的芳香性组分含量均较少,腐殖化程度较低,亲水性组分占主导;三维荧光光谱分析表明,秸秆类生物炭DOM的荧光组分物质含量高于木质类和壳类,且各荧光组分含量占比中可溶性微生物降解产物和类胡敏酸比例最高;傅里叶变化红外光谱表明,5种生物炭DOM光谱特征相似,含有丰富的有机官能团(如羧基、酚羟基等)或半醌自由基等。     

不同光谱区间日光照射下水体成分的光致羟基自由基生成研究

本文对硝酸根、亚硝酸根、过氧化氢和可溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)等4种水体成分在不同波段的太阳光照射下羟基自由基的光化学生成情况进行了研究.结果表明,硝酸根、亚硝酸根和过氧化氢三者的光致羟基自由基生成速率(vs.光通量)与其浓度之间有良好的线性关系,说明三者的光致羟基自由基生成是三者直接光解产生羟基自由基,都为一级反应,单位浓度(mol·L~(-1))的硝酸根、亚硝酸根、过氧化氢的羟基自由基生成速率分别为13.6、2.11×10~3、2.90×10~2μmol·L~(-1)·E~(-1)·m~2;DOM的光化学过程可以产生羟基自由基,但羟基自由基生成速率与DOM浓度间不存在明显的线性关系,具体的原因可能是DOM光致羟基自由基生成可经由非过氧化氢途径(途径1,DOM直接光解)和过氧化氢途径(途径2,过氧化氢光解)两种途径生成,而高浓度DOM的存在会产生较强的滤光作用,同时也会阻断途径2中过氧化氢的生成,降低羟基自由基的生成速率;不同光谱区间的日光对4种成分的羟基自由基贡献不同,可见光区对4种组分贡献均远小于紫外区,紫外区UVA和UVB对硝酸根和过氧化氢的羟基自由基光化学生成贡献较为接近,UVA和UVB对亚硝酸根和DOM的羟基自由基光化学生成贡献存在明显差异,差异的产生由水体成分对太阳光谱的吸收性质和太阳光谱能量分布共同决定.     

pH对不同来源溶解性有机质光致生成活性物种量子产率的影响

溶解性有机质(DOM)普遍存在于地表水中,DOM吸收太阳光可生成多种光致活性物种(RPS),如激发三线态DOM(~3DOM*)、单线态氧(~1O_2)和羟基自由基(·OH)等.这些RPS对污染物的降解具有重要作用.天然水p H改变可导致DOM的粒径、官能团和分子量等变化,但p H对DOM生成RPS的影响少有研究.本文在模拟日光条件下,采用分子探针的方法测定了提取的黄海海水DOM(L-DOM)和两种购于国际腐殖酸协会的DOM(NAFA和SRHA)在p H值为4.0、7.0和9.0条件下生成~3DOM~*,~1O_2和·OH的量子产率.结果表明,3种DOM均可光致生成RPS,L-DOM生成RPS的量子产率远高于SRHA和NAFA.p H对不同来源DOM生成RPS的量子产率的影响不同,其中对L-DOM的影响最为显著.本研究有助于揭示水中有机污染物的光化学转化动力学.     

渔业养殖区藻源溶解性有机质性质特征对汞甲基化影响

溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是水生生态系统中的重要成分,能够显著影响汞的甲基化等形态变化过程.以近岸渔业养殖区藻源DOM为研究对象,运用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱技术,对其结构特征进行表征;并选取总有机碳浓度TOC_DOM=10 mg·L^-1(DOM₁₀)和TOC_DOM=50 mg·L^-1(DOM₅₀)两种水平藻源DOM提取液,分析其在不同汞浓度条件下对汞甲基化过程的影响.结果表明,藻源DOM主要由类蛋白和类腐殖质组分组成,其中前者含量较高,疏水及芳香组分含量较低;红外光谱显示藻源DOM中含有—OH、—CH₃、—CH₂、芳香性C=C等官能团.甲基化实验表明,在溶液中DOM含量相对较少时(DOM:Hg浓度比≤15625),DOM表现出抑制汞甲基化的趋势,而当溶液中DOM含量逐渐升高(DOM:Hg浓度比>15625),DOM可以显著促进水体中汞向甲基汞的转化.藻源...     

渗滤液中溶解性荧光有机物与铅的作用

采用荧光光谱和猝灭滴定实验,结合二维相关分析和区域体积积分分析,研究了生活垃圾渗滤液不同处理阶段样品中溶解性荧光有机物(DFOM)络合Pb(Ⅱ)的特性.结果显示:渗滤液中无机阴离子对Pb(Ⅱ)猝灭DFOM荧光影响较大,它们的存在致使Pb(Ⅱ)对DFOM的荧光猝灭效果不明显.在渗滤液DFOM的各种荧光基团中,Pb(Ⅱ)对类蛋白类物质的荧光猝灭效率高,而对类腐殖质物质的荧光猝灭效率低,这种猝灭特征不随渗滤液处理进行而改变;但Pb(Ⅱ)对调节池和厌氧处理中可溶性微生物降解副产物的荧光猝灭效率低而对氧化沟和MBR出水中DFOM的荧光猝灭效率高.分析结果表明,渗滤液DFOM中类蛋白物质络合Pb(Ⅱ)能力大于类腐殖质物质,经好氧生物处理后,可溶性微生物降解副产物络合Pb(Ⅱ)的能力有所提高.     

气相色谱法检测水产养殖底泥中10种羟基多氯联苯

该研究建立了气相色谱(GC-μECD)检测水产养殖底泥中10种羟基多氯联苯的方法.底泥样品经HCl(6 mol·L~(-1))调节p H值至3.0,以正己烷为提取溶剂,提取液采用固相萃取硅胶柱净化,确定了淋洗液比例及用量等参数,硅胶柱经淋洗后,用正己烷/乙酸乙酯(1∶1,V/V)洗脱,收集洗脱液经氮气吹干后进行硅烷化衍生,气相色谱法检测.研究确定淋洗液为正己烷/乙酸乙酯(98∶2,V/V),用量5 mL;方法检出限4.00μg·kg~(-1),定量限8.00μg·kg~(-1);在4.00、8.00、20.0μg·kg~(-1)的添加水平下,10种羟基多氯联苯的平均回收率为72.4%—94.0%,相对标准偏差(RSD)为1.7%—9.9%,并用于太湖水域实际水产养殖底泥中10种羟基多氯联苯检测分析.结论显示,该方法可用于水产养殖底泥中痕量羟基多氯联苯的检测.     

镉、铅胁迫对滇杨(Populus yunnanensis)幼苗生长及其光合生理的影响

为探究滇杨(Populus yunnanensis)在Cd、Pb胁迫下的生长及其光合生理反应,采用水培的方式对滇杨幼苗开展胁迫试验。结果表明,在Cd胁迫下,滇杨株高无显著变化,总根长显著降低,地径在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著增加;在Pb胁迫下,滇杨株高、总根长均显著降低,地径则在Pb浓度为50和100μmol·L~(-1)时显著增加。Cd、Pb胁迫下丙二醛含量随着胁迫浓度增加而上升,总酚含量仅在胁迫浓度为100和200μmol·L~(-1)时显著提高。200μmol·L~(-1) Cd处理、100和200μmol·L~(-1) Pb处理的叶绿素含量显著低于对照。PSⅡ最大光化学效率和PSⅡ潜在活性仅在Cd浓度为100μmol·L~(-1)时显著低于对照。在Cd胁迫下,滇杨的净光合速率随着胁迫浓度的增加而降低,而在Pb胁迫下,净光合速率则随着胁迫浓度的增加先升后降。滇杨在Cd浓度为50μmol·L~(-1)时耐受性最强,在Pb浓度为100μmol·L~(-1)时耐受性最强,滇杨对Cd的耐受性强于Pb。     

西藏帕隆藏布江流域天然水的水化学特征

帕隆藏布江是雅鲁藏布江左岸水量最大的支流.为了调查帕隆藏布江流域水体水质和水化学特征,分析了水体的常规指标,包括p H、电导率、含盐量(SAL)、总溶解固体(TDS)和溶解氧(DO)值.同时测定了水样和底泥样品中23种金属元素,Ca是水体中的主要阳离子,水体中离子的平均含量趋势符合CaMgFeKNaMnZnBaVPbCrNiAsCuCoSeHg(Mo、Ag、Sb、Tl、Cd和Be).采用《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)及地质累积指数(Igeo)分别评价了水质和底泥状况.结果表明,水体中Cu、Se、As、Zn、Cd和Pb均达到Ⅱ类及以上标准,仅Hg是潜在污染物质,Hg含量虽略高(最高达0.3μg·L~(-1)),但低于《国家生活饮用水卫生标准》(1μg·L~(-1))限量;底泥中重金属污染程度较轻,Zn、Pb、Ni、Cu和Cd几乎不存在污染,As是底泥中的主要污染物,其次为Cr.综合各项指标表明帕隆藏布江流域水体水质良好.     

径流雨水中不同分子量溶解性有机物分布及其与Cu~(2+)相互作用

为了解径流雨水中溶解性有机物的分子量分布及其与重金属离子的相互作用,采集北京南三环一处典型住宅区的径流雨水样品,采用超滤技术对样品中的DOM进行分子量分级,并采用紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱对不同分子量区间的DOM进行表征.选取径流雨水中含量较高的Cu~(2+)作为重金属离子代表,与不同分子量区间的DOM进行滴定实验,运用荧光猝灭模型拟合与Cu~(2+)络合物的条件稳定常数(KM)及结合容量(CL).实验结果表明,小于1 k Da的有机物所占比例最高,其DOC占雨水样品DOC含量的41%;各分子量DOM的化学组成无明显区别,主要为紫外类腐殖质;分子量为1—3 k Da的DOM其芳香性有机碳或含共轭不饱和双键有机物所占比例相对较高,而3—5 k Da的DOM分子其芳环上一些含氧官能团(如羰基、羟基、羧基、酯类)的取代程度较高;此外,比较不同分子量区间DOM的与Cu~(2+)络合物的条件稳定常数及结合容量,可知1—3 k Da区间的有机物条件稳定常数值最大,3—5 k Da的DOM组分拥有更大的结合容量.实验结果表明,低分子量的有机物(5 k Da)是径流雨水中DOM的主要组成部分,其更易于与Cu~(2+)结合.     

氧氟沙星和诺氟沙星的水环境光化学转化:pH值及溶解性物质的影响

在模拟日光照射下,考察了氧氟沙星和诺氟沙星在纯水和天然水中的光降解行为,结果表明,氧氟沙星和诺氟沙星的光降解随p H增加(p H=4—10)先增快后减慢,两种抗生素以两性离子形态存在时光解最快.氧氟沙星和诺氟沙星在天然水中的光降解显著慢于其在相似p H条件下(p H=8)纯水中的光降解,天然水中的溶解性物质对两种抗生素的光降解总体表现为抑制作用.以Suwannee河富里酸为例,研究了溶解性有机质(DOM)的影响机制,发现淡水中高浓度的DOM主要通过竞争光吸收抑制氧氟沙星和诺氟沙星的光解,而海水中低浓度的DOM可以通过淬灭活性物种抑制两种抗生素的光解.天然水中的金属阳离子(Ca2+和Fe3+)和NO-3分别通过配位作用和光致生成·OH影响氧氟沙星和诺氟沙星的降解.由此可见,氧氟沙星和诺氟沙星在天然水中的光化学行为依赖于水体p H值和溶解性物质的综合影响.     

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.     

半胱氨酸强化针铁矿类芬顿反应降解2,4-二氯苯酚及影响因素

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)是一种高毒性有机污染物,可对生态环境和人类健康构成严重威胁,因此,DCP降解是水环境研究关注的重点。以针铁矿为原料,在有氧避光条件下,研究了半胱氨酸强化针铁矿类芬顿反应降解DCP的反应机制,以及体系中半胱氨酸浓度、过氧化氢浓度、不同p H值和有机配体等因素对半胱氨酸强化针铁矿类芬顿反应降解2,4-二氯苯酚的影响。结果表明,半胱氨酸的加入通过促进Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),强化针铁矿类芬顿反应降解DCP。在半胱氨酸(1 mmol·L~(-1))存在时,针铁矿/过氧化氢体系对DCP的降解率提高了1.9倍,但随着半胱氨酸浓度的增加到5 mmol·L~(-1),过量半胱氨酸与体系中过氧化氢发生反应,导致DCP降解率随着半胱氨酸浓度增加而先升高后下降,其中羟基自由基是氧化降解DCP的主要活性物种。过氧化氢浓度的增加(1—10 mmol·L~(-1))能够促进类芬顿反应,提高DCP降解率,但过量的过氧化氢会消耗体系中的半胱氨酸,使DCP降解率下降。在不同p H(3、4、5、7)条件下,DCP降解率随p H值升高而下降,在p H=3时DCP降解率最大,为80.3%。另外考察了水体中不同有机配体对DCP降解的影响,结果表明腐殖酸和草酸对DCP的降解均起到了促进作用,而柠檬酸则表现出对DCP降解的抑制作用。该研究结果对实现水体高效降解DCP污染具有重要的理论指导意义。     

海水养殖区排水中溶解性有机质的光化学研究

本研究通过光化学实验考察了莱州湾海水养殖区排水中溶解性有机质的光化学性质,并分析了排水中溶解性有机质的紫外可见吸收光谱和荧光光谱随养殖时期的变化.结果表明养殖排水中溶解性有机质光致生成活性物种如3DOM*、1O2和·OH的速率分别处于10-9(mol·L~(-1)·s~(-1))、10-9(mol·L~(-1)·s~(-1))和10~(-1)3(mol·L~(-1)·s~(-1))的量级,并随养殖时期表现出一定的规律性,即退潮阶段大于涨潮阶段,养殖间歇期大于养殖作业期.光谱分析表明,类蛋白荧光峰是养殖作业期内的优势荧光峰,其在溶解性有机质组成中的贡献随养殖排水累积汇入呈逐渐增加的趋势,这与养殖活动中排放的残余饵料和养殖排泄物等有关.与养殖作业期相比,类腐殖质荧光峰在养殖间歇期溶解性有机质中贡献相对较大,可能与养殖池沉积物的扰动释放有关.     

猪场废水中24种抗生素同时检测方法优化

采用优化固相萃取-液相色谱-串联质谱同步检测养猪废水中24种抗生素的.水样用1 mol·L~(-1)盐酸调节p H值至3.5—4.0,流经Oasis HLB固相萃取柱富集后再用甲醇和乙酸乙酯(V∶V=1∶1)进行洗脱.以Agilent eclipse plus C_(18)色谱柱为分离柱,以0.1%甲酸水溶液和乙腈为流动相进行梯度洗脱,采用电喷雾正离子源,多反应监测模式检测.24种抗生素的检出限(S/N=3)在0.03—3.00μg·L~(-1)之间.进一步以不同养猪场废水进行实际样品测定,四环素类、大环内酯类、β-内酰胺类、喹诺酮类、磺胺类等5大类抗生素均有检出,土霉素、替米考星和磺胺甲嘧啶等3种抗生素为主要污染抗生素,最高浓度可达147.10、107.83、100.20μg·L~(-1),磺胺甲噻二唑及去甲基金霉素均未检出.本研究建立了快速准确的同步分析5大类24种抗生素的分析方法.     

一种检测2'-甲基-6'-乙基-2-氯乙酰苯胺水解酶活性的方法

建立了一种快速测定Delftia acidovorans T3-6菌株2'-甲基-6'-乙基-2-氯乙酰苯胺(CMEPA)水解酶活性的方法。在20 mmol·L~(-1)Tris-HCl(p H值为7.0)缓冲液中,10~50μmol·L~(-1)的CMEPA水解产物2-甲基-6-乙基苯胺(MEA)在铁氰化钾催化下与4-氨基安替比林反应生成紫红色物质,该物质在535 nm处的吸光度(y)与MEA浓度(x)呈正相关(y=0.014 6x-0.005 4,R2=0.998 8)。底物CMEPA、十二烷基硫酸钠(SDS)、甲醇等有机试剂以及1 mmol·L~(-1)金属离子对显色反应无显著影响,温度和p H值对显色反应影响显著。4-氨基安替比林显色法对菌株T3-6粗酶液酶活性的测定结果与二氯甲烷萃取-紫外分光光度法无显著差异。该方法也适用于其他苯胺苯酚类衍生物的测定。     

基于三维荧光和二维相关光谱的城市河流溶解性有机质组成及其空间分异特征

采用三维荧光-平行因子及二维相关光谱,研究城市河流溶解性有机质(DOM)组成及变动。以沈阳市城市河流——蒲河为研究对象,采集清洁区河段、工业区河段和生活区河段上覆水,检测DOM三维荧光光谱。荧光指数、自生源指数和腐殖化指数分析结果表明,蒲河DOM以内源为主,而工业区和生活区河段同时受外源影响,腐殖化程度较弱。采用平行因子提取类富里酸(C1和C2)、类胡敏酸(C3)、类色氨酸(C4和C6)和酚类物质(C5)6个DOM荧光组分,蒲河DOM以类富里酸(37.91%～43.82%)和类色氨酸(23.64%～33.60%)为主。清洁区河段各组分含量小于生活区和工业区河段。二维相关光谱分析表明,工业区河段类色氨酸含量变化幅度比类富里酸大,生活区河段变化规律与工业区河段相同,而清洁区河段相反,这表明工业区和生活区河段有大量生活污水和工业废水汇入。基于主成分分析(PCA)结果,C1～C5为影响DOM的主要因子(55.15%),工业区河段点位得分最高,其次为生活区河段,清洁区河段最小,表明工业区和生活区河段深受人类活动影响,而清洁区河段受人类影响较弱。     

亚硝酸盐存在下4-氯酚在硫酸根自由基高级氧化工艺中的转化及硝基氯酚的生成

硫酸根自由基(SO_4~(·-))高级氧化工艺(SR-AOPs)被广泛应用于土壤和地下水污染修复,然而其使用过程中生成的有毒有害副产物尚未引起重视.本研究以热活化过硫酸盐(PS)为反应体系,考察亚硝酸盐(NO~-_2)对4-氯酚(4CP)转化和产物生成的影响.色谱-质谱联用分析表明, SO_4~(·-)可介导亚硝态氮掺入4CP分子结构,生成4-氯-2-硝基酚(4C2NP).4C2NP的生成是4CP酚氧自由基(ClPhO~·)与二氧化氮自由基(NO_2~·)相互耦合的结果.在50μmol·L~(-1) 4CP、 2 mmol·L~(-1) PS、溶液pH 7.0、加热温度50℃、NO~-_2浓度50—400μmol·L~(-1)条件下,4C2NP产率介于57.9%—91.8%之间.在中性pH条件下,4C2NP在热活化PS体系中可发生进一步转化.增加NO~-_2浓度稍微抑制了4CP的转化,却显著提高了4C2NP的产率.Suwannee河富里酸(SRFA)的存在缓减了4CP的转化,但4CP转化生成4C2NP仍然是其消亡的主要途径.结果说明,在NO~-_2存在下,采用SR-AOPs处理氯酚可生成具有"三致"效应的硝基氯酚,必须引起足够重视.     

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.