沉积物中溶解性有机质的垂直分布光谱特性

采用紫外光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)方法对瀛湖沉积物中溶解有机质(dissolved organic matters,DOM)垂直分布的光谱特性进行了分析,利用荧光指数(fluorescence index,FI)、腐殖化指数(humification index,HIX)和生物源指数(biological index,BIX)解析了沉积物中DOM荧光组分、空间分布特征和来源。紫外光谱结果表明:瀛湖沉积物的UV254值在0.14~0.30之间,最大值出现在深度10~11 cm处,深层(20 cm以下深度)沉积物UV254值趋于稳定。A250/A365比值在3.69~9.98之间,均值为5.36,表明瀛湖沉积物DOM以富里酸为主。三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明:沉积物DOM包含3类4个荧光组分,即类腐殖质组分(C1和C2)、类蛋白组分(C3和C4),其中,类腐殖质组分的荧光强度约占全部组分荧光强度的60.7%;随着深度的增加,3个采样点的类蛋白质组分(C3和C4)的荧光强度均呈现下降趋势。FI、HIX和BIX都表明瀛湖沉积物DOM的来源主要是由沉积物中自生微生物活动产生。其中,FI在1.73~2.10范围内,BIX处于0.72~0.96范围内,HIX在1.39~4.72范围内。     

垃圾渗滤液中溶解性有机物对土壤中重金属迁移的影响

垃圾渗滤液主要组分中含有重金属和大量的溶解性有机物(DOM).实验选用北方最具代表性的褐土为供试样品,通过室内土柱淋滤实验研究了垃圾渗滤液溶解性有机物对重金属Cu、Cd、Pb和Zn在土壤中的迁移行为的影响.结果显示,DOM对土壤中Cd、Zn的垂直迁移起着促进作用,而对Cu、Pb迁移起着一定的抑制作用;不同浓度的垃圾淋洗...     

SBR-混凝处理渗滤液过程中有机物的变化特征

考察了SBR-混凝组合工艺对垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)不同分子量区间物质及组分腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机物(Hy I)的去除效果,同时利用傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对处理过程中DOM各组分变化特性进行了分析。结果表明,组合工艺对表观分子量为2 000~4 000及2 000的DOM去除率分别为89.3%和72.1%;对渗滤液DOM组分HA、FA和Hy I的去除率分别为-52.0%、73.1%和77.1%。红外光谱显示,DOM各组分都含有醇、羧酸、脂等多种有机物,SBR对糖、醇、羧酸等去除效果较好,而混凝对脂肪族及芳香族化合物去除效果较好;三维荧光光谱分析表明,经组合工艺处理,DOM各组分荧光峰强度及复杂化程度明显降低,且SBR工艺对色氨酸等类蛋白物质去除效果较好,混凝工艺对类腐殖酸、类富里酸等大分子物质的去除效果较好。     

水生植物腐解过程对水中重金属迁移转化影响的研究进展

一些水生植物对重金属具有一定的耐受性和富集能力,越来越多的工程实践成功地将水生植物应用于重金属污染水体的修复。然而,水生植物进入衰亡期后,其腐解过程对水中重金属的迁移转化还不是很明确。综述了水生植物对重金属的富集作用及其残体腐解过程,着重探讨了腐解过程中产生的溶解性有机物(DOM)和由腐解滋生的微生物等与重金属的相互作用,并结合目前的研究现状提出了今后研究的发展方向。     

应用二维相关同步荧光光谱研究市政污水中溶解性有机物组分

应用二维相关同步荧光光谱研究了北京某大型市政污水处理厂的溶解性有机物(DOM)组分.该厂主要处理单元有沉砂池、初沉池、厌氧单元、缺氧单元、兼氧单元、好氧单元和二沉池.同步荧光光谱发现,DOM包含类蛋白荧光峰(PLF)、微生物代谢产物荧光峰(MLF)、类富里酸荧光峰(FLF)和类胡敏酸荧光峰(HLF),利用二维相关方法处...     

组合式水生植物净化系统对Cu、Pb和Cd的去除与生物富集特征

选取再力花、美人蕉、水烛、旱伞草、梭鱼草、慈姑、菖蒲、水葫芦和大薸9种植物作为实验植物,构建成以高效净化重金属污染水体为主要功能的组合式水生植物高效净化系统(人工湿地+生态浮床+水生植物塘3个处理单元串联而成),研究不同处理单元中水生植物对重金属Cu、Pb和Cd的去除能力及富集特征。结果表明,该净化系统经过为期60 d的连续运行,对Cu、Pb和Cd的去除率较为稳定,可分别达到Cu 93.5%~96.1%、Pb 94.5%~95.2%和Cd 95.6%~97.4%,3种重金属出水浓度均可达到GB3838-2002Ⅲ类水排放要求;其中人工湿地单元对重金属去除贡献率最高,Cu、Pb和Cd分别为54.15%、33.61%和44.84%,其次为生态浮床处理单元,Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为38.61%、51.42%和38.56%,而水生植物塘主要起到深度处理作用,对Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为7.24%、14.97%和16.6%。9种植物在系统运行期间,生长状况良好,且重金属累积量较高,尤其是生物塘系统中的水葫芦和大薸,实验期间其重金属生物富集系数(BCF)均在200以上。所选植物不同部位对3种重金属的吸收富集能力均表现为根最强。     

组合式水生植物净化系统对Cu、Pb和Cd的去除与生物富集特征

选取再力花、美人蕉、水烛、旱伞草、梭鱼草、慈姑、菖蒲、水葫芦和大藻9种植物作为实验植物,构建成以高效净化重金属污染水体为主要功能的组合式水生植物高效净化系统（人工湿地＋生态浮床＋水生植物塘3个处理单元串联而成）,研究不同处理单元中水生植物对重金属Cu、Pb和cd的去除能力及富集特征。结果表明,该净化系统经过为期60d的连续运行,对Cu、Pb和Cd的去除率较为稳定,可分别达到Cu93．5％～96．1％、Ph94．5％～95．2％和Cd95．6％～97．4％,3种重金属出水浓度均可达到GB3838-2002Ⅲ类水排放要求;其中人工湿地单元对重金属去除贡献率最高,Cu、Pb和Cd分别为54．15％、33．61％和44．84％,其次为生态浮床处理单元,Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为38．61％、51．42％和38．56％,而水生植物塘主要起到深度处理作用,对Cu、Pb和cd的去除贡献率分别为7．24％、14．97％和16．6％。9种植物在系统运行期间,生长状况良好,且重金属累积量较高,尤其是生物塘系统中的水葫芦和大藻,实验期间其重金属生物富集系数（BCF）均在200以上。所选植物不同部位对3种重金属的吸收富集能力均表现为根最强。     

猪粪堆肥中铜锌与腐殖质组分的结合竞争

为研究猪粪堆肥中铜锌与腐殖质组分的结合竞争,以猪粪和秸秆为堆腐原料,进行了为期36 d的好氧堆肥实验,研究猪粪堆肥过程中腐殖质组分(胡敏酸和富里酸)、胡敏酸结合态铜锌、富里酸结合态铜锌含量的变化。结果表明,堆肥结束后,腐殖化程度提高,胡敏酸碳含量增加394.4%,富里酸碳含量降低64.9%,腐殖化指数从0.24增加到3.33;随着堆肥的进行,胡敏酸结合态铜锌含量分别增加394.3%和56%,而富里酸结合态铜锌含量分别下降17.5%和28.4%;相关分析表明,胡敏酸结合态铜、富里酸结合态锌与胡敏酸、富里酸碳含量及腐殖化指数均成显著相关(P<0.01);堆肥过程中,胡敏酸结合态铜与富里酸结合态铜之比大于1,而胡敏酸结合态锌与富里酸结合态锌小于1,另外,胡敏酸中的Cu/Zn大于1,而富里酸中的Cu/Zn小于1,表明在腐殖质中铜主要与胡敏酸结合,而锌主要与富里酸结合。研究揭示了猪粪堆肥中重金属铜锌与不同腐殖质组分的结合竞争关系,为畜禽粪便堆肥土地利用的风险评估和风险控制提供科学依据。     

管网末梢水中DOM分布特征及影响因素

为探明长期运行的供水管网末梢出水的溶解性有机物(DOM)分布特征及影响因素,采用三维荧光技术结合平行因子分析法(PARAFAC)对西北某高校管网水质进行了研究,并利用荧光区域积分(FRI)法得到各类DOM占比,通过实验揭示了加氯与DOM的相互关系。结果表明:该区域管网水中DOM主要为溶解性微生物副产物(SMP)、富里酸类(fulvic acid-like)和腐殖酸类(humic acid-like)有机物;DOM平均相对浓度约为2.0×106AU·nm2,其中类蛋白有机物较少,SMP占30%~34%、富里酸类占23%~25%、腐殖酸类占25%~28%;铸铁管出水中SMP总量(80 643 AU·nm2)和占比(34%)比不锈钢管出水中的SMP总量(72 420 AU·nm2)和占比(30%)有所升高;加氯对腐殖质类有机物具有一定的去除效果,且在前10 min内去除率最高。研究结果可为供水管网水质维护和加氯机制提供理论依据。     

碳基材料对污水厂尾水和太湖水体中CDOM的吸附特征

采用颗粒活性炭、粉末活性炭和碳纳米管3种典型碳基材料来吸附太湖水和污水厂尾水中的有机物,考察碳基材料对水中有色可溶性有机物(CDOM)的吸附特征。基于荧光光谱和平行因子分析(PARAFAC),提取出C1(腐殖酸类)、C2(色氨酸类蛋白)和C3(酪氨酸类蛋白)3个PARAFAC荧光组分。粉末活性炭和碳纳米管具有发达的中孔孔隙结构,对水中大分子有机物具有较高的吸附容量,颗粒活性炭微孔结构发达反而不利于吸附水中腐殖酸等大分子有机物。粉末活性炭对水中有机物具有最高的吸附速率,对太湖水中荧光组分C1、C2和C3的吸附速率分别为0.278、0.358和0.359min-1,颗粒活性炭的吸附速率明显低于粉末活性炭和碳纳米管。研究结果揭示了水中复杂混合有机物的吸附特征,为吸附工艺参数的优化提供技术参考。     

城市污水处理过程中溶解性有机物转化特性

运用反渗透技术对城市处理厂进出水中的溶解性有机物(DOM)进行浓缩富集,利用DAX-8大孔树脂将DOM分为亲水物质(Hy I)、类富里酸(FA)和类腐殖酸(HA)3种组分。研究表明,原污水中有机物各组分经生物处理后的总量去除近90%,各组分所占总TOC的百分含量在生化反应过程中也发生了变化:出水中HA组分有降低的趋势,平均下降9.77%,而FA和Hy I两大组分所占总和呈现上升趋势,其中类FA物质升高7.94%,而Hy I组分百分比略有下降。与进水相比,出水中Hy I、FA和HA组分在Ⅲ(色氨酸)、Ⅳ(酪氨酸)区的荧光峰全部消失,而在Ⅰ(类腐殖酸)、Ⅱ(类富里酸)荧光峰变化不大。SUVA和电位滴定结果表明出水有机物的结构发生变化,各组分的芳香性比进水有机物有所增加。研究结果表明,进水中的有机物在污水处理过程中,小分子物质可以被生物利用并形成新的代谢产物释放到水中,大分子物质却较难被生物利用,但在处理过程中其分子构造在一定程度上被微生物改变,系统的生化驯养可以达到构造改变的效果,从而影响出水各组分分子量变化。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

2种浸取程序下炉渣重金属浸出特性

对锅炉煤渣、高炉煤渣、流化床焚烧渣和炉排焚烧渣4种炉渣样品进行了分级,研究炉渣典型重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb)含量,以及基于水平振荡浸出程序(HVEP)和毒性特性浸出程序(TCLP)浸取程序的重金属浸出特性,为炉渣的资源化利用模式提供科学依据。结果表明,2种浸取程序下,4种炉渣的重金属浸出浓度远低于浸出毒性限值,其中,炉排焚烧渣中典型重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd)浸出量最大,高炉煤渣最小;HVEP方法下,2 mm粒级炉渣对重金属浸出总量的贡献较大,TCLP方法下则为2~6 mm粒径段;高炉煤渣和流化床焚烧渣可作为基质应用于潜流园林湿地污水处理系统,但不适宜于酸雨区。     

海浪河水环境重金属污染健康风险评价

为阐明海浪河地表水体中重金属污染物的分布特征与风险水平,对研究区域内As、Cd、Zn、Cu、Pb、Mn等重金属污染物浓度进行了分析检测,并采用美国环境保护局(USEPA)推荐的健康风险评价模型对水体中重金属引起的健康风险进行了评价。结果表明,各采样点的重金属监测数据中As、Cd、Zn和Cu均达到Ⅱ类水质标准,符合水环境功能区划要求,Pb是海浪河主要超标污染物。海浪河重金属As和Cd的健康风险值远远大于Zn、Cu、Pb和Mn的健康风险值,风险值相差4~5个数量级。致癌物As的健康风险值最大,在S5和S6采样点分别达到了5.81×10-5和9.43×10-5a-1,均高于最大可接受风险水平5.0×10-5a-1。     

鸡粪堆肥水溶性有机物转化特性研究

采用离子色谱和三维荧光光谱,分别对鸡粪堆肥不同阶段水溶性有机物(DOM)中典型小分子有机酸、磷酸和荧光有机物进行了研究。分析显示,所研究的7种酸(乙酸、琥珀酸、苹果酸、草酸、柠檬酸、酒石酸及磷酸)中,苹果酸的含量最高(1 000 mg/L),草酸的浓度最低(3 mg/L),琥珀酸和柠檬酸未检测到。随着堆肥的进行,各种酸的含量先上升而后下降,堆肥结束降至最低;堆肥过程样品所有荧光峰强度之和与COD达到显著相关(R=0.917,P0.05),类蛋白荧光峰强度与总荧光峰强度的比值不断降低,而类富里酸荧光峰强度与总荧光峰强度的比值不断上升。结果表明,堆肥过程小分子有机酸主要出现在堆肥中期;类蛋白荧光强度或类富里酸荧光强度与总荧光强度之比可以有效表征堆肥腐熟过程。     

铜绿山矿区菜地土壤重金属污染特征

以铜绿山矿区菜地为研究对象,测定了土壤和蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属的含量,分析了土壤-蔬菜体系重金属的污染特征和蔬菜对重金属的富集能力。结果表明:矿区菜地土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd的污染因子分别为10.63、1.12、1.10、0.06,表明Cu污染非常严重,Zn、Pb属轻度污染,Cd无污染;参考《食品中污染物限量》(GB 2762—2017)、《食品中铜限量卫生标准》(GB 15199—94)以及《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106—91),蔬菜中Cu、Zn污染较严重且具有普遍性;蔬菜中Cd含量虽均未超出食品安全限值,但明显高于蔬菜根部土壤中的Cd含量;叶菜类、根茎类蔬菜中Pb均未超标,瓜果类蔬菜中Pb超标;蔬菜可食部位对重金属的富集能力为CdZnCuPb;蔬菜中重金属含量与土壤重金属含量总体表现出较弱的相关性,表明蔬菜中重金属的积累不完全决定于土壤重金属的含量,还与土壤中重金属的生物有效性、环境行为及其他环境因素有关。     

不同垃圾渗滤液组合处理工艺中DOM的变化特征

为了快速表征垃圾渗滤液处理过程中有机物的特性变化,分别采用紫外光谱和三维荧光光谱对2种垃圾渗滤液处理工艺不同单元溶解性有机物(DOM)的变化进行了系统分析。结果表明,二级RO和厌氧+好氧+MBR+NF+RO工艺对渗滤液COD和NH3-N的去除率分别为98.7%、99.0%和98.8%、98.6%。随着处理过程的进行,2个处理工艺中DOM的SUVA254、E253/E203分别由0.74、0.33和0.46、0.12下降至0.015、0.014和0.010、0.012,有机物的芳香性和不饱和性下降,脂肪链芳香烃化合物开始增加。不同处理阶段渗透液DOM三维荧光光谱表明,随着处理过程的进行,类富里酸和类蛋白物质的含量逐渐下降,芳构化程度开始降低。其中二级RO系统对渗滤液中类富里酸物质的去除效果较好,而厌氧-好氧-MBR-NF-RO工艺中,类酪氨酸物质主要通过微生物降解去除,NF和RO膜对类富里酸和类腐殖酸物质的截留效果较好。     

工业园区污水厂处理过程中溶解性有机物的三维荧光特征分析

随着工业园区的不断发展,工业园区污水处理越来越引起人们关注。污水中溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)的组分特征对污水处理效果有显著影响。因此,通过三维荧光光谱(excitation-emission-matrix spectra, 3D-EEMs)结合平行因子(parallel factor, PARAFAC)分析,考察了江西5家工业园区污水厂的DOM组分沿程变化特征及其来源特征。结果表明：工业园区污水厂进水COD/DOC在3.74～8.05,进水中有机物芳香化程度比一般城市污水厂的进水高;各工业园区污水厂处理过程中全部水样的荧光物质均呈现类蛋白质>类腐殖质、腐殖化程度较低的特征,DOM来源主要受到生物源的影响;污水厂对类色氨酸芳香蛋白和类腐殖质有机物的削减效果相对较好(21%～43%),对类SMP有机物的削减效果较弱(0%～3%);类色氨酸芳香蛋白(Ex/Em=235nm/335 nm;Ex/Em=235 nm/340 nm)和类SMP物质(Ex/Em=285 nm/315 nm;Ex/Em=290 nm/320 nm)为江西五家工业园区...     

基于三维荧光光谱技术解析不同微生物法净化黑臭水体的效果

应用曝气、菌剂+曝气、生物促生剂+曝气、菌剂+生物促生剂+曝气4种微生物技术净化黑臭水体,分别考察了进水中溶解性有机物(DOM)的特征和来源及出水中DOM的特征和效果,采用三维荧光(EEM)光谱技术与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方式对进出水DOM进行了分析。结果表明,不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异,经过菌剂和生物促生剂联合处理之后,对类腐殖质等难降解物质削减效果最好。FI、HIX和BIX指数分析表明各处理水样中的DOM整体处于较强的自生源特征。利用主成分分析法(PCA)对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量研究发现:第1主成分表现为陆源类腐殖质和生物源类腐殖质共存的现象,对水体中DOM的贡献率为54.98%;第2主成分反映了以微生物代谢过程为代表的内源污染,对水体中DOM的贡献率为26.56%。因此,利用三维荧光分析能够较好的反映水中DOM的去除情况,易于实时在线监测,对黑臭水治理具有重要意义。     

山东省城市污水处理厂污泥重金属污染特征及风险评价

采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子吸收光谱仪重点研究了山东省城市污水处理厂污泥中重金属Cu、Cd、Ni、Pb、Mn、Zn和Cr的污染特征,并对其做了潜在生态风险评价。结果表明:(1)山东省城市污水处理厂污泥呈现高有机质、高氮、高磷和高钾的特点,具有较好的利用价值。(2)污泥中的Mn占重金属总量的质量分数最高,Zn、Cu和Cr占重金属总量的质量分数较高,Cd占重金属总量的质量分数最低。不同城市的重金属浓度大体表现为淄博市济南市枣庄市青岛市烟台市。(3)污泥中生态危害指数最高的重金属为Cu、Cd和Ni;污泥中重金属的复合生态危害指数表现为淄博市济南市枣庄市青岛市烟台市,淄博市和枣庄市城市污水处理厂污泥的重金属潜在生态风险均为中等,其余城市的重金属潜在生态风险均为轻微。Cu和Cd是污泥重金属潜在生态风险的主要贡献因子。(4)对重金属进行主成分分析,第1主成分主要反映了Cu、Ni和Cd的富集程度;第2主成分主要反映了Pb的富集程度;第3主成分主要反映了Zn和Mn的富集程度。