太湖北部水体溶解性氨基酸分布特征及其环境意义

为探讨溶解性氨基酸(DAAs)在太湖水体中作为指示有机质来源及降解特征生物标记物的可能性,对太湖北部不同水域2种分子量级(胶体态:1kDa~0.5mm;真溶解态:<1kDa)的DAAs的空间分布、分子量分布、组成变化及对DOM的相对贡献等方面进行了调查研究.结果表明,太湖水体DAAs大多数以真溶解态存在,平均占DAAs的90%.不同湖区DAAs的含量及分子量组成不同,梅梁湾污染河口区、中心区、湾口区及太湖湖心区DAAs的含量分别为14.5, 34.7, 59.8, 24.0nmol/L,其中真溶解态的比例分别为94%, 88%, 89%及90%. DAAs的空间分布说明太湖的浮游生物内源是太湖DAAs的主要来源.组氨酸、精氨酸、赖氨酸、丝氨酸、酪氨酸是现存的主要氨基酸.氨基酸的成分变化能反映有机质从高分子量向低分子量转变的降解趋势,可作为指示溶解性有机质(DOM)降解的生物标记物.氨基酸碳(AA-C)与溶解性有机碳(DOC)的比值可以作为DOM生物降解性的评价参数,反映湖泊水体中与生物活性相关的DOM动态变化.     

三峡库区内陆腹地典型水库型湖泊中DOM吸收光谱特征

溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统重要组成部分,其性质和结构决定了其在污染物(例如汞)环境行为中扮演着重要角色.本研究选取三峡库区内陆腹地典型水库型湖泊——长寿湖,采用吸收光谱表征方法,通过1年时间对DOM地球化学变化规律进行了定性定量分析,并结合汞观测数据,讨论了DOM对不同形态汞浓度的影响.结果表明,和1月相比,长寿湖4~11月DOC差异性低于CDOM,4~11月间差异性不显著.有色组分变化是解释DOM季节性变化的重要原因.DOM中主要生色团仍然来自于大分子量的芳香性组分.而CDOM三波长模型可较好对DOC的年际观测进行反演.同时,SUVA254和S275~295季节性变化特征较明显,1月芳香性和分子量均最小,4月上升.与其他类型湖泊相比,长寿湖水体DOM芳香性和分子量大小均低于森林湖泊,但高于高原湖泊.周边生态系统和土地利用类型对湖泊DOM差异影响明显.另外,SUVA254和DOC与各形态Hg无明显相关性,但水体生色组分和分子量大小是控制溶解态和活性汞的重要因素;而湖区甲基汞变化可能与湖泊初级生产力导致的有机质富集和迁移关系密切.     

三峡库区消落带水体DOM不同分子量组分三维荧光特征

本研究利用超滤技术和三维荧光光谱,以三峡库区典型消落带水体溶解性有机质(DOM)不同分子量组分为对象,分析和讨论了不同分子量级分的组成差异和输入来源.结果表明,该区域DOM分子量分布情况较为分散,但胶体(M_r1×10~3~0.22μm)和真溶态组分(M_r1×10~3)均对DOC总质量贡献相当.不同分子量级分中均存在A、C、B、T峰,其相对含量分配均呈现出一致趋势,即真溶态(M_r1×10~3)低分子量组分(M_r1×10~3~10×10~3)中分子量组分(M_r10×10~3~30×10~3)高分子量组分(M_r30×10~3~0.22μm).另外,DOM随超滤分子量等级降低,FI和BIX值增加,"内源"输入特征增强;腐殖化程度降低(HIX值下降).陆源输入主要影响高、中分子组分,而内源输入主要影响低分子及真溶态部分.同时,沿岸不同土地利用类型对水体DOM性质和组成影响明显.土地利用类型多样性、生态景观结构复杂程度越高,水体DOM不同分子量等级中各荧光组分也越复杂.     

基于UV-Vis辽河保护区地表水DOM的时空分布特征

为探讨辽河保护区地表水中DOM（dissolved organic matter,溶解性有机质）组成、腐殖化程度及时空变化,采集辽河保护区上游至下游及主要支流入辽河干流河口处丰水期和枯水期地表水样品,基于UV-Vis（紫外-可见吸收光谱）揭示地表水中DOM结构组成的时空变化特征. 结果表明:①从季节上看,辽河保护区地表水丰水期DOC（dissolved organic carbon,溶解性有机碳）浓度(11.73 mg/L)高于枯水期(6.76 mg/L),且丰水期DOM中类蛋白质组分相对浓度高于枯水期,而类腐殖质组分的相对浓度较低;从空间上看,辽河保护区支流DOC平均浓度高于干流浓度,且丰水期地表水DOM中类蛋白物质与类腐殖质浓度增加. ②基于UV-Vis特征参数可知,辽河保护区地表水中DOM主要以内源释放为主;从季节上看,丰水期降水量和地表径流增加,DOM的芳香性、分子量、腐殖化水平降低;从空间上看,辽河保护区地表水DOM的腐殖化程度沿河流上游至下游呈现逐渐递减趋势,且支流DOM腐殖化程度较高,具有较高的芳香性及疏水性. 研究显示,河流地表水中DOM的芳香性与分子量大小受周边沿岸生态环境系统、生物条件、土地利用类型等因素影响,不同类型地表水中DOM具有显著差异.      

河流底泥中溶解性有机物的释放途径及影响因素研究

以沈阳市新开河底泥为研究对象,考察了河流底泥中溶解性有机物（DOM）的释放途径,并分析了时间、温度、pH值、底泥粒径、盐度和上覆水体中溶解性有机碳（DOC）浓度对河流底泥DOM释放的影响.此外,还研究了底泥释放对上覆水体中DOM的光谱学特性的影响.结果表明,对底泥DOM释放影响程度最高的是间隙水的混合作用,其次是底泥表层静态释放,而悬浮颗粒释放对底泥DOM释放的影响程度较小.底泥DOM的释放量随温度,pH值,底泥粒径,盐度的增大而增大.上覆水体DOC浓度较高时,DOM由上覆水体向底泥迁移.扰动作用能够影响底泥DOM的迁移.类富里酸荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质是底泥DOM中的主要荧光物质.河流底泥DOM向上覆水体释放的主要是激发波长分别为280~300nm和320~380nm的荧光物质.并且,扰动作用促进了荧光物质由底泥向上覆水体的释放.     

贵州草海湿地溶解性有机物的光谱特征及其与PFASs的相关性分析

为描述草海湿地DOM（dissolved organic matter,溶解性有机物）荧光特征,探究其对PFASs（per-and polyfluoroalkyl substances,全氟及多氟化合物）环境行为造成的影响,利用超高效液相色谱-质谱联用技术和三维荧光光谱技术,结合平行因子分析,开展DOM光谱学特性研究,分析ρ（DOM）与ρ（PFASs）的相关关系.结果表明:①草海湿地中共解析出3类4种荧光组分,分别为类腐殖酸[λ_Ex（360 nm）/λ_Em（450 nm）]、长波段腐殖质[λ_Ex（400 nm）/λ_Em（510 nm）]、类富里酸[λ_Ex（330 nm）/λ_Em（400 nm）]和类色氨酸[λ_Ex（280 nm）/λ_Em（350 nm）],贡献率分别为48.6%、23.6%、22.9%和4.9%,其中类腐殖质总贡献率高达72.2%.在农业生产和人类活动的影响下,总荧光强度大致呈现从入湖区向出湖区逐渐降低、湖心区略高的趋势.②在草海湿地表层水中共检出了12种PFASs,ρ（PFASs）为233.18 ng/L,每种平均值为19.43 ng/L,PFBA（perfluorobutanoic acid,全氟丁酸）是主要污染物;草海湿地入湖区点源影响特征明显,生活污水和农业生产用水是主要的潜在污染源.③相关性分析结果显示,各荧光组分含量均与ρ（PFBS）（potassium perfluorobutanesulfonate,全氟丁烷磺酸）负相关;类色氨酸含量与ρ（PFHpA）（perfluororoheptanoic acid,全氟庚酸）负相关,与ρ（PFTriDA）（perfluorotrideanoic acid,全氟十三酸）则显著正相关.研究显示,草海湿地水体腐殖化程度高,外源特征明显,共检出12种PFASs,初步揭示了草海湿地水环境中ρ（DOM）与ρ（PFASs）的相关关系,其受水体性质及化合物结构等差异的影响,有待进一步开展深入研究.      

岷江流域全氟化合物的污染特征及排放通量

采用超高效液相色谱串联质谱分析了四川省岷江流域水体中13种全氟化合物（PFASs）的浓度水平.结果表明,岷江流域水相中PFASs的浓度为1.54~30.2ng/L,平均值为（11.2±8.0）ng/L,浓度最高点出现在乐山下游（30.2ng/L）.其中,岷江流域水相中最主要的PFASs为全氟丁烷羧酸（PFBA）,浓度为0.16~28.4ng/L,占总全氟化合物的54.0%~94.1%（都江堰除外）.岷江流域沉积物中PFASs浓度最高点在宜宾三江（岷江、金沙江和长江）汇合处（47.5ng/g dw）,最低值在都江堰（0.334ng/g dw）.其中,主要的PFASs是全氟己烷羧酸（PFHxA）（4.44%~66.9%）和全氟辛烷羧酸（PFOA）（1.52%~77.5%）.岷江流域PFASs的年排放通量为1.443t/a,排放通量最高的为PFBA（1.037t/a）,占总排放通量的71.9%.     

乐安河河流水体典型全氟化合物的浓度及其前体物的污染贡献

全氟化合物(perfluoroalkyl substances, PFASs)前体物的转化及其对污染的贡献成为PFASs污染研究的热点问题.基于羟基自由基氧化、固相萃取和高效液相色谱-质谱串联(UPLC-MS/MS)相结合的方法对乐安河河流水体及其附近污水厂出水中15种PFASs及其3种前体物的浓度与前体物的转化进行了研究.结果表明,乐安河河流水体与污水厂出水18种被测物质的总浓度分别为14.89～40.84 ng·L~(-1)和58.63～114.87 ng·L~(-1),均值分别为28.76 ng·L~(-1)和86.75 ng·L~(-1);两种水体中含量最高的污染物均为全氟辛烷磺酸(perfluorooctanesulfonic acid, PFOS);乐安河上下游水体中PFASs的含量具有明显的空间差异.经过羟基自由基氧化处理后,两种水体中PFASs的浓度均出现明显的升高;碳原子数为4～8的短链全氟羧酸类物质浓度增幅■明显高于碳原子数为9～12的长链物质;而且,氧化处理导致污水厂出水样品PFASs浓度升高更明显;但污水厂出水中前体物的转化率(ΔPFCA_(氧化转化)/PFCA_(氧化前))却低于乐安河水体,此结果说明前体物在污水处理过程中可能产生降解.     

南苕溪流域水体溶解性有机碳、氮时空变化及驱动机制

以太湖流域上游重要支流南苕溪流域河流水体为研究对象,于2019年7月—2021年5月持续监测河流溶解性有机碳(DOC)和有机氮(DON)浓度,探讨DOC和DON浓度的时空变化特征并揭示相关驱动机制.结果表明：研究期间该流域内水体DOC和DON浓度均值分别为(2.57±0.09)和(0.40±0.01) mg·L^-1,DOC/DON均值为9.43±0.46.流域内水体DOC和DON浓度均在夏季最高,DOC/DON值在春季和秋季显著高于夏季和冬季;DOC浓度与叶绿素a(Chl-a)和氮素浓度均呈正相关,DON浓度与颗粒态氮(PN)浓度呈正相关;夏季雨热条件和高氮污染物浓度促使浮游植物具有较高的初级生产力,进而释放更多的DOC和DON,这可能是夏季DOC和DON浓度最高的主要原因.研究期内农业和居民区水体DOC浓度和DOC/DON值均显著高于森林区水体,农业区水体DON浓度显著高于森林和居民区水体;森林区水体DOC以内源途径产生为主且有较高的生物可利用性,而农业和居民区水体中外源DOC所占比例增大,水体DON有更高的生物可利用性;上述空间差异主要受人为活动的影响,农业生...     

北京密云水库流域水体夏季DOC和DIC质量浓度及同位素组成初探

为丰富水库水体碳循环研究,有效地从源头控制饮用水源水营养盐输入.以北京境内密云水库及其主要入库河流（密云水库流域水体,包括白河干支流、潮河干支流和密云水库）为研究对象,京密引水渠水体为参比,对比分析了夏季不同水体溶解性有机碳和溶解性无机碳的质量浓度水平及碳同位素组成.结果表明,密云水库流域水体夏季溶解性有机碳（DOC）质量浓度的总体变化范围是1.07~5.19 mg ·L^-1,平均值是2.61 mg ·L^-1;δ¹³C_DOC值变化范围为-27.4‰~-24.3‰,平均值为-25.8‰.入库河流夏季DOC主要来自土壤有机质,密云水库夏季DOC主要来自陆源C3植物,内源物质对流域水体DOC同样有一定贡献,水位升高导致库滨带淹水可能是密云水库DOC偏高的重要原因.研究区域水体夏季δ¹³C_DIC值变化范围为-12.6‰~-5.75‰,平均值为-9.44‰,土壤CO₂溶解碳酸盐岩过程是河流溶解性无机碳（DIC）的主要贡献者,且DIC明显被水生生物的光合作用所利用.密云水库溶解性碳（DOC和DIC）浓度显著高于京密引水渠水体（P<0.01）,两种水体碳素浓度、组分可能存在差异.总体上,除个别点位外,密云水库流域水体夏季DOC受人类生活源影响较小,DIC转化为DOC可能同样是夏季库区水体DOC的潜在来源.     

长江沿线城市水源氯(胺)化消毒副产物生成潜能研究

以长江上游重庆、中游武汉、下游上海等大城市的长江饮用水源为研究对象,在对溶解性有机物分子量和亲疏水性分离的基础上,分别采用氯和氯胺两种方式消毒,对比分析了相同时期沿江这些城市原水中氯(胺)化常规和新兴含氮消毒副产物生成潜能的分子组成规律.研究表明,重庆、武汉、上海三地的溶解性有机物均以小分子前体物为主,主要分布在<1kDa的区间内,且以强疏水性成分和亲水性成分为主,原水经氯(胺)化可产生三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、三氯硝基甲烷等类型的消毒副产物;三地的氯(胺)化主要的含碳消毒副产物(C-DBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)生成潜能均在<1kDa的区间内最大,从上游到下游,在<1kDa的区间内的生成潜能占各自总潜能比例逐渐增加.三地的氯(胺)化的C-DBPs和N-DBPs生成潜能均以强疏水性组分或亲水性组分为主,且氯胺化可导致亲水性组分C-DBPs和N-DBPs生成潜能所占总量比例增加.     

北运河上覆水DOM组分含量特征及对水质的影响

基于三维荧光光谱,紫外-可见光谱技术,对比分析了汛期非汛期北运河通州区域上覆水中溶解性有机物（DOM）的组成、来源及结构特征,建立了上覆水中N和P的含量与DOM组成之间的关系,确定了反映潜在富营养化生态风险的指标.结果表明,北运河通州地区上覆水中DOM含量在9.17~27.78mg/L之间,总体呈现非汛期>汛期,上游>下游,DOM含量时空特征差异显著.汛期DOM分子量与非汛期相比较小,DOM芳香程度汛期低于非汛期;在上游和下游,汛期上覆水DOM A₂₅₃/A₂₀₃大于非汛期.汛期DOM受陆源腐殖质和生物源的共同影响,而非汛期主要受微生物活动的影响.汛期蛋白质类和腐殖质类物质的浓度水平显著低于非汛期,非汛期蛋白质类组分相对占比较多,而汛期腐殖质类组分相对占比较多.在汛期,上覆水DOM中C1、C3、C4组分的最大荧光强度可间接反映北运河富营养化的潜在风险.     

Effect of molecular weight of dissolved organic matter on toxicity and bioavailability of copper to lettuce

To clarify the e ects of molecular weight of dissolved organic matter (DOM) on the toxicity and bioavailability of copper (Cu) to plants, DOM extracted from chicken manure was ultra-filtered into four fractions according to their molecular weights by means of sequential-stage ultrafiltration technique. Lettuce seeds were germinated by being exposed to the solutions containing Cu2+ with or without di erent fractions of DOM. The concentration of copper in roots, leaves, sprouts and the length of roots were investigated. The results showed that not all fractions of DOM could improve copper availability or toxicity. The fraction of DOM with larger molecular weight more than 1 kDa had higher complexation stability with Cu2+ and caused lower concentration of free Cu2+ ion in the solution of copper plus the fraction, resulting in lower availability and toxicity of copper to lettuce, but the fraction with molecular weight less than 1 kDa had the opposite function. Therefore, the molecular weight of 1 kDa may be the division point to determine DOM to increase or decrease copper availability and toxicity.     

Heavy metals in rice and garden vegetables and their potential health risks to inhabitants in the vicinity of an industrial zone in Jiangsu, China

Contamination of soil and agricultural products by heavy metals resulting from rapid industrial development has caused major concern. In this study, we investigated heavy metal (Cu, Zn, Pb, Cr, Hg and Cd) concentrations in rice and garden vegetables, as well as in cultivated soils, in a rural-industrial developed region in southern Jiangsu, China, and estimated the potential health risks of metals to the inhabitants via consumption of locally produced rice and garden vegetables. A questionnaire-based survey on dietary consumption rates of foodstuffs showed that rice and vegetables accounted for 64% of total foodstuffs consumed, and over 60% of rice and vegetables were grown in the local region. Average concentrations of Cr, Cu, Zn, Cd, Hg and Pb were 0.75, 2.64, 12.00, 0.014, 0.006 and 0.054 mg/kg dw (dry weight) in rice and were 0.67, 1.18, 4.34, 0.011, 0.002 and 0.058 mg/kg fw (fresh weight) in garden vegetables, respectively. These values were all below the maximum allowable concentration in food in China except for Cr in vegetables. Leafy vegetables had higher metal concentrations than solanaceae vegetables. Average daily intake of Cr, Cu, Zn, Cd, Hg and Pb through the consumption of rice and garden vegetables were 5.66, 16.90, 74.21, 0.10, 0.04 and 0.43 μg/(kg·day), respectively. Although Hazard Quotient values of individual metals were all lower than 1, when all six metal intakes via self-planted rice and garden vegetables were combined, the Hazard Index value was close to 1. Potential health risks from exposure to heavy metals in self-planted rice and garden vegetables need more attention.     

滇池沉积物不同分子量溶解性有机质分布及其与Cu和Pb的相互作用

采用平衡渗析法、离子计和光谱分析等技术研究了滇池表层沉积物中DOM(溶解性有机质)的分子量分布特征及不同分子量的DOM对Cu和Pb的结合能力. 结果表明,草海和外海沉积物中DOM的分子量组成有显著差异. 草海沉积物中DOM主要以分子量为3.5~5.0ku的组分为主;外海沉积物中DOM以分子量为0.5~2.0ku的组分为主. 滇池各级分子量DOM的腐殖化程度(以A3/A4计,A3、A4分别为DOM在300、400nm处的紫外吸光度)在1.57~6.00之间,而且DOM腐殖化程度和芳香性随着分子量的增加而增大. 离子计分析和三维荧光光谱特征表明,Cu趋向于和分子量为2.0~3.5ku的DOM结合,而Pb趋向于和分子量≤0.5ku的DOM结合. 用结合容量和分配系数(K_d)表征Cu、Pb与DOM在两相中的结合能力,分子量为2.0~3.5ku的DOM中的w(Cu)最大,草海和外海分别为717.65和340.27mg/g;分子量≤0.5ku的DOM中的w(Pb)最大,草海和外海分别为2988.84和5073.45mg/g.      

High-performance size exclusion chromatography with a multi-wavelength absorbance detector study on dissolved organic matter characterisation along a water distribution system

This study examined the associations between dissolved organic matter(DOM) characteristics and potential nitrification occurrence in the presence of chloramine along a drinking water distribution system. High-performance size exclusion chromatography(HPSEC) coupled with a multiple wavelength detector(200–280 nm) was employed to characterise DOM by molecular weight distribution, bacterial activity was analysed using flow cytometry, and a package of simple analytical tools, such as dissolved organic carbon, absorbance at 254 nm, nitrate,nitrite, ammonia and total disinfectant residual were also applied and their applicability to indicate water quality changes in distribution systems were also evaluated. Results showed that multi-wavelength HPSEC analysis was useful to provide information about DOM character while changes in molecule weight profiles at wavelengths less than 230 nm were also able to be related to other water quality parameters. Correct selection of the UV wavelengths can be an important factor for providing appropriate indicators associated with different DOM compositions. DOM molecular weight in the range of 0.2–0.5 k Da measured at210 nm correlated positively with oxidised nitrogen concentration(r = 0.99), and the concentrations of active bacterial cells in the distribution system(r = 0.85). Our study also showed that the changes of DOM character and bacterial cells were significant in those sampling points that had decreases in total disinfectant residual. HPSEC-UV measured at210 nm and flow cytometry can detect the changes of low molecular weight of DOM and bacterial levels, respectively, when nitrification occurred within the chloraminated distribution system.     

北运河上覆水DOM分子组成和结构特征

利用高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱技术(FT-ICR-MS)及分析手段综合表征了北运河上覆水中DOM分子组成和结构特征,揭示了DOM分子组成的迁移转化规律,并评估了DOM分子组成的潜在环境影响。结果表明:北运河上覆水DOM分子化合物主要由木质素(63.19%)和蛋白质(12.96%)组成。上覆水中稳定DOM分子公式主要由难降解木质素和不断循环且再生的基本代谢物及分泌物组成,独特DOM分子公式的多样性与人为活动强度有关,优先被转化或降解的相同DOM分子公式主要为携带高化学活性羧基和羟基的木质素和不稳定的脂质、蛋白质和碳水化合物。北运河具有外源废水输入量高的特点,致使上覆水具有大量不稳定DOM化合物,增加了河流富营养化的潜在风险。     

水源水库沉积物及其上覆水DOM光谱特征

为探究水源水库溶解性有机质(DOM)组成结构及来源,以深圳市茜坑水库为例,采用紫外-可见光谱技术(UV-Vis)并结合平行因子分析法三维荧光光谱技术(EEMs-PARAFAC)对水库表层沉积物及其上覆水的DOM光谱特征进行分析.结果表明:PARAFAC识别出3类荧光组分,分别是Cl(Ex/Em=270/304nm,类蛋...