沉积物与土壤有机质化学发光分析技术研究

文章提出了一种新的快速、现场分析沉积物和土壤中有机质含量以及组成特征的方法。该方法的提出建立在臭氧与沉积物和土壤中有机质发生氧化反应过程中会产生化学发光现象基础上。研究发现,不同沉积物和土壤样品由于组成结构不同,所产生的化学发光动力学曲线具有明显特异性差异。利用这种差异,通过原理试验样机所获取的样品化学发光动力学曲线,文章针对沉积物和土壤中有机质进行了初步的定量、定性含量研究,并结合现有检测方法,验证了臭氧氧化发光分析方法分析沉积物和土壤中有机质的可行性。根据实验中得到的不同沉积物和土壤样品化学发光动力学曲线具有很大信息差异的现象,进一步提出了建立沉积物和土壤中有机质特征编码"有机质指纹"的概念。     

南海东北部上层沉积物有机碳的沉积特征

南海北部拥有陆架?陆坡体系中最不稳定的峡谷群沉积环境,不仅是海洋有机碳沉积区域,更是陆架和深海之间物质传输的通道。于2019年和2020年分别采集一统峡谷和东沙群岛海域陆坡的上层沉积物样品（0～30 cm）,研究其有机碳含量和红外光谱吸收强度的垂直分布特征,探讨陆坡环境有机碳的迁移和沉积规律。结果表明,一统峡谷上层沉积物中有机碳含量由坡上、坡中至坡下逐渐降低,依次为1.14%～2.02%、1.01%～1.46%和0.60%～2.15%;东沙群岛海域陆坡上层沉积物中有机碳含量为0.52%～1.35%;4个站位有机碳的垂直变化不具有相似性。研究区域上层沉积物中有机物的红外光谱吸收呈现500～1500 /cm、2300～2500 /cm和3400～4000 /cm 3个集中出峰区;一统峡谷坡上沉积物中有机物红外光谱吸收特征与坡下相近,吸收强度均随深度增加而降低,坡中沉积物中有机物红外光谱吸收强度随深度变化不显著;东沙群岛海域沉积物中有机官能团的红外吸收率在中间层次出现突然增加的现象。研究区域峡谷沉积物中有机物主要由相邻峡谷坡上通过滑坡碎屑流直接运移到坡下,在坡中难以稳定存留;坡中沉积物中有机物被不断扰动而上下混合,其组成的垂直分布较为均匀。     

臭氧预氧化对城市污水二级出水可生化性的影响

以臭氧预氧化强化后续曝气生物滤池对城市污水二级出水中难降解有机物净化效率为目的,研究了臭氧预氧化对二级出水可生化性的影响。臭氧投量为10mg/L、接触时间为4min时,臭氧氧化对COD和TOC去除率分别达到25.7%和16.5%;臭氧氧化使二级出水的生物可降解有机碳(BDOC)值提高为原来的2.45倍;臭氧氧化使二级出水中有机物的分子量分布发生了明显的变化:大分子有机物比例减少,小分子有机物比例增加,使分子量小于1kDalton的有机物的比例由原来的52.9%提高到72.6%;通过UV254值变化可知,臭氧氧化能将大多数含有C=C、C=O双键等活性基团破坏;臭氧氧化后,GC/MS检测到的有机物种类和数量明显增多,氧化前后烷烃种类明显增多,而环状结构、羧酸和醇类化合物明显减少。     

东海泥质区中木质素的分布特征及其指示意义

以东海近岸泥质区和济州岛西南泥质区表层沉积物的木质素含量(Λ8)及其特征参数为主要指针,结合总有机碳(TOC)、总氮(TN)和C/N,分析比较两地区的物质来源,特别是陆源有机物的迁移埋藏。结果表明:近岸泥质区沉积物中陆源有机物占主导,集中体现在该区Λ8与TOC有类似的分布特征,而台湾暖流和东海沿岸流的相互作用是其主要影响因素。济州岛西南泥质区,陆源有机物的贡献相对较小且有较高的氧化降解程度,这与其距离木质素母源较远相吻合。     

呼伦湖表层沉积物有机质的释放效应分析

沉积物有机质是湖泊物质循环的重要组成部分之一,研究沉积物有机质的赋存和迁移转化特征对于湖泊生态保护具有重要意义.以位于我国寒旱区的蒙新湖区典型代表湖泊——呼伦湖为例,利用连续提取法、三维荧光激发发射矩阵光谱-平行因子法（EEMs-PARAFAC）和碳稳定同位素（δ13C）、碳氮比值（C/N）指标测定,并结合室内模拟试验,研究了呼伦湖表层沉积物有机质的赋存特征、释放效应及影响因素.结果表明:①呼伦湖表层沉积物有机质含量在26.67~38.09 g/kg之间,其主要组分为胡敏素（HM）,HM占沉积物有机质的相对比例为74.1%.沉积物有机质主要来自于陆源,陆源相对贡献率在80%左右.②沉积物室内静态释放模拟试验结果表明,沉积物有机质释放会导致上覆水中溶解性有机质（DOM）浓度和组分均发生改变,上覆水中溶解性有机碳（DOC）浓度由30.85 mg/L升至37.57 mg/L,类腐殖质组分所占比例升高.沉积物有机质释放还导致上覆水中氮磷浓度升高,其中溶解性总氮（DTN）和溶解性总磷（DTP）的浓度分别升高了0.89和0.16 mg/L.③近年来,呼伦湖流域温度升高,导致呼伦湖沉积物有机质的释放效应增强.研究显示,虽然呼伦湖沉积物有机质主要以难降解组分为主,但是其释放效应对水体碳、氮、磷浓度的影响仍然不容忽视.      

长江口崇明东滩海三棱藨草对沉积物有机碳库的贡献研究

湿地植被通过光合作用、埋藏分解等方式将有机碳输送至沉积物中,为了探究植被对于湿地沉积物有机碳库的贡献率,本文使用埋管与长石粉样方两种手段,以崇明东滩为例,定量估算了海三棱藨草植被对潮滩沉积物有机碳库的贡献率.埋管研究显示,不同温度下死亡植被分解输入和沉积物呼吸降解过程的差异是造成沉积物中冬夏两季有机碳含量差异明显的主要原因.冬末时节埋管沉积物有机碳平均含量为5.72mg·g-1,碳库呈"积累"状态;夏季含量减少为4.89 mg·g-1,碳库呈"亏损"状态.海三棱藨草死亡、倒伏和掩埋,使得沉积物有机碳含量剖面出现显著分层,埋管样品中分层间隔为10 cm左右,与长石粉样方测研究区域当年沉积速率相对应(11.6 cm·a-1:2012年8月28日—2013年9月2日).沉积物有机碳含量与δ13C值的显著负相关性(p0.01)表明,植被输入有机碳的累积和降解是沉积物碳库动态变化的主要因素.忽略有机质降解中碳的分馏作用下,根据碳同位素质量平衡混合模型,计算得出春夏季植被有机碳净输入为0.65 mg·g-1,约占沉积物有机碳库含量的7.35%,秋冬季节植被有机碳净输入为2.06 mg·g-1,约为占有机碳库含量的31.20%.     

水库热分层期沉积物中有机物特性及对好氧反硝化细菌脱氮的影响

本研究以水源水库热分层期沉积物中有机物为研究对象,在分析其相对分子质量分布和有机物荧光特性的基础上,探究了沉积物中有机物为碳源时,好氧反硝化细菌的脱氮效能、细菌生长及碳去除性能.结果表明：①水源水库在热分层期,沉积物中相对分子质量>100×10³的有机物所占比例较高;同时相比于不同月有机物的相对分子质量分布,7月时沉积物中相对分子质量大的有机物所占的比例最低（44.62%）,显示出较小的相对分子质量;②水源水库沉积物中有机物由陆地类腐殖质组分C1（250 nm,425 nm）、类色氨酸和氨基酸物质C2（230 nm/280 nm,322 nm）和传统微生物类腐殖质混合物C3（250 nm,340 nm）所组成,其中色氨酸和氨基酸类的物质（组分C2）所占比例较高,同时在7月时显示出较大的总荧光强度;③好氧反硝化过程中,5月有机物显示出较好的作为电子供体的特征,而7月的有机物却表现出较好的作为能源物质的性能,同时使得好氧反硝化细菌WGX-9显示出较高的氮去除特性;④相比于天然有机物、藻类有机物和实际水源水库水,沉积物中有机物作为碳源时可以较好地促进菌株WGX-9的好氧反硝化脱氮效能.本文阐明了水源水库热分层期沉积物中有机物特性及对好氧反硝化细菌的影响,将为微污染水体氮污染控制工程提供依据.     

臭氧氧化自来水生物稳定性研究

采用可同化有机碳研究某石化地区臭氧氧化自来水的生物稳定性。结果表明,地下水原水ＡＯＣ含量为４１３μｇ／Ｌ,不仅有生物稳定性,水源遭到有机物污染。     

崇明东滩海三棱藨草生长期沉积物有机碳含量变化

对长江口崇明东滩(CM-S)海三棱藤草(Scirpus mariqueter)生长期(4～12月)柱样沉积物有机碳含量及变化分析,发现柱样沉积物有机碳含量与温度、海三棱蔗草地上生物量呈显著负相关(p＜0.05).在陆源沉降、温度和海三棱藤草生长、死亡等因素的共同作用下,崇明东滩沉积物有机碳库随时间推移呈明显的"盈""亏"变化.夏季是潮滩沉积物有机碳库的"碳亏"期,秋季9月起,海三棱蔗草死亡分解使得有机碳在沉积物中累积,沉积物碳库进入"碳盈"期.可见死亡倒伏的海三棱藤草是潮滩盐沼带沉积物有机碳库的主要碳源,海三棱蔗草在生长期中通过光合作用所固定的大气碳素在生长末期输送补偿入沉积物有机碳库中.     

淤泥沉积物中有机碳的环境意义

该文讨论了广泛存在的沉积物"淤泥"中有机碳形态特征、环境指示功能和几种主要的环境效应。有机碳形态主要分为游离态和有机矿质结合态,根据不同的方法可细分为轻组、重组有机碳和颗粒有机碳等。天然沉积的淤泥中,总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)和有机碳同位素(δ13Corg)组成能够反映古气候、原始生产力水平与区域生物量变化等环境信息。不同地表水体和海洋淤泥沉积物中的有机碳因水动力条件和O2浓度的变化导致的分解矿化会引发水体富营养化和重金属等污染物释放等环境问题。最后,从淤泥沉积埋藏的角度提出在淤泥演化为黏土弱透水层的过程中有机碳参与的复杂水岩相互作用和沉积物颗粒团聚作用对地下水环境可能产生的影响,提供新的研究思路。