沈阳市黑臭水体溶解性有机物组分及其光学特征

以沈阳市5条黑臭水体作为研究对象,其中支流I和支流II为重度黑臭,支流III、IV和V为轻度黑臭。运用三维荧光光谱结合平行因子方法对黑臭水体中水溶性有机物(DOM)组分进行了表征,并通过与光谱数据相结合的方法,建立了DOM各组分最大荧光强度(F_(max))与归一化遥感反射率的一元线性回归方程。三维荧光分析结果显示,DOM分为2个类别3种不同组分,分别为类蛋白荧光组分C1(235nm/360nm)、类腐殖质荧光组分C2(220nm/430nm)和C3(255nm/520nm)。水体光谱分析结果表明:在250～800 nm处,有色可溶性有机物吸收系数(a_g)、总悬浮物吸收系数(a_p)曲线均随着波长的增大逐渐减小,空间变化特征明显;在特征波长440 nm处,轻度黑臭水体的有色可溶性有机物吸收系数总体上大于重度黑臭水体,重度黑臭水体总悬浮物吸收系数总体大于轻度黑臭水体。与正常水体相比,在可见光波段,沈阳市黑臭水体遥感反射率普遍较低,出现3个反射峰和1个反射谷。但支流I与其他黑臭水体不同,表面呈白灰色,导致其遥感反射率(R_(rs))呈现与正常水体类似的明显的波峰和波谷,是一类特殊的黑臭水体。线性回归分析表明,由归一化遥感反射率比值R_(688)/R_(555)与DOM组分最大荧光强度所建立的线性模型估算精度最理想。R_(688)/R_(555)与轻度黑臭水体DOM组分F_(max)的拟合程度好于重度黑臭水体。进一步研究表明,R_(688)/R_(555)与色氨酸类物质拟合程度较好,与腐殖质类物质没有明显的线性关系。     

多元统计分析研究不同物料堆肥富里酸紫外吸收光谱特性

应用紫外见光吸收光谱研究不同堆肥物料中富里酸(FA)的结构及腐殖化程度。采集9种不同物料的堆肥样本,分析FA紫外光谱特性,提取紫外特征参数并结合多元统计分析方法进行研究。结果表明:紫外特征参数之间相关性显著(E_2/E_4、E_(250)/E_(365)和E_(300)/E_(400)除外);选取相关性强的6个特征指标进行聚类分析和投影寻踪分析。2个结果基本一致,可根据腐殖化程度将9种不同来源堆肥样本由高到低分为4类:杂草,鸦粪、枯枝和猪粪,果蔬、秸秆和生活,沼渣和厨余。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明:暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L~(-1),为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L~(-1))的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为-154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为-190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(-200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循"定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥"十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

Fenton法降解垃圾渗滤液中的溶解性有机质

垃圾渗滤液是一种高浓度难降解废水,含有大量有毒物质和溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM),可生化性差。Fenton试剂(Fe~(2+)+H_2O_2)能产生活性极强的羟基自由基(·OH),能快速氧化渗滤液中DOM和微量有机物质。本研究采用Fenton法处理垃圾渗滤液,结果表明,在优化的处理条件下,渗滤液COD和TOC去除率分别为65%和42%,其中混凝作用去除的COD和TOC分别为20%和21%。进一步通过紫外可见光谱扫描、SUVA_(254)、E_3/E_4等指标评价,发现Fenton法可以有效降低渗滤液中的DOM含量,大分子有机物的含量明显减少,而分子量小的有机物含量相对增加,反应体系中溶解性有机物分子量随着反应的进行而降低,腐殖化程度降低。利用GC-MS定性出渗滤液原液中47种有机物,该类有机物在Fenton反应后上清液中未再检出,但5种物质(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、植酮、角鲨烯、麥角甾烷醇和二氢胆固醇)在沉淀的铁泥中检出。研究发现不同p H值、H_2O_2和Fe~(2+)浓度条件下,残留的COD与DOM、TOC和UV_(254)存在显著的相关关系(R20.9)。本研究结果为改进垃圾渗滤液处理工艺和探索DOM在Fenton过程中的降解行为提供科学依据。     

全国地级及以上城市建成区黑臭水体的分布、存在问题及对策建议

从全国地级及以上城市、36个重点城市(直辖市、省会城市、计划单列市)和长江经济带地级及以上城市3个层面对我国城市建成区黑臭水体分布现状进行了统计分析。结果表明,截至2017年10月,全国地级及以上城市建成区黑臭水体共计2 100个,其中:66.2%为轻度黑臭;60%分布在广东、安徽、湖南、山东、江苏、湖北、河南和四川8省;36个重点城市的黑臭水体一半以上分布在广州、深圳、长春、上海和北京5市。通过全国30个省(自治区、直辖市)共计70个地级及以上城市的993个黑臭水体的现场督查结果可知,黑臭水体治理中存在的主要问题为控源截污不到位、垃圾收集转运处理处置措施不到位、内源污染未得到有效解决。针对治理中的主要问题从顶层设计、管网建设、底泥治理等方面提出了对策建议,为后期黑臭水体的治理提供指导。     

基于三维荧光光谱技术解析不同微生物法净化黑臭水体的效果

应用曝气、菌剂+曝气、生物促生剂+曝气、菌剂+生物促生剂+曝气4种微生物技术净化黑臭水体,分别考察了进水中溶解性有机物(DOM)的特征和来源及出水中DOM的特征和效果,采用三维荧光(EEM)光谱技术与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方式对进出水DOM进行了分析。结果表明,不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异,经过菌剂和生物促生剂联合处理之后,对类腐殖质等难降解物质削减效果最好。FI、HIX和BIX指数分析表明各处理水样中的DOM整体处于较强的自生源特征。利用主成分分析法(PCA)对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量研究发现:第1主成分表现为陆源类腐殖质和生物源类腐殖质共存的现象,对水体中DOM的贡献率为54.98%;第2主成分反映了以微生物代谢过程为代表的内源污染,对水体中DOM的贡献率为26.56%。因此,利用三维荧光分析能够较好的反映水中DOM的去除情况,易于实时在线监测,对黑臭水治理具有重要意义。     

乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的荧光及紫外光谱研究

运用紫外可见光吸收光谱与荧光光谱研究乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的来源、结构及腐殖化程度。r_(A，C)、HIX、SUVA₂₈₀和SUVA₂₅₄等被用于表征DOM的腐殖化程度和芳香构化程度及结构，f_450/500用于指示DOM的来源。研究结果表明：腐殖化程度最高的点为湖泊东部的W4样点，腐殖化程度最低的为总排干影响区域的W1样点。E_253/203表明湖泊入口处沉积物孔隙水中有机质主要为不可取代的芳香环结构。荧光指数f_450/500为1.57～1.82之间。总体而言，f_450/500的值更接近于1.6，处于2个端源中间，说明乌梁素海DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入。相关分析的结果表明， DOM的不同来源对其腐殖化程度产生影响。随着腐殖化值的增大，DOM的来源由生物源向陆源过渡。     

紫外光助臭氧化处理活性艳红K-2BP废水研究

以 30 0W高压汞灯为光源 ,研究了紫外光联合臭氧化、单纯臭氧氧化及单纯紫外光照处理 4 0 0mg/L的活性艳红K 2BP废水的可行性。结果表明 :光催化臭氧化可加速有机物的矿化。在同样时间条件下 ,三者氧化能力由大至小为 :UV/O3 >单独O3 >单独UV。运用TOC、紫外 可见光谱 (UV Vis)、毛细管电泳 (CE)等分析技术初步探讨了紫外光催化臭氧化活性艳红K 2BP溶液的降解效果及降解机理。     

沉积物中溶解性有机质的垂直分布光谱特性

采用紫外光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)方法对瀛湖沉积物中溶解有机质(dissolved organic matters,DOM)垂直分布的光谱特性进行了分析,利用荧光指数(fluorescence index,FI)、腐殖化指数(humification index,HIX)和生物源指数(biological index,BIX)解析了沉积物中DOM荧光组分、空间分布特征和来源。紫外光谱结果表明:瀛湖沉积物的UV254值在0.14~0.30之间,最大值出现在深度10~11 cm处,深层(20 cm以下深度)沉积物UV254值趋于稳定。A250/A365比值在3.69~9.98之间,均值为5.36,表明瀛湖沉积物DOM以富里酸为主。三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明:沉积物DOM包含3类4个荧光组分,即类腐殖质组分(C1和C2)、类蛋白组分(C3和C4),其中,类腐殖质组分的荧光强度约占全部组分荧光强度的60.7%;随着深度的增加,3个采样点的类蛋白质组分(C3和C4)的荧光强度均呈现下降趋势。FI、HIX和BIX都表明瀛湖沉积物DOM的来源主要是由沉积物中自生微生物活动产生。其中,FI在1.73~2.10范围内,BIX处于0.72~0.96范围内,HIX在1.39~4.72范围内。     

城市黑臭水体遥感监测关键技术研究进展

城市黑臭水体泛滥是公众极为关切的城市环境问题,对其进行实时监测更是《水污染防治行动计划》的国家战略需求。遥感技术在生态环境监测领域表现出了不可替代的优势,可实现业务化大面积监测,而目前的研究主要集中在基于物理化学过程的黑臭水体监测技术方面,利用遥感技术监测黑臭水体的研究相对较少。在分析黑臭水体的实测光学性质和影像表观特征的基础上,重点归纳了黑臭水体遥感识别模型构建的研究进展,主要包括光学阈值法、基于典型遥感水质指标的识别法和色度法,并对未来黑臭水体遥感研究趋势进行了展望。     

造纸工业园区污水处理厂溶解性有机物迁移转化规律

在对某造纸工业园区污水处理厂污染物变化规律分析的基础上,采用UV-vis光谱、凝胶色谱和三维荧光等指纹图谱手段对溶解性有机物(DOM)特性进行表征。结果表明,该工业园区污水处理厂能够有效去除以造纸废水为主的混合污水中的有机污染物。UV-vis光谱和凝胶色谱分析表明:水解酸化可将大分子有机物分解成小分子,腐殖化程度降低;高级氧化深度处理后小分子物质所占比例明显增加。三维荧光光谱结果表明,DOM中主要的荧光物质包括色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质、类腐殖酸、类富里酸物质和酪氨酸类蛋白质。水解酸化可以提高芳香族类蛋白质、类腐殖酸和类富里酸的含量。高级氧化则能有效降低类蛋白质和类腐殖酸物质的含量。     

吹扫捕集-GC/MS法测定南宁市竹排冲黑臭河道水体嗅味物质

利用吹扫捕集-GC/MS法对引起南宁市竹排冲河道水体黑臭的嗅味物质进行检测分析。结果表明,导致竹排冲水体黑臭的嗅味物质主要为苯系物、硫类化合物和氯苯类化合物,其中甲硫醚(相对含量1.70%)、二甲基二硫醚(相对含量3.19%)、甲基丙基二硫醚(相对含量6.11%)等挥发性有机物为竹排冲水体中的主要致嗅物质,是竹排冲水体嗅味产生的主要原因。     

黑臭水体沉积物中耗氧指标的垂向分布特征及其耗氧能力研究

恢复溶解氧是黑臭水体治理的核心目标,内源沉积物的治理是黑臭水体整治的重要内容。但是黑臭水体沉积物耗氧能力的研究相对较少。以成都市两段黑臭水体为研究对象,分析了其沉积物中烧失量(LOI)、酸性挥发硫(AVS)、亚铁、氨氮等典型耗氧指标的垂向分布特征,研究了沉积物的耗氧能力。结果表明:黑臭水体沉积物中氨氮基本随深度的增加而升高;亚铁与深度的关系不明显;AVS大体表现出随深度增加先升高后降低的趋势;LOI大体呈现随深度增加先降低后升高的趋势。沉积物30min和24h的单位干泥耗氧量均与亚铁、LOI呈极显著正相关,是影响沉积物耗氧能力的最主要影响因子。因此,针对黑臭水体的治理,首先应该控制LOI和亚铁。     

碳素纤维生态基技术对城市黑臭水体的修复效果

以碳素纤维(carbon fiber,CF)生态基为载体,处理南宁市朝阳溪黑臭河水,考察CF生态基在黑臭水体中的挂膜情况及其对污染物的去除效果。结果表明,CF生态基对污水中悬浮物有较强的吸附能力,在24 h内,CF实验组的浊度由原来的47.32 NTU降低为13.78 NTU;CF生态基生物亲和力强,易于挂膜,在黑臭水体中10 d内能形成较成熟的生物膜;在没有曝气情况下,CF生态基挂膜后对COD、TP、NH3-N和TN去除率分别达到76.00%、54.34%、90.73%和55.13%,是一种较有效的改善城市黑臭水体生态材料。     

城市生活垃圾填埋初期有机质演化规律研究

为阐明生活垃圾填埋初期有机质演化规律,于填埋场打井采集填埋1～3年3个不同时期垃圾样品,用水浸提制备水溶性有机物(DOM)。采用红外光谱、同步荧光光谱及紫外光谱,对浸提液中DOM的结构和演化特征进行了研究。结果显示,生活垃圾中含有脂肪类、蛋白类、糖类及木质素类物质,在填埋初期,有机质中的脂肪类、蛋白质类、糖类及木质素类物质均发生了降解,羧基、氨类及水溶性芳香结构物质减少,DOM分子量降低。研究结果表明,垃圾填埋初期有机质以降解为主。     

华北农村水环境污染评价及源解析

近年来,国家相继发布多项重要文件要求整治农村人居环境、建设美丽乡村,但当前针对农村水环境问题研究相对较少,制约了农村环境治理工作开展。选取华北某镇农村河道坑塘,评价农村水环境污染水平、生态风险并进行污染溯源。结果表明,57处调查点位中有1处水体黑臭,但有多处调查点位水体溶解氧在2～3 mg·L^-1、透明度在25～35 cm、氨氮在8～15 mg·L^-1,接近黑臭阈值。仅有约9%的水体全部水质指标均能满足地表水V类要求(检测指标为18项),超标指标主要为pH、COD_Mn、BOD、氨氮、总磷、总氮、粪大肠菌群等8项。底泥总磷、总氮标准指数分别处于中度、重度污染状态,营养盐综合指数属于重度污染状态。底泥存在不同程度的重金属富集,铜、锌、汞、镉、铬、铅、砷、镍等8项重金属的平均浓度是天津土壤背景值的0.45～2.73倍。汞的地累积指数平均值为0.64,为轻度污染;铜、锌、镉、铬、铅、砷、镍等其他7项重金属为清洁状态。汞的潜在生态风险指数约110,为较高生态危害;其他7项重金属生态风险指数均小于80,为轻微生态危害。综合Pears...     

典型南方水源溶解性有机物荧光特性变化与去除

于2014年4—9月,研究我国一典型南方水源溶解性有机物(DOM)的荧光特性变化与去除情况,同时分析了DOM荧光组分与三氯乙醛生成势(CHFP)的相关性。结果表明,该水源DOM主要以芳香性蛋白质类物质组成,溶解性微生物代谢产物类物质、富里酸类物质和腐殖酸类物质含量逐渐增加;5个荧光区域的积分体积(ΦⅠ,n、ΦⅡ,n、ΦⅢ,n、ΦⅣ,n和ΦⅤ,n)所占总体积(ΦT,n)平均比例依次为:13.55%、27.53%、25.00%、16.02%和17.91%;原水DOM的CHFP范围为27.06~81.20μg/L,平均值为46.60μg/L,三氯乙醛(CH)前体物含量与水体中溶解性微生物代谢产物类物质相关性最好;与常规处理工艺相比,O3/BAC深度处理工艺对于溶解性微生物代谢产物类物质的去除率大幅提高,更有利于CH的控制。     

Fenton试剂对富营养化湖水黑臭的氧化降解作用

通过室内实验,研究Fenton试剂对富营养化水体黑臭物质氧化降解作用。实验结果表明,在黑臭的富营养化水中投加Fenton试剂20 min后,水体臭味明显降低,90 min后水体臭味全部消除;水体浊度、色度有显著改善,水体浊度、色度去除率分别达73.73%和93.11%,显著高于对照组的53.4%和22%;水体溶解氧量显著提高;水体的pH值保持在7左右。鱼类毒理实验结果表明,最佳剂量的Fenton试剂对实验鱼类无急性毒性作用。     

曝气对黑臭河道污染物释放的影响

利用黑臭河道模拟装置,对比研究了在静置和人工曝气2种方式下底泥污染释放特征及对上覆水水质的影响。结果表明,与静置释放相比,人工曝气促使实验前期底泥污染物快速释放,使得上覆水体中的各项污染物指标上升;随着水体中DO浓度的增加,硝化细菌、嗜磷菌等好氧细菌的活性增强,水体中的COD、氨氮、TN和TP得到降解或转化,浓度快速下降。实验期内,人工曝气底泥中TN、TP的平均释放速率分别为:-0.11 g/(m2·d)和-0.02 g/(m2·d),并且TP由最初的0.96 mg/L降到最终的0.48 mg/L,去除率达到50.00%。人工曝气在前期对水体中各污染指标有升高的影响,但增加了水体中的DO浓度,可以有效地抑制底泥中氮和磷的释放,对水体有机污染物、TN及TP有一定的削减作用,因此,该技术适合黑臭河道的水体修复。     

管网末梢水中DOM分布特征及影响因素

为探明长期运行的供水管网末梢出水的溶解性有机物(DOM)分布特征及影响因素,采用三维荧光技术结合平行因子分析法(PARAFAC)对西北某高校管网水质进行了研究,并利用荧光区域积分(FRI)法得到各类DOM占比,通过实验揭示了加氯与DOM的相互关系。结果表明:该区域管网水中DOM主要为溶解性微生物副产物(SMP)、富里酸类(fulvic acid-like)和腐殖酸类(humic acid-like)有机物;DOM平均相对浓度约为2.0×106AU·nm2,其中类蛋白有机物较少,SMP占30%~34%、富里酸类占23%~25%、腐殖酸类占25%~28%;铸铁管出水中SMP总量(80 643 AU·nm2)和占比(34%)比不锈钢管出水中的SMP总量(72 420 AU·nm2)和占比(30%)有所升高;加氯对腐殖质类有机物具有一定的去除效果,且在前10 min内去除率最高。研究结果可为供水管网水质维护和加氯机制提供理论依据。