Determination of ammonium on an integrated microchip with LED-induced fluorescence detection

A simply fabricated microfluidic device integrated with a fluorescence detection system has been developed for on-line determination of ammonium in aqueous samples. A 365-nm light-emitting diode (LED) as an excitation source and a minor band pass filter were mounted into a polydimethylsiloxane (PDMS)-based microchip for the purpose of miniaturization of the entire analytical system. The ammonium sample reacted with o-phthaldialdehyde (OPA) on-chip with sodium sulfite as reducing reagent to produce a fluorescent isoindole derivative, which can emit fluorescence signal at about 425 nm when excited at 365 nm. Effects of pH, flow rate of solutions, concentrations of OPA-reagent, phosphate and sulfite salt were investigated. The calibration curve of ammonium in the range of 0.018-1.8 μupg/mL showed a good linear relationship with R² = 0.9985, and the detection limit was (S/N = 3) 3.6 × 10^-4 μupg/mL. The relative standard deviation was 2.8% (n = 11) by calculating at 0.18 μupg/mL ammonium for repeated detection. The system was applied to determine the ammonium concentration in rain and river waters, even extent to other analytes fluorescence detection by the presented device.     

运用三维荧光光谱解析高温厌氧产氢反应过程对温度变化的响应

为建立反应器运行状态的荧光光谱快速监测方法,应用三维荧光光谱表征了高温厌氧反应器的出水,采用平行因子分析方法分析后得到3种荧光组分——蛋白质、辅酶NADH和核黄素,并获得它们的激发发射光谱图及相对浓度.结果表明,当温度从50 ℃上升到60 ℃的过程中,3种荧光物质的相对浓度均呈现相应的变化,它们与反应器的运行参数呈现明显相关性.进一步研究表明,核黄素是高温厌氧产氢反应中的特有荧光物质,采用标准加入法和二阶校正方法可以测定其实际浓度,出水中核黄素浓度变化范围为0.04~0.13 mg·L^-1.该研究为厌氧产氢反应器的运行监控提供了理论基础.     

重金属离子与依诺沙星相互作用的荧光光谱法研究

荧光分析法是利用物质的荧光性质对物质进行分析的方法,文章应用荧光法研究了不同温度下重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+与喹诺酮类药物依诺沙星(ENX)的相互作用。结果表明:Cu2+、Pb2+及Mn2+对ENX内源荧光的猝灭机制属于形成复合物所引起的静态猝灭,利用Stern-Volmer关系式计算了ENX与重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+之间的猝灭常数KSV及结合位点数,根据热力学参数(自由能变ΔG、焓变ΔH、熵变ΔS)确定了ENX与重金属离子之间的主要作用力类型为静电作用力。该研究为探讨环境中重金属离子与ENX的作用机理和环境效应提供了理论依据。     

Biological sulfate removal from acrylic fiber manufacturing wastewater using a two-stage UASB reactor

A two-stage UASB reactor was employed to remove sulfate from acrylic fiber manufacturing wastewater. Mesophilic operation (35±0.5℃) was performed with hydraulic retention time (HRT) varied between 28 and 40 hr. Mixed liquor suspended solids (MLSS) in the reactor was maintained about 8000 mg/L. The results indicated that sulfate removal was enhanced with increasing the ratio of COD/SO₄^2-. At low COD/SO₄^2-, the growth of the sulfate-reducing bacteria (SRB) was carbon-limited. The optimal sulfate removal efficiencies were 75% when the HRT was no less than 38 hr. Sulfidogenesis mainly happened in the sulfate-reducing stage, while methanogenesis in the methane-producing stage. Microbes in sulfate-reducing stage performed granulation better than that in methane-producing stage. Higher extracellular polymeric substances (EPS) content in sulfate-reducing stage helped to adhere and connect the flocculent sludge particles together. SRB accounted for about 31% both in sulfate-reducing stage and methane-producing stage at COD/SO₄^2- ratio of 0.5, while it dropped dramatically from 34% in sulfate-reducing stage to 10% in methane-producing stage corresponding to the COD/SO₄^2- ratio of 4.7. SRB and MPA were predominant in sulfate-reducing stage and methane-producing stage respectively.     

兰州市大气颗粒物多环芳烃的恒能量同步荧光光谱特征研究

通过传统单波长激发/发射荧光光谱法与恒能量同步荧光光谱法进行对比,对大气颗粒物中多环芳烃(PAHs)进行了定性定量分析,采用恒能量同步荧光光谱法在不同能量差下建立了15种典型PAHs成分的恒能量同步荧光法的标准谱库.在各PAHs在最佳能量差下进行定量分析,结果表明,除苊荧光信号响应较差外,其余PAHs的LOD和LOQ分别为0.0580～3.18、0.232～12.7 ng·mL~(-1).15种PAHs的空白和一定浓度下的加标回收率范围在82.8%～120.0%,相对标准偏差范围在0.51%～5.87%之间,以恒能量同步荧光光谱进行了兰州地区大气颗粒物中15种PAHs分布特征分析.     

PM2.5中类腐殖质表面活性测定方法与实例分析

建立了大气细粒子中类腐殖质（HULIS）表面活性的动态表征方法,并以华北平原乡村站点冬季大气PM_2.5样品为例,对PM_2.5中HULIS的表面活性进行表征.HULIS碳质组分（HULIS-C）浓度为2.0~4.6μg C/m³,占水溶性有机碳和总有机碳的比例分别为31%~40%和20%~26%.浓度为88~200mg C/L的HULIS水溶液,其表面张力相对于纯水降低了18%~22%.HULIS-C浓度在低于70mg C/L时表面张力降低显著,在88~320mg C/L之间降低相对缓慢.动态表面张力随着时间变化逐渐降低,在液滴形成后200s以内表面张力下降迅速,之后趋于平缓,说明表面活性分子在液滴中扩散趋于稳定需要一定的时间,该特征时间可能影响表面活性物质在云凝结核活化时的作用.证实了在污染地区的大气PM_2.5中含有一定量的表面活性物质,这些物质可能对颗粒物活化为云滴、雾滴过程产生显著影响;表面活性物质的存在可能在外界湿度变化过程中导致颗粒物发生液-液相分离现象,在颗粒物表面形成有机膜,影响活性分子摄取以及半挥发性物质的气-粒分配过程,从而影响大气非均相反应过程.     

番茄光合荧光特性及其镉吸收对土壤镉污染的响应

为探究番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）对镉污染的修复潜力,采用土壤盆栽试验方法,研究了在土壤镉施加含量为2,4,8,16,24,48mg/kg条件下,番茄生长、光合荧光特性及其镉吸收响应特点.结果表明,在土壤中施加镉含量大于8mg/kg时,番茄叶片叶绿素含量、光合性能和荧光参数,以及生物量显著低于没有施加镉的对照（P<0.05）,表现出较强的Cd敏感性.同时,在所有镉处理中,番茄叶片对镉的富集系数（2.48~6.60）和转移系数（1.21~3.90）均大于1,表现出较强的富集能力,但经计算其土壤Cd去除率较低.因此,供试番茄品种是Cd的敏感作物,对土壤镉污染修复的潜力较小.     

舟山渔场有色溶解有机物(CDOM)的三维荧光-平行因子分析

利用三维荧光光谱(EEMs)-平行因子分析(PARAFAC)技术研究春季舟山渔场有色溶解有机物(CDOM)的荧光成分组成、分布特征及来源.PARAFAC模型解析出舟山渔场CDOM由2类5个荧光组分组成,即类腐殖质成分C1(330/420 nm)、C2[(290)365/440 nm]、C3[(260)370/490 nm]及类蛋白质成分C4(285/340 nm)、C5(270/310 nm).5种荧光组分的平面分布模式基本一致,在各层均呈现由近岸海域向远岸海域逐渐减小的趋势,但各层又略有差别.表层高值区出现在杭州湾口外北部海域、虾峙门航道口外海域,且杭州湾口外北部海域的荧光值要高于虾峙门航道口外海域;中层高值出现区域与表层相同,但杭州湾口外北部海域的荧光值要低于虾峙门航道口外海域;底层从近岸向远岸梯度减小,高值区出现在舟山本岛附近海域.各荧光组分的分布与盐度之间存在明显负相关关系,与叶绿素a的线性关系不明显.分析表明,春季舟山渔场CDOM表、中层主要受长江输入和舟山工农业等人为活动排放影响,而底层主要受舟山工农业等人为活动排放影响.从垂直分布模式上,CDOM在30°N断面上由中、表层水体向底层呈现逐渐减小的趋势,并在近岸和远岸海域都出现了高值区,且与盐度低值区、叶绿素a高值区相对应,反映该断面近岸区CDOM主要受长江输入影响,远岸区CDOM主要受生物活动影响;在30°N断面,CDOM分布模式与30.5°N断面基本类似,只是在近岸区域底层出现CDOM高值区,可能是由于潮汐、底层上升流等物理外力作用下,沉积物间隙水中高浓度的CDOM释放出来,使得靠近沉积物界面的底层水体中CDOM浓度升高.5种荧光组分中,C1、C3、C4之间相关性较强,与C2、C5相关性相对较弱,说明C1、C3、C4在来源上具有相似性与C2、C5有一定的差异性.春季舟山渔场CDOM腐殖化指数(HIX)的值较小,反映了春季舟山渔场CDOM的腐殖化程度较低,稳定性较差,在环境中存在时间较短;生物指数(BIX)在舟山外海出现高值区,近岸海域出现低值区,反映出在近岸海域人类活动的影响较大,而在外海生物活动的影响较为明显.     

广州冬季气溶胶中水溶性有机物和类腐殖质的吸光性和荧光光谱特性

利用紫外-可见光谱与三维荧光-平行因子分析法(EEM-PARAFAC),研究了广州市2014年12月～2015年1月大气气溶胶中水溶性有机物(WSOC)和类腐殖质(HULIS)的吸光性和荧光光谱特征.结果表明,广州冬季气溶胶中HULIS的芳香性(SUVA254)、腐殖化程度(HIX)和光吸收效率(MAE365)均高于WSOC.利用EEM-PARAFAC从WSOC和HULIS解析出了类富里酸(C1)、类腐殖酸(C2)和类蛋白(C3)这3种荧光组分.其中类腐殖质组分(C1+C2)分别占WSOC和HULIS中总荧光组分的78%和85%,说明类腐殖荧光组分是WSOC和HULIS的最主要组成,且HULIS富集了更多的WSOC中主要的类腐殖组分.另外,灰霾期的WSOC和HULIS表现出更高的芳香性、腐殖化程度和C2组分,说明灰霾期有助于大分子量吸光性有机质的形成.相关性分析结果显示,WSOC和HULIS的C1组分相对含量与HIX、MAE365、OCsec、K+、SO_4~(2-)和NH_4~+呈现极显著的负相关关系,而C2与它们之间存在极显著的正相关关系.由此说明,WSOC和HULIS中C1的降低和C2的增加会引起它们的腐殖化程度和光吸收能力的增强;同时生物质燃烧排放和二次气溶胶过程可能有助于C2组分的增加.