Identification of sources,characteristics and photochemical transformations of dissolved organic matter with EEM-PARAFAC in the Wei River of China

• The source of DOM in surface water and sediment is inconsistent. • The DOC content changes differently in surface water and sediment. • The content of DOC in the surface water is lower than that in the sediment. • The DOM in the surface water had higher photodegradation potentials than sediment. Dissolved organic matter (DOM) in rivers is a critical regulator of the cycling and toxicity of pollutants and the behavior of DOM is a key indicator for the health of the environment. We investigated the sources and characteristics of DOM in surface water and sediment samples of the Wei River, China. Dissolved organic carbon (DOC) concentration and ultraviolet absorbance at 254 nm (UV₂₅₄) increased in the surface water and were decreased in the sediment downstream, indicating that the source of DOM in the water differed from the sediment. Parallel factor (PARAFAC) analysis of the excitation-emission matrices (EEM) revealed the presence of terrestrial humus-like, microbial humus-like and tryptophan-like proteins in the surface water, whereas the sediment contained UVA humic-like, UVC humic-like and fulvic-like in the sediment. The DOM in the surface water and sediment were mainly derived from microbial metabolic activity and the surrounding soil. Surface water DOM displayed greater photodegradation potential than sediment DOM. PARAFAC analysis indicated that the terrestrial humic-like substance in the water and the fulvic-like component in the sediment decomposed more rapidly. These data describe the characteristics of DOM in the Wei River and are crucial to understanding the fluctuations in environmental patterns.     

水相和冰相中不同pH条件下溶解性有机质对苊光降解的影响

以Suwannee River NOM（SRNOM）和Upper Mississippi River NOM（UMRNOM）两种水源溶解性有机质（DOM）为代表,利用500W高压氙灯作为光源模拟太阳光,进行室内光解实验.考察了冻融前后两种DOM在不同pH条件下的光谱特性参数及其与苊的结合常数（K_DOC）,同时通过苊的表观光解速率常数（K_OBS）研究冰相与水相中不同pH条件下DOM对苊的光解影响,并进行了相关性分析.结果表明,无论在冰相还是水相中,苊都可以直接进行光降解,同时两种DOM均能促进苊的光解.在水相中,随着pH的升高,两种DOM的SUVA₂₅₄、E₂/E₃、a₂₅₄、a₃₅₀与苊的K_OBS均有上升,而K_DOC则呈现下降趋势.同时K_OBS与K_DOC、a₃₅₀及SUVA₂₅₄均具有显著相关性.而冰相中,K_OBS和K_DOC随pH的变化趋势与水相一致,但SUVA₂₅₄、E₂/E₃、a₂₅₄、a₃₅₀没有明显变化趋势.K_OBS和K_DOC相比于水相也有明显下降.此外.冰相中的K_OBS仅与K_DOC存在显著相关,而与其他参数均无相关性,这也说明冰中的光化学反应可能具有更加复杂的机制.     

CDPF对重型柴油车颗粒物排放特性的影响

采用实验室底盘测功机和全流定容稀释采样系统（CVS）,搭载EEPS3090,开展了国三重型柴油车加装催化型颗粒物捕集器（CDPF）前后颗粒物排放因子和粒径分布比较,进一步分析了不同工况下CDPF对各模态颗粒物排放因子的影响.结果表明,重型柴油车加装CDPF前后基于单位里程的颗粒物数量排放因子分别为（2.7±1.1）×10¹⁵ km^-1和7.9×10¹⁴ km^-1,CDPF对颗粒物数量减排率为71.10%,其中对核模态和聚集态颗粒物数量减排率分别为28.70%和84.95%.随着车速的增加,CDPF对聚集态颗粒物数量减排效果良好,核模态颗粒物数量减排率急剧下降.高速工况下颗粒物在CDPF内部出现大粒径颗粒物向小粒径颗粒物转化的现象,导致核模态颗粒物数量排放因子的增加,应引起足够的重视.     

几种常见非国标法颗粒物切割器性能评价及问题分析

通过搭建基于静态箱法的切割器捕集效率评价系统,分别评价了几种常见国产非国标法颗粒物切割器的性能.结果表明,2~3 L·min^-1的小流量国产切割器的D_a50在2.5 μm附近,但曲线形状与标准形状差异较大,几何标准偏差不符合要求;可调流量国产切割器符合国家标准对PM_2.5切割器的性能要求,但不符合对PM₁₀切割器的性能要求;带切换阀切割器的切换阀如果未能完全切换到预定位置,会影响切割器的性能指标.通过与同类型的进口切割器对比,揭示了国产非国标法颗粒物切割器目前存在的问题较多,并对其提出了改进建议,如提高切割器的加工精度、优化切换阀控制准确度等.     

新型组合工艺深度去除DOM及其对低温运行的响应特征

我国城镇污水处理厂进水具有碳氮比低、可生化性差等特性,显著增加了污水处理厂稳定达标运行的难度.为应对我国特殊进水水质,本文研发了基于生物吸附-两级AO-活性焦吸附的高效污水处理组合工艺,分析了各工艺段溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）和氮磷的去除特性,并对低温条件下组合工艺的响应特征进行解析,为该工艺的工程应用提供理论依据和技术支撑.结果表明,组合工艺经过60 d的连续运行,出水TN和TP平均浓度分别为8.5和0.25 mg·L^-1,平均去除率分别高达80.5%和95.5%.此外,活性焦对于污水中大分子芳香族类和环烷烃类DOM的去除效果较好,两级AO出水中芳香族类、环烷烃类和卤代烃类DOM的比例由50.23%降至10.24%.生物吸附工艺段菌群多样性较高,具有快速富集有机物能力的Acidobacteria菌门相对丰度达到10.23%.两级AO工艺菌群丰度和多样性略低,其中相对丰度较高的微生物为具有脱氮除磷功能的Proteobacteria菌门（79.39%）和Nitrospirae菌门（6.5%）.在5℃低温条件下,组合工艺出水TN、TP和COD等主要水质指标未出现显著波动,表明组合工艺具有良好的抗低温影响能力.对比常温运行中的菌群分析结果,低温环境下两级AO工艺段的Proteobacteria菌门相对丰度由66.22%降至54.27%,但具有抗低温等不利条件的Gemmatimonadetes菌门相对丰度由0.72%升高至9.67%,且生物吸附工艺段仍存活大量具备降解有机物功能的Acidobacteria菌门,有效缓冲了后段工艺处理负荷,使组合工艺具有良好的抗外界干扰能力.     

再生水补给型城市景观水体中溶解性有机物的分布及特征——以圆明园为例

天然水体中的溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）具有多样的生态意义,已被用作评价天然水体水质状况的一项重要指标.本研究运用三维荧光光谱（Excitation-Emission Matrix Spectroscopy,EEMs）测量了圆明园水体中溶解性有机物的四季变化情况,利用平行因子法进行组分解析,分离得到类腐殖酸（C1）、类酪氨酸（C2）、类色氨酸（C3）3种DOM组分,且3种组分具有一定同源性.类腐殖酸组分含量在季节间的变化较大,夏季明显高于其他季节,另外两种组分的含量在四季间的变化不大.计算FI、HIX、BIX、β：α 4项特征参数,结果表明,所有样本在4个季节的内源性特征明显,受人为排放等陆源输入影响较小,水体DOM腐殖化程度较低,新鲜DOM占比大.对3种DOM组分、荧光特征参数与水质指标进行斯皮尔曼相关性分析,发现类酪氨酸与类色氨酸可能是TOC的重要组成部分.类腐殖质组分与4种荧光特征参数均显著相关,并与水体中氮（p<0.01）、磷（p<0.05）的循环与迁移有关,具有重要的生态意义.水体中的N/P比与DOM存在显著的负相关关系（p<0.05）,可通过控制N/P比来抑制水体中浮游植物的生长,减少内源DOM的产生与释放,从而达到降低水体DOM的目的.     

济南市大气颗粒物短期暴露对老年人群血清淀粉样蛋白P组分影响的定群研究

为了解济南市不同粒径大气颗粒物暴露对老年人群血清淀粉样蛋白P组分（SAP）的急性影响,评估大气颗粒物暴露对人群神经系统的健康风险,以山东省济南市甸柳社区为研究地点,采用定群研究设计,对社区76名健康老年人进行5次重复测量,结合社区附近（< 2 km）环保监测超级站的PM_2.5和PM₁₀浓度数据,在控制年龄、性别等协变量情况下,利用线性混合效应模型分别分析PM_2.5和PM₁₀暴露对SAP的效应影响.结果表明:大气颗粒物短期暴露与老年人群SAP的升高呈正相关;PM_2.5累积滞后0~6 h,每升高1个四分位数间距（IQR）,SAP水平升高18.73%（95% CI为9.20%~29.08%）（FDR_H-P < 0.05）（其中,CI为可信区间,FDR_H-P为经多重校正后的P值）;PM₁₀累积滞后0~6 h,每升高1个IQR,SAP水平亦升高,但变化不显著（FDR_H-P>0.05）.研究显示,大气颗粒物暴露可以引起人群反应神经退行性病变的SAP指标升高,提示大气颗粒物对人群神经系统具有潜在威胁;PM_2.5对SAP的效应高于PM₁₀,提示小粒径颗粒物具有较高的健康危害,应加强对小粒径颗粒物的健康影响和干预防护研究.      

有机物对厌氧氨氧化生物膜反应器脱氮效能及微生物群落的影响

为考察有机物对厌氧氨氧化生物膜反应器脱氮效能的影响,采用MPN（most probable number）法和高通量测序技术,结合处理效果数据,对比分析了有无有机物影响下生物膜中微生物群落差异.试验表明：在进水有机物（COD）为30和60 mg·L^-1作用下,总氮去除率与进水COD为0 mg·L^-1时的84.10%相比较分别提高了5.08%和10.41%;COD为90 mg·L^-1时,总氮去除率降至89.05%.由MPN法和高通量测序结果可知,相对于无有机物,60 mg·L^-1有机物使反应器中反硝化菌数量增加,浮霉菌门和变形菌门丰度明显提高,且微生物群落更加丰富.有机物能影响反应器中厌氧氨氧化、反硝化脱氮效能及微生物菌落丰度,适宜的有机物浓度可使厌氧氨氧化与反硝化作用有效耦合,提高反应器的脱氮效能.本研究可为厌氧氨氧化生物膜反应器处理含有机物的实际污水提供参考价值.     

辽河保护区水体溶解性有机质空间分布与来源解析

以辽河保护区水体为研究对象,使用三维荧光光谱技术（EEMs）结合平行因子模型（PARAFAC）探究辽河保护区水体溶解性有机质（DOM）的组成成分、主要来源及DOM的空间分布特征.同时,结合水体理化性质指标,运用统计学分析方法研究影响DOM的主要因素.结果表明,辽河保护区表层水中DOM含有3种荧光组分,分别为陆源及海洋源类腐殖C1（λ_Ex/λ_Em=245,315 nm/415 nm）、类富里酸C2（λ_Ex/λ_Em=260,355 nm/470 nm）及类色氨酸C3（λ_Ex/λ_Em=225,280 nm/340 nm）.辽河保护区DOM以类腐殖质物质C1与C2为主要成分（占总组分荧光强度的78%）,以类蛋白质组分C3为次要组分（占总组分荧光强度的22%）.从组分及空间分布上看,DOM类腐殖质组分总荧光强度表现为上游>下游>中游,类蛋白质组分的荧光强度则表现为中游>下游>上游,与周边环境因素及人为扰动因素具有密切关系.DOM来源受内源释放和外源输入共同影响,具有自生源特征和腐殖化特征.通过相关性分析可知,C1、C2与DOC呈显著正相关关系;C3与TP呈正相关关系,与TN呈负相关关系.     

蛋白类有机质在水厂各处理单元中的去除特性

蛋白类有机质（pDOM）广泛存在于天然水体中,是非常重要的含氮消毒副产物前驱物.近年来,其在饮用水处理过程中的去除和控制逐渐受到广泛关注.本文以两个实际饮用水厂不同工段进出水为研究对象,通过高效尺寸排阻色谱联合紫外、荧光及有机碳检测器的分析方法,对水样中pDOM不同分子量组分的去除特性及变化规律进行探究.同时,选取混凝和活性炭吸附两种水处理技术进行小试实验,进一步探究pDOM组分在常规处理单元的去除规律.结果表明,pDOM在不同水处理单元具有不同的去除特性,预氧化能够有效分解类色氨酸和类酪氨酸型高分子组分,且随着氧化剂氧化作用增强,更多的高分子组分被氧化分解为小分子,但一些分子量较大的脂肪族蛋白等组分则难以被氧化分解;混凝沉淀对高分子组分有良好去除效果,尤其是类色氨酸型pDOM,且混凝过程可能存在一定量pDOM组分的释放,多为小分子及疏水性组分;活性炭过滤易去除分子量较低及疏水性较强的组分,但炭砂滤池长期运行可能存在微生物滋生,因此造成出水部分pDOM组分浓度增加;紫外消毒在一定程度上提高了小分子组分的去除效率.由于实际水厂运行过程中水质条件变化复杂且微生物活动不可控,故各处理单元对pDOM的去除并没有展现协同作用.且相比于腐殖质类物质,pDOM组分受水质变化影响较大,从整体工艺流程来看,去除效果有限.因此在水厂未来运行中,应加强进出水中pDOM各组分的监测,及时对各处理单元运行参数进行调整,同时考虑结合臭氧-生物活性炭工艺,或增加纳滤等膜过滤单元,严格控制pDOM组分的去除.