藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)与Al3+的配位作用机理

利用三维荧光光谱(3DEEM)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)研究了藻菌生物膜EPS与Al3+的相互作用机理.3DEEM结果表明,生物膜EPS含有3个荧光峰.其中,峰A(Ex/Em=225～235 nm/300～330 nm)和峰B(Ex/Em=275～280nm/325～330 nm)荧光较强,属类蛋白峰,峰C(Ex/Em=335 nm/432～434 nm)荧光较弱,属类腐殖酸峰.峰A和峰B都能不同程度地被Al3+猝灭,它们的条件稳定常数(logK)分别为5.89和6.95.Al3+-EPS体系的峰A和峰B荧光强度明显受溶液pH值的影响.在pH为2～4之间时,荧光强度随pH的增大而增大,在4～7之间随pH的增大而减小,在7～11之间随pH增大而增大.FTIR光谱网分析表明,Al3+主要与EPS中所含的-NH-、C=O等发生强的配位作用.     

模拟酸雨淋溶条件下紫壤淋出液中溶解性有机质的三维荧光特性

运用三维荧光技术分析了模拟酸雨淋溶紫壤淋出液中溶解性有机质（dissolved organic matter,DOM）的组分与酸度及淋溶量的关系.研究结果表明,模拟酸雨淋溶紫壤淋出液中DOM荧光峰主要为类胡敏酸和类富里酸,荧光峰的中心位于Ex/Em=305—370 nm/420—450 nm和Ex/Em=260—270...     

乌梁素海周边土壤溶解性有机质荧光特性及其与Cu(Ⅱ)的配位研究

应用三维荧光光谱研究了乌梁素海周边4种土壤的溶解性有机质荧光特性以及与Cu(Ⅱ)的相互作用.研究结果表明,土壤溶解性有机质具有两个明显的荧光峰(峰A和峰C),且峰A和峰C具有明显的相关性(R2=0.980,P0.001),表明它们具有类似的结构或相同的来源;土壤阳离子交换量(CEC)影响DOM的荧光强度,随着CEC的增加,荧光强度有逐渐增强的趋势.同时,CEC还与有机质的成熟度和结构有关,随着CEC的增加,土壤有机质的腐殖化程度增强;有机质的荧光指数f450/500值分布在1.55—1.79之间,总体而言,f450/500的值接近于1.6,说明土壤中的腐殖质既有生物源也有陆源,但主要来源为陆源;土壤溶解性有机质的两个类富里酸(峰A和峰C)与Cu(Ⅱ)的络合常数依次为lgKA=5.3107—5.8303,lgKC=5.0721—5.7924,配位荧光基团比例fA为44.20%—69.82%,fC为52.25%—81.88%,显示土壤溶解性有机质中荧光基因与Cu(Ⅱ)络合能力较大,能与Cu(Ⅱ)配位的配位基较多。     

焦化废水生物出水溶解性有机物特性光谱表征

利用非离子型DAX-8树脂和离子型交换树脂对某焦化废水二级生物出水溶解性有机物(DOM)进行组分分离,从溶解性有机碳(DOC)、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等4个方面对组分进行光谱学分析与特征识别.结果显示,疏水性酸性物质(Ho A)、亲水性酸性物质(Hi A)和亲水性中性物质(Hi N)为DOM的主要组分,其DOC含量占总DOC的39.88%、20.85%、25.38%;DOM主要含有单环芳香族化合物或共轭双键类化合物成分,类腐殖质物质和类富里酸物质是DOM的特征有机物;低分子量有机物在亲水性物质组分(HIS)中含量最高,E2 54/E3 65=3.89,E445/E665=1.91,SR=0.926均证明了这一点;亲水性碱性组分(Hi B)组分UV254占比为32%,SUVA值为49.94 L·mg-1·cm-1,不饱和物质和芳香性物质含量最高,芳香化程度最高;Ho A的E300/E400值为2.58,腐化程度最高,组分中含有类富里酸物质.DOM光谱分析能够提供组分中亲疏水性物质的比例、芳香性高低、分子量、发色团及有机基团等信息,可以作为判断废水特征的参考依据.     

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.     

臭氧深度处理垃圾焚烧厂沥滤液时溶解性有机质（DOM）特性分析

采用荧光光谱、红外光谱和紫外-可见光谱技术分析了臭氧氧化深度处理沥滤液生化处理水过程中废水中DOM组成及结构变化.同步荧光光谱显示,反应过程中340—370 nm处的特征峰强度明显下降,小于270 nm的短波长范围内荧光强度有一个从高到低再升高的变化过程.三维荧光光谱表明,沥滤液生化处理水中含有两个类富里酸荧光峰（UV-FA：Ex/Em=250—255/410—450 nm;Vis-FA：Ex/Em=315—320/400—405 nm）,反应过程中荧光峰强度不断降低,其中UV-FA荧光峰的发射波长存在明显的蓝移现象,最大蓝移量40 nm.红外光谱表明,沥滤液生化处理水中含有多种芳香性特征峰,臭氧氧化过程中峰强度逐渐降低,部分特征峰消失,并有过氧化合物的CO伸缩振动峰生成.沥滤液生化处理水经臭氧氧化深度处理60 min后,其SUVA254值由3.01 L.mg-.1m-1降低到1.16 L.mg-.1m-1,A3/A4值由4.06上升到8.43.综合分析表明,臭氧氧化能够有效将沥滤液生化处理水中结构复杂的大分子芳香族化合物降解为芳构化程度较低、分子量较小的有机物.     

蘑菇渣和稻秸堆肥中DOM与Cu2+的络合机制

堆肥中溶解性有机质(DOM)对重金属具有显著的络合作用,影响其在环境中的迁移和转化。研究采用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)结合二维相关光谱(2DCOS)分析方法,系统解析蘑菇渣堆肥(MRC)及水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM与Cu²⁺的络合机制。EEM-PARAFAC结果表明,MRC-DOM和RSC-DOM主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类蛋白质(C3)组成,各组分分别占MRC-DOM总荧光强度的43%、32%和25%,占RSC-DOM的39%、29%和32%。2种堆肥DOM与Cu²⁺作用过程中,3类组分荧光强度均呈不断降低趋势,表明它们均与Cu²⁺发生了显著的络合作用。2种堆肥中不同荧光组分(C1～C3)与Cu²⁺的有效猝灭常数(lg K)在4.54～4.76之间,均表现为C3>C1>C2,表明类蛋白组分(C3)与Cu²⁺结合能力最强,其次为类腐殖酸(C1),类富里酸(C2)最低。2DCOS结果显示,堆肥DOM中类蛋白荧光组分与Cu^...     

热解温度对棉杆生物炭中水可提取有机物与Cu(Ⅱ)络合特性的影响

本文以棉杆生物炭中水可提取的有机物(water extracted organic matter,WEOM)为研究对象,采用二阶导数荧光和二维相关光谱分析方法研究低温(300℃)和高温(600℃)热解温度下生物炭WEOM的荧光组分变化及其与Cu(Ⅱ)离子的络合特性.研究结果表明,低温和高温热解生物炭WEOM的含量分别为20172.3 mg·kg-1和5.9 mg·kg-1;低温热解生物炭WEOM以类腐殖酸为主,而高温热解生物炭WEOM以类富里酸为主.二维相关光谱(2D-COS)分析结果显示,低温热解生物炭WEOM中类腐殖酸(409 nm)能够优先与Cu(Ⅱ)离子发生络合作用,而高温热解生物炭WEOM中类富里酸组分(372 nm)优先与Cu(Ⅱ)离子结合.300℃热解生物炭WEOM-Cu(Ⅱ)的lgK值在4.85-5.30之间,类富里酸物质表现出较高的lgK值.600℃热解棉杆生物炭WEOM与Cu(Ⅱ)的lgK值在4.23-5.19之间,随着波长的增加,lgK值呈现逐级增大的趋势,且具有较高的荧光配位比,研究结果能够为生物炭用于土壤改良和修复提供指导依据.     

焦化废水中溶解性有机物组分的特征分析

焦化废水是典型的具有复杂有机质的工业废水,其复杂的有机构成制约了水处理的水质达标,且可能对排入水体构成危害.为了探明其溶解性有机物的组成,采用XAD-8大孔树脂将焦化废水中的溶解性有机物分为亲水性组分(HIS)、疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)和疏水中性组分(HON),分析了各组分的溶解性有机物(DOC)、紫外-可见光谱、色度,并采用GC/MS对各组分中有机物进行定性分析.结果表明,焦化废水中的有机物主要为HIS和HOA组分,其DOC含量分别占总DOC的44.3%和32.4%;焦化废水在200—250 nm和300—400 nm范围内有特征吸收峰,且吸收光强度顺序为HIS>HOA>HON>HOB;焦化废水的色度主要由HOA和HON构成,其在525 nm和436 nm处的吸光度分别占焦化废水吸光度的42.9%(HON)、42.1%(HON)和21.4%(HOA)、15.8%(HOA);焦化废水中亲水性物质主要是苯胺、苯酚、喹啉、异喹啉,疏水酸性物质中主要是各种甲基取代的酚类物质,疏水碱性物质主要是各种胺类和含氮杂环化合物,疏水中性物质主要是吲哚及其衍生物.     

三维荧光光谱表征膜污染物

本文探讨三维荧光光谱表征天然湖水中膜污染物质的可行性.选取天然湖水中的4种溶解性有机组分,进行膜过滤试验,探讨水样的荧光峰位置、强度和分布等特征参数与其分子量、亲疏水性质的关系,从而达到用三维荧光光谱参数定性、定量表征膜污染程度的目的.经研究发现,EEM谱图上与膜污染关系最密切的两个区域是:λex=220-250nm/λcm=350-380nm和λex=230-280nm/λem=380-500nm,其对应的小分子蛋白类和腐殖类有机物是造成膜污染的主要成分.此外,EEM谱图上的荧光强度还可用来表征过膜前后有机物的截留效率.经研究认为,采用三维荧光光谱反映膜污染成因和膜截留效率,具有实际应用意义.     

湖泊沉积物孔隙水溶解性有机质组成与光谱特性

应用紫外-可见光谱和荧光光谱分析乌梁素海沉积物孔隙水中溶解性有机质(DOM)的组成和来源信息,揭示不同来源污染物对孔隙水DOM结构及地球化学行为的影响.研究结果表明,类蛋白物质含量相对较高的区域,其污染相对较重;沉积物孔隙水DOM的生物指数BIX值都大于0.6,预示沉积物孔隙水中DOM微生物来源贡献较大;在类蛋白荧光物质较高的区域,DOM的腐殖化程度相对较低,其结构相对简单,稳定性较弱;腐殖化指数HIX254分析结果也表明,受污程度较高的区域,DOM的腐殖化程度较低;紫外吸收光谱的斜率能够反映沉积物孔隙水中类腐殖酸的变化,而光谱斜率S350—400比S275—295更能够反应沉积物孔隙水中类腐殖酸的变化,随着S350—400升高,DOM中类蛋白物质的含量呈下降趋势,类腐殖酸含量逐渐增加.     

哈尔滨市降雪中溶解性有机物光谱特性分析

研究雨雪中的溶解性有机物(DOM)将有利于把握其理化性质及其在生态系统中的行为和功能.本研究运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析(PARAFAC)、紫外-可见光谱技术(UV-vis),对哈尔滨市2018年3月1日降雪样品中DOM的光谱特性及来源进行解析.结果表明,降雪样品中DOM的相对分子质量较大,芳香构造程度较高,C=C不饱和双键结构较多,腐殖化程度更高,结构更复杂,芳环上含氧官能团含量较少,有机质疏水性较强;EEMs结合PRAFAC解析出3种组分,分别为类腐殖质类物质(C₁和C₂)和类色氨酸(C₃),荧光特征参数(荧光指数FI、自生源指数BIX、腐殖化系数HIX_b和新鲜指数β∶α)表明,降雪样品中DOM受陆源和生物源同时作用,腐殖化程度较高且受到陆源影响严重,自生源组分较少,新生成的DOM比例较低.     

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.     

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.     

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。     

利用荧光淬灭作用研究川泽泻凝集素微环境与生色基团的空间分布

用不带电荷的极性淬灭剂丙烯酰胺和带电荷的I-离子、Cs 对川泽泻凝集素内源荧光进行淬灭研究,以揭示凝集素与小分子物质相互作用以及凝集素荧光生色基团的分布情况.天然川泽泻(Alisma plantago-aquatica Linn)凝集素在280nm和295nm波长下均显示λmax为328nm的荧光发射光谱,表明凝集素荧光生色基团位于相对疏水的环境中.中性淬灭剂丙烯酰胺对凝集素分子的荧光生色基团Tyr和Trp残基的可接近程度为96.81%,而对阴离子淬灭剂I-离子和阳离子淬灭剂Cs 离子的可接近程度分别为37.17%和21.96%.表明川泽泻凝集素荧光氨基酸残基主要位于分子内部的疏水核心.图3参22     

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.     

蚯蚓生物处理对剩余污泥腐殖酸特性的影响

以城市污水处理厂产生的剩余污泥为对象,研究蚯蚓(赤子爱胜蚓)生物处理对剩余污泥腐殖酸相关性质的影响.结果表明,在水力负荷4.0 m3·m-2·d-1、有机负荷1.70 kgVSS·m-3·d-1的条件下,蚯蚓生物滤池对于剩余污泥具有良好的减量化效果,VSS平均减量率为55.2%.随着蚯蚓滤池反应器高度的增加,处理后污泥中腐殖酸的C/H值、E4/E6(465 nm与665 nm吸光度的比值)值逐渐降低,紫外光谱205—210 nm处最大吸收峰向近紫外区移动,腐殖酸分子量增大,芳构化明显,缩合程度加强,出泥腐殖化程度提高.荧光淬灭实验分析显示腐殖酸与重金属Cu(Ⅱ)的络合作用明显,蚯蚓滤池处理出泥腐殖酸的络合容量相对进泥有所增加,可溶性铜离子含量降低,可能减少被作物吸收的风险.     

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。     

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。