Seasonal variation and chemical composition of particulate matter: A study by XPS, ICP-AES and sequential microanalysis using Raman with SEM/EDS

During the winter period (January–March 2016), the total suspended particles (TSP) and particulate matter smaller than 2.5 μm (PM_2.5) were characterized by the application of various analytical techniques in four zones of the Metropolitan Area of Monterrey in Mexico. To evaluate the seasonal variation of some elements in the particulate matter, the results of this study were compared with those obtained during the summer season (July–September 2015). The speciation of the C_1s signal by X-ray photoelectron spectroscopy revealed the contribution of aromatic and aliphatic hydrocarbons as the main components in both seasons. Conversely, carboxylic groups associated with biogenic emissions were detected only in winter. The percentages of SO₄^2 ? ions were lower in winter, possibly caused by the decrease in the solar radiation, and relative humidity recorded. The results of the ICP analysis revealed that Fe, Zn and Cu were the most abundant metals in both TSP and PM_2.5 in the two seasons. There were significant seasonal variations for concentrations of As, Ni and Zn in the urban area and for Fe, As, Cd, Ni and Zn in the industrial zone. This was attributed to the greater burning of fuels as well as to an increase in vehicular traffic, the effect of thermal inversion and changes in some meteorological parameters. The results of the sequential microanalysis by Raman spectroscopy and SEM/EDS allowed observation of deposits of carbonaceous material on the particles and to perform the speciation of particles rich in Fe and Pb, which helped infer their possible emission sources.     

溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.     

组合人工湿地对城镇污水处理厂尾水中有机物的去除特征研究

采用物理分级和三维荧光光谱法,研究了组合人工湿地对城镇污水处理厂尾水中不同形态有机物的去除特征.结果表明,组合人工湿地对污水处理厂尾水具有较好的深度处理效果,出水水质基本可以达到国家地表水环境质量标准(GB38382-2002)Ⅲ或Ⅳ类水标准.组合人工湿地处理系统对尾水中CODCr和BOD5总体去除率分别达到35.2%和44.3%,对尾水中总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)的平均去除率分别为46.9%、45.9%、48.3%.组合人工湿地系统不同单元对尾水中有机物的去除贡献率存在差异,其中,潜流湿地单元对尾水中CODCr和BOD5及其不同组分有机碳的去除效率较高.试验期间,由于藻类滋生,表流湿地单元出水中有机物含量波动较大,去除效果明显降低,藻类被打捞后,出水水质明显改善.三维荧光光谱分析结果显示,各个处理单元取样点的水样三维荧光光谱均出现4个明显的荧光峰.人工湿地各单元出水溶解性有机质(DOM)中,类蛋白和类腐殖酸物质含量较高,类富里酸物质含量较低.人工湿地对类蛋白和类腐殖酸物质有较强的去除作用.     

焦化废水中不同极性组分的光谱分析及可生物降解特性

焦化废水是典型难降解工业有机废水,构成其成分的复杂及种类的繁多使其难以实现高效的生物降解过程,制约了水处理的水质达标.为了探明其中生物降解强抑制组分,采用DAX-8大孔树脂将焦化废水分离出疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)和亲水性组分(HIS)等4种极性不同的组分,分析了各组分的有机物含量分布,紫外吸收光谱和三维荧光光谱,并用两种方法考察了各组分的可生物降解性能.结果表明,HOA是主要的有机组分,其COD和TOC分别占比55.9%和56.8%;HOA也是主要的芳香物质及荧光组分,而HON是芳香构造化程度最高和类腐殖质占比P(Ⅲ+Ⅴ)最高的组分;各组分的BOD5/COD值及脱氢酶活性的抑制结果显示其难降解程度依次为HONHOBHIS原水HOA,而HON是焦化废水中生物抑制最强组分,其BOD5/COD值仅为0.21±0.02,对脱氢酶活性的抑制达到38.5%;SUVA和P(Ⅲ+Ⅴ)与可生物降解性的关联分析发现,焦化废水中难降解组分并不都是芳香性化合物造成的,类腐殖质对其中难降解有机组分的指示作用相比SUVA更加灵敏.     

融雪对土壤溶解性有机质溶析作用的影响

利用土壤浸提实验和土柱淋洗实验,考察了化学离子的种类与浓度对进入融雪径流的土壤溶解性有机物(DOM)的含量和光谱学特性的影响,以及不同化学特征的积雪融化过程中土壤DOM的释放规律.土壤浸提实验结果表明,随着Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中的溶解性有机碳(DOC)浓度显著降低;随着Cl~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中波长254 nm处的紫外吸光度(UV-254)逐渐降低;随着Na~+和Mg~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中单位浓度DOC的紫外吸收值(SUVA)值逐渐升高.NO_3~-、SO_4~(2-)和Na~+的浓度过高或过低时,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸和类富里酸荧光峰强度较低;随着Cl~-、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度的升高,土壤浸提液中DOM的类腐殖酸荧光峰强度逐渐降低.土柱淋溶实验结果表明,类腐殖酸和类富里酸荧光物质是土壤淋滤液中的主要荧光物质.与纯水相比,融雪水作为淋洗液导致土壤淋滤液中DOC浓度的降低,以及类微生物代谢产物荧光峰强度的增高.冻融交替抑制DOM自土壤解吸进入淋滤液,并且导致土壤淋滤液中芳香族化合物相对含量的降低.     

掺钴水钠锰矿对铅的吸附及对砷的氧化

为了研究过渡金属离子掺杂对锰氧化物作为环境友好材料物理化学性质的影响,在浓盐酸还原高锰酸钾制备水钠锰矿过程中添加氯化钴,在常压回流条件下一步合成了三维纳米微球状水钠锰矿,考察了其铅吸附和砷氧化能力.应用粉晶X射线衍射、化学分析、N2物理吸附、场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段表征产物晶体结...     

腐蚀电池-Fenton处理渗滤液溶解性有机物光谱特征

为了研究垃圾渗滤液中溶解性有机物（DOM）在腐蚀电池-Fenton（CCF）深度处理过程中的去除特性,采用XAD-8和XAD-4树脂将DOM分成5种组分（亲水性有机物HPI、疏水性有机酸HPO-A、过渡亲水性有机酸TPI-A、疏水性中性有机物HPO-N、过渡亲水性中性有机物TPI-N）,并用紫外和荧光光谱对各组分的降解...     

堆肥处理对污泥腐殖物质组成和光谱学特征的影响

采用凝胶(Sephadex G-75)色谱、荧光光谱和红外光谱法研究了污泥堆肥的HA和FA在堆制前后的组成与结构特征变化．凝胶色谱分析表明,污泥经过63d堆腐后,HA中大分子组分含量明显提高;而FA则由不同分子量物质组成,其中小分子量物质占主要部分,在堆腐以后,FA中大分子物质含量下降30％,小分子量物质含量则相对增加．同时,荧光光谱、红外光谱的结果表明：随着污泥堆肥的进行,HA中有机物不饱和结构的多聚化或联合程度增大,芳香结构物质含量增加;但经过堆制的FA具有更多的结构简单的低分子量物质和更低的芳构化水平．     

火焰原子吸收测定中的背景吸收和基体干扰

为了探讨火焰原子吸收法测定成分复杂样品时干扰的影响,采用扣除背景的方法来排除背景吸收,采用标准加入法来消除基体干扰的影响。通过对上述方法的对比实验,绘制相应的工作曲线图,能直观、准确地反映出背景吸收和基体干扰对样品测定的影响程度。扣背景和采用标准加入法两者结合使用能达到使样品测定结果准确可靠的目的。     

分子光谱技术在水体微塑料监测中的应用

水域、陆地和空气中的微塑料污染不仅对人们赖以生存的生态系统有潜在危害,而且对人类的身体健康存在持续性危害。针对这些污染问题开展研究的首要任务之一就是需要鉴定微塑料的成分,从而明确可能产生污染的源头以及引起污染的途径。分子光谱技术是鉴别微塑料最常用的分析方法之一,尤其是红外光谱法和拉曼光谱法。建立了基于分子光谱技术的水体微塑料检测方法,可实现对水体中1～5 000μm尺寸范围内的微塑料的自动化测试。其中,尺寸大于10μm的微塑料颗粒物可以通过显微红外光谱仪进行检测,尺寸大于1μm的微塑料颗粒物可以通过显微拉曼光谱仪进行检测。该方法操作简单、检测速度快、结果呈现直观,可作为微塑料检测的有力工具。