垃圾渗滤液中有机物分子量的分布及在MBR系统中的变化

利用凝胶层析方法分析了垃圾渗滤液中有机物分子量的分布情况,并考察了利用膜生物反应器(MBR)处理垃圾渗滤液系统中有机污染物分子量的分布以及水溶性腐殖质(AHS)含量的变化．研究发现,垃圾渗滤液中的有机物主要由两部分组成,即分子量大于6000的大分子物质和分子量小于1500的小分子物质．大分子物质主要是水溶性腐殖质,而小分子物质主要由挥发性有机酸及水溶性腐殖质组成．大分子的AHS难以被微生物降解,但能被微滤膜截留．大部分小分子的AHS既难以被微生物降解,又不能被膜截留,是构成MBR处理出水COD的主要成分．     

无回流A1/O/A2/VFCW工艺处理农村生活污水的荧光光谱解析

利用三维荧光光谱结合荧光区域积分法(FRI),考察无回流厌氧/好氧/缺氧/垂直潜流人工湿地(NrA_1/O/A_2/VFCW)处理农村生活污水过程中DOM降解机制.结果表明,原水中DOM主要由酪胺酸类蛋白、色氨酸类蛋白、胡敏酸类物质,以及较低含量的富里酸类物质、溶解性微生物代谢产物构成;总荧光标准体积与TOC、UV_(254)呈正相关(R~2=0.93、0.96);在生物-生态耦合法协同作用下,装置有效降解DOM,荧光区域Ⅰ—Ⅴ中的积分标准体积的降解率达到89.0%、77.1%、36.0%、77.5%、59.9%;好氧对生物处理单元DOM的去除贡献最高,荧光区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中物质的相对去除率达到34.7%、23.2%、41.2%,对荧光区域Ⅲ和Ⅴ中的腐殖质类物质降解率为-6.5%、9.2%;生态处理单元由于填料络合作用与植物根系的吸收,有效降解可生化性较弱的富里酸、胡敏酸等腐殖质,相对去除率分别为39.9%、55.8%,弥补了生物单元对腐殖质类物质降解的不足.本研究对于生物-生态法处理农村生活污水机制及工艺设计有一定参考价值.     

荧光光谱结合多元统计分析太子河本溪段水体DOM组成及其与水质相关性

激发-发射矩阵荧光光谱法结合多元统计研究溶解性有机物(DOM)在太子河本溪城市段的组分和结构,并揭示其与水质的相关性.沿太子河本溪城市段共设置7个采样点.结果表明,太子河本溪城市段的水质已深受人类活动的影响;基于DOM荧光光谱性质,DOM的组分为类酪氨酸、类色氨酸,类溶解性微生物副产品、类黄腐酸和类腐殖酸物质,其中类蛋白物质在DOM中占主导地位;在工业废水集中排放区域,Fe3+、Mn2+等重金属对类腐殖质荧光产生了猝灭作用,并且该区域的DOM腐殖化程度高于其他区域;太子河本溪城市段水体中DOM组成与结构呈现城市河段及工业废水排放分布特征,DOM主要来源于城市段处理和未处理的工业废水.     

三维荧光分析评价腐殖酸高级氧化前处理效果的研究

地表水中腐殖酸类物质在常规水处理过程中很难被降解去除,大部分残留组分会在后期加氯消毒过程中产生消毒副产物等对人体有害的物质。选取紫外(UV)辐照、过硫酸根(peroxydisulfate,PDS)和双氧水(H_2O_2)高级氧化过程,对腐殖酸进行部分氧化降解,考察了不同的高级氧化作用对腐殖酸的处理效果。三维荧光光谱(fluorescence excitation emission matrix,FEEM)分析结果表明, UV/PDS共同作用可在10 min内极大程度地去除腐殖质类难降解组分,可减轻腐殖质带来的嗅味与色度问题,并可减少后续消毒处理过程中产生消毒副产物的问题。     

电化学氧化垃圾渗滤液生化出水过程中溶解性有机物形态及可生化性

以垃圾渗滤液生化出水为研究对象,利用Ti/RuO_2阳极和Cu-Zn阴极进行电化学氧化去除溶解性有机物机理研究.应用三维荧光光谱对垃圾渗滤液生化出水溶解性有机物组成、结构变化和官能团变化进行分析,并对反应过程中垃圾渗滤液生化出水可生化性变化进行研究.结果表明,垃圾渗滤液生化出水中溶解性有机物主要由类富里酸类物质、类胡敏酸类物质和可溶性微生物降解产物为主,类色氨酸类物质和类酪氨酸类物质含量较低;反应过程中溶解性有机物的腐殖化程度降低,芳香性减弱,苯环上连接的极性基团率先被氧化去除;Ti/RuO_2-Cu/Zn电化学氧化体系降解垃圾渗滤液生化出水有机物,主要依赖生成次氯酸的间接氧化作用.电化学氧化过程中垃圾渗滤液生化出水可生化性增强.     

大汶河-东平湖CDOM的荧光特征及与营养物质的耦合关系

东平湖作为南水北调东线工程最后一级调蓄水湖以及山东省西水东调的水源地,其水质状况对受水区的用水安全起着决定性作用。结合2014年夏季对大汶河和东平湖有色可溶性有机物(CDOM)三维荧光的测定分析,探讨了夏季大汶河输入对东平湖CDOM的贡献及荧光强度与叶绿素a(Chla)、化学需氧量(COD)和溶解态有机碳(DOC)的关系。利用平行因子分析法对CDOM三维荧光图谱进行解析,获得4种荧光组分,其中组分1和组分3为类腐殖质荧光、组分2和组分4为类蛋白荧光;从大汶河汶口坝到东平湖出湖口处,类腐殖质荧光强度逐渐增强,类蛋白荧光强度呈递减趋势,且大汶河类蛋白荧光较东平湖高(t=2.408,P=0.032),反映了夏季丰水期大汶河主要向东平湖输入类蛋白荧光物质。东平湖类腐殖质荧光组分C1(r=0.927,P=0.003)、C3(r=0.763,P=0.046)均与DOC具有显著相关性,这表明类腐殖质是东平湖DOC的重要组成部分;而大汶河CDOM各组分与DOC相关性均不显著(P0.05),可能是因为CDOM在大汶河中受光降解、微生物降解等作用以及水体p H的影响,造成大汶河CDOM组分中的腐殖酸、富里酸、蛋白类物质以及一些非荧光类物质在DOC中所占比例不同。东平湖荧光组分C1(r=0.804,P=0.029)、大汶河荧光组分C2(r=0.912,P=0.002)均与COD具有相关性,说明荧光强度可以间接反映水体中被氧化的有机物含量。大汶河CDOM类蛋白荧光组分C2(r=0.937,P=0.001)、C4(r=0.782,P=0.022)均与Chla存在相关性,说明浮游植物是大汶河类蛋白物质的重要来源。     

低浓度SO2熏气对油桐幼苗光系统结构和功能的影响

采用开顶式熏气装置,以浓度为0.8571mg·m-3的SO2对二三年生的油桐(Vernicia fordii)幼苗进行118 d熏气试验.结果表明长期低浓度SO2熏气处理引起光化学猝灭、非光化学猝灭、表观光合电子传递速率(ETR)下降,荧光产量(Ft)增加,光系统Ⅱ(PSⅡ)的光能转换效率和潜在活性下降;光系统Ⅰ(PSⅠ)的潜在活性和光能转换效率也下降.因此认为长期低浓度SO2熏气处理引起PSⅠ和PSⅡ结构破坏,导致光系统光能转换效率和系统潜在活性的下降.     

生活垃圾生物炭源溶解性有机质分馏和络合重金属的作用

为揭示生活垃圾衍生的溶解性有机质的成分及其与重金属的相互作用机制，利用固相萃取与分馏技术，将生活垃圾衍生的溶解性有机质进行分馏，并采用荧光猝灭滴定与光谱分析探究各馏分与Cu的络合作用.结果表明，分馏共得到4种组分，分别为疏水酸性组分、疏水中性组分、疏水碱性组分和亲水性组分，按C含量分别占5.64%、64.37%和11.66%和18.33%.在这4个组分的三维荧光光谱中观察到5个荧光峰：A(Ex/Em=240/425 nm，类富里酸物质)、C1和C2(Ex/Em=270/425 nm和Ex/Em=315/412 nm，类腐殖酸物质)、T1(Ex/Em=240/354 nm，类色氨酸物质)和T2(Ex/Em=275/358 nm，微生物代谢产物)；其中在疏水中性组分中观察到3个荧光峰A、C1和C2. Cu对疏水中性组分的络合顺序为：405—450 nm>383 nm>397 nm>323—340 nm;Ryan-Weber模型拟合表明络合稳定常数（lg K）:C2(4.10)>A(3.97)>C1(3.91)；这表明与Cu络合时类腐殖酸物质优先于类富里酸物质....     

荧光光谱法研究草甘膦与腐殖酸的相互作用

应用荧光光谱法研究了草甘膦(PMG)与腐殖酸(HA)的相互作用.荧光猝灭实验表明,PMG对HA的荧光产生静态猝灭;通过对不同温度下反应热力学参数的计算,发现二者相互间作用力主要是氢键和范德华力.受到PMG作用的影响,HA的同步荧光光谱出现了蓝移现象,初步说明HA在作用后共轭度降低.采用平行因子分析技术对加入PMG前后的HA三维荧光光谱进行解析,发现加入PMG后HA荧光组分不仅出现在区域Ⅴ(难降解有机物荧光区)中,而且有部分出现在了区域Ⅲ(可降解有机物荧光区)中,总荧光强度明显减弱,而且组分C3、C4有明显的蓝移现象.三维荧光光谱分析验证了荧光猝灭及同步荧光的研究结果,并进一步表明,PMG与HA的相互作用使HA共轭度降低,并且可能有可降解物质生成.     

环境条件对渗滤液中溶解性有机物分子构型的影响

采用同步荧光光谱,结合移动窗口二维相关光谱技术,研究了垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)在外界干扰下的分子构型变化.结果显示,填埋垃圾渗滤液DOM含有类蛋白、类富里酸和类胡敏酸物质,它们均含有羧基和酚羟基官能团,填埋3—5年垃圾渗滤液DOM酚羟基含量较高,且主要分布在类蛋白组分上,而填埋10年以上渗滤液DOM中羧基含量较高,但主要分布在类富里酸组分上.p H升高引起DOM分子构型改变不受Hg(Ⅱ)存在的影响,填埋3—5年垃圾渗滤液DOM在p H 3和p H 8—10时分别由于羧基和酚羟基解离分子构型发生了剧烈改变,而填埋10年以上垃圾渗滤液DOM仅在p H 3—4时由于羧基解离分子构型发生了变化.在Hg(Ⅱ)对DOM分子构型的影响上,填埋3—5年垃圾渗滤液DOM分子构型在溶液Hg(Ⅱ)浓度升至5μmol·L~(-1)和20—25μmol·L~(-1)时发生了两次剧烈改变,而填埋10年以上垃圾渗滤液DOM在体系Hg(Ⅱ)浓度为10—25μmol·L~(-1)发生了一次缓慢的改变.同步荧光光谱结合移动窗口二维相关光谱技术可以有效识别环境条件改变时DOM分子构型的变化及成因.     

催化臭氧氧化去除垃圾渗滤液中难降解有机物的研究

研究了Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Cu(Ⅱ)作用下,均相催化臭氧氧化去除垃圾渗滤液中高浓度的腐殖质.分析催化剂用量、溶液pH值对腐殖质催化臭氧氧化降解的影响.结果表明,与单纯臭氧氧化比较,催化臭氧氧化对UV254和色度去除率无明显改善,但可明显提高以TOC和CODCr表征的有机物去除率;当投加催化剂过量时,以TOC和CODCr表征的有机物去除率虽降低,但仍有促进作用.但Fe2 的过量投加将明显抑制UV254和色度的去除效果.在碱性条件下,催化臭氧氧化法具有更好的去除效果.三种催化剂催化效果为Cu(Ⅱ)＞Mn(Ⅱ)＞Fe(Ⅱ).采用Cu(Ⅱ)催化臭氧氧化处理实际渗滤液生化处理出水,对CODCr,色度和UV254都显示出较好的去除效果.     

掺氮碳量子点的制备及对偶氮类色素的荧光检测

以苯酚为碳源、乙二胺为氮源,采用一步水热法制备了水溶性的掺氮碳量子点(N-CQDs),用于偶氮类色素的荧光检测.首先对N-CQDs的形貌、组成和荧光特性进行了表征,然后研究了色素柠檬黄和胭脂红对N-CQDs体系显著的荧光猝灭效应,优化了实验条件.结果表明,该氮掺杂方法当苯酚-乙二胺摩尔比接近1∶1时,在N-CQDs表面可形成大量强供电子基团,有效提高了其荧光效率;柠檬黄、胭脂红对N-CQDs的荧光猝灭在5min内达到平衡,在磷酸盐缓冲溶液(pH=7.5)的条件下荧光猝灭效率最高,且均为静态猝灭.最佳条件下,柠檬黄浓度[Q]在0—80 nmol·L~(-1)范围内与N-CQDs体系的荧光猝灭程度(lgF_0/F)呈现良好的线性关系:lg F_0/F=0.0047[Q]-0.015,R~2=0.994,检出限为8.20 nmol·L~(-1);胭脂红浓度[Q]在0—40 nmol·L~(-1)范围内与N-CQDs体系的荧光猝灭程度(lg F_0/F)也呈现良好的线性关系:lg F_0/F=0.0252[Q]-0.0052,R~2=0.996,检出限为1.54 nmol·L~(-1).本研究为简便、快捷、灵敏地检测废水中偶氮类色素柠檬黄和胭脂红提供了新的方法.     

丹江口水库表层沉积物有色可溶性有机物空间分布特征及其来源分析

利用三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)技术研究丹江口水库表层沉积物有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)荧光组分、空间分布特征和来源,以及不同组分荧光强度与其它沉积物指标的相关性.结果表明,丹江口水库37个采样点CDOM由3类5个荧光组分组成,即类蛋白组分C1(285/345 nm)和C2(225,270/335 nm);陆源类腐殖质组分C3(260/450 nm)和C4(360/450 nm)及自生源类腐殖质组分C5(225,310/405 nm).其中代表类蛋白组分的C1和C2占较高比例,占总荧光强度的百分比的平均值为46.37%,C3与C4和C5占总组分的比例平均值分别为34.33%和19.31%.空间分布上3种荧光峰高值都集中在汉江的入湖河口处及丹江库区居民较多的城镇处,且呈现河流大于库区的趋势.荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)都表明丹江口水库沉积物CDOM的来源具有陆源及生物源的双重特征,陆源主要来源于汉江干流和周边城市居民的活动,以及部分区域农业畜禽养殖;生物源主要来自微生物及藻类的降解.相关性分析说明沉积物CDOM与N、P元素的迁移和转化有密切的关系.     

浮水植物处理对猪场污水中可溶性有机物组成的影响

采集江西省余江县规模化猪场污水,选取青萍(Lemna minor)、紫背浮萍(Spriodela polyrrhiza)和大薸(Pistia stratiotes)等3种浮水植物分别进行处理.通过布置4个半月的温室试验,研究浮水植物处理对污水中可溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)组成及其荧光特性的影响.在试验过程中,定期采样监测污水中可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、总氮(Total nitrogen,TN)和总磷(Total phosphorus,TP)去除效率的变化.试验结束后,收获浮水植物并测定其生物量、TN和TP浓度,以及叶绿素含量.同时,基于三维同步荧光和平行因子分析方法,对污水中DOM组分进行识别和分析.结果表明,浮萍科植物的生物量倍增时间更短,而大薸生物量和养分日累积量更大.随着培养天数的增加,浮水植物处理污水中DOC、TN和TP去除率分别达到75%、90%和80%以上,且明显高于对照处理.在猪场污水中,DOM组分主要包括一个类蛋白质组分和两个类腐殖质组分;培养初期,猪场污水以类蛋白质组分为主.随着试验天数的增加,类蛋白质组分比例呈显著降低的趋势,而类腐殖质组分逐渐增加.与对照相比,种植浮水植物显著降低污水中类蛋白质组分比例,而提高类腐殖质组分比例.此外,浮水植物处理显著降低污水DOM的新鲜度指数,而增加微生物性来源类腐殖质组分的比例.综上,浮水植物在改善猪场污水中有机养分去除效率的同时,提高了DOM组分的腐殖化程度.     

长江重庆段溶解性有机物的荧光特性分析

利用三维荧光光谱(EEMs),并结合平行因子分析(PARAFAC)及主成分分析(PCA),研究了长江重庆段溶解有机物(DOM)的荧光组分特征及其污染来源,并探讨了荧光强度同溶解性有机碳(DOC)及溶解氧(DO)的相关性.结果表明,PARAFAC模型识别出长江重庆段DOM由2类6个荧光组分组成,即类腐殖质荧光组分C1(350/422 nm)、C4(245,305/395 nm)、C5(260,340/420 nm)、C6(260/480 nm)及类蛋白荧光组分C2(275/300 nm)、C3(227,278/329 nm).在DOM来源组成中,陆源的类腐殖质含量占62.56%,类蛋白物质含量占31.31%.类腐殖质组分的荧光强度同DOC的含量存在明显的线性正相关(r=0.73),类蛋白组分的荧光强度同DO的含量呈明显的线性负相关(r=0.80).EEMs-PARAFAC不仅可以表征长江重庆段DOM的光谱特征,示踪长江重庆段的有机污染程度,还可以为三峡库区水体保护提供依据.     

市政污泥堆肥过程胡敏酸电子转移能力的演变规律

腐殖质作为电子穿梭体在介导有机污染物和重金属降解和转化过程中具有十分重要的作用.本研究通过电化学方法测定了市政污泥堆肥胡敏酸的电子转移能力(electron transfer capability,ETC),并利用三维荧光光谱和紫外-可见光光谱分析探讨堆肥过程胡敏酸化学组成和结构变化对其ETC的影响.结果表明,堆肥胡敏酸的电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)和电子供给能力(electron donating capacity,EDC)分别在12.46—18.62μmol e-·g~(-1)C和165.07—257.84μmol e-·g~(-1)C之间,从堆肥初期到堆肥末期,两者均呈现增加的趋势.元素分析结果表明在堆肥前期N、C和H含量下降较快,而S含量在后期下降较快.平行因子分析发现,随着堆肥进行胡敏酸中代表类腐殖质物质的组分1和组分3的含量逐渐升高,而代表类蛋白物质的组分2的含量逐渐减少.胡敏酸HIX、S_R和SUVA_(269)分别从初期的0.523、3.33和1.69变至0.732、2.20和2.39,说明胡敏酸中有机质的腐殖质化程度、分子量和芳香性均随着堆肥腐熟呈现出增大趋势.相关性分析表明,随着堆肥进行胡敏酸中类腐殖质物质增多、类蛋白物质减少,导致胡敏酸分子量、芳香度与腐殖质化程度增大,从而促进了胡敏酸EDC和EAC的增加.     

双酚A及其活性炭催化微波照射降解液对牛血清白蛋白的作用

采用UV-vis光谱和荧光光谱法研究双酚A(BPA)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.结果显示,BPA的加入能使BSA肽链伸展,导致色氨酸,酪氨酸和苯丙氨酸等残基的芳杂环裸露,紫外光谱表现为明显的增色效应.在三个给定的温度(25℃,37℃和42℃)下,BPA对BSA的荧光猝灭方式均为静态猝灭,结合位点数(n)均为1,作用距离(r)均小于7 nm.BPA与BSA的相互作用是自发进行的,主要为疏水作用.同步荧光光谱表明,BPA对BSA的色氨酸残基微区的影响大于对酪氨酸残基微区的影响.酸度和离子强度的增加促进BPA与BSA的相互作用.另外,通过UV-vis光谱和高效液相色谱(HPLC)研究了活性炭催化微波照射下BPA的降解液对BSA的作用.结果表明,此法可有效地降解BPA,但其降解液仍然对BSA作用.而且即使经过较长时间(5.0 min)微波照射和多次稀释方式处理的BPA降解液仍然对BSA具有一定的作用.     

活性污泥胞外聚合物的分层组分及溶解性微生物代谢产物的特性

提取了活性污泥胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物代谢产物(SMP),并按EPS的紧密程度对松散EPS、紧密EPS的分层组分以及SMP属性进行了分析鉴定.结果表明,以葡萄糖为基质时,松散EPS的主要组成是多糖,紧密EPS的主要组成是蛋白质,而SMP主要由腐殖质类物质构成.SMP、松散EPS、紧密EPS和总样EPS的三维荧光图谱显示其只有类色氨酸峰和类腐殖酸峰,其类腐殖酸峰主要是由生物代谢产生的腐殖质组成.大分子量腐殖质类物质在几种组分中均出现,但是具有腐殖质特性的分子量为8500 Da的组分会在SMP中大量生成,而具有腐殖质特性的分子量为400 Da的组分只存在于EPS的紧密层中,这与微生物对这3种物质的生物可利用性有关.     

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。     

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.