夏季渭河西安段溶解性有机质(DOM)的特征、分布及来源分析

通过紫外吸收光谱,三维荧光光谱结合平行因子分析(EEMs-PARAFAC)方法及主成分分析(PCA),研究了夏季渭河西安段水体中的溶解性有机质(DOM)的组成、来源,及其与水质指标的相关性.在研究区域共检出2种类别5个不同的DOM组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C2、C3、C5和1个类蛋白类荧光组分C4,5个组分具有同源性.对比分析光谱斜率S、SUVA₂₅₄、α355和DOC浓度,上游(S1—S5)和下游(S13—S17)各组分分子量和腐殖化程度接近但来源有所差异,中游(S6—S12、S18—S19)分子量和腐殖化程度最低;研究区域DOM和CDOM浓度值变化基本保持一致.通过三维光谱参数和主成分分析进行DOM源解析,内源贡献率为72.36%,外源贡献率为12.45%,累计方差贡献率为84.81%;污废水排放是组分C1、C4的主要来源,C2、C3、C5则来源于城市景观水体和湿地公园中微生物和浮游动植物的活动产生,TN与外源具有较好的相关性而TP与内源相关性较高.水质指标DO、DOC、COD、TN、TP与DOM组分有较强的相关性.在此基础上建立了多元线性回归方程,一定程度上能够利用荧光组分组成和特征反映渭河夏季的水质状况.     

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.     

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.     

北京市部分地区降雪中溶解性有机物的光谱性能表征

为了解降雪中溶解性有机物(DOM)的特征,采集了北京市不同地区两场降雪,对降雪样品中的DOM进行了紫外-可见光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱表征.结果表明,不同区域降雪中溶解性有机碳(DOC)浓度变化规律不同,这可能与降雪所在区域的下垫面性质不同有关;降雪样品中DOM的芳香性和分子量较低,含有类色氨酸、类富里酸和类蛋白质类物质,腐殖化程度较低,受生物过程影响较大;同步荧光光谱表明,DOM为类蛋白类物质和芳香性化合物,其中存在苯环和具有共轭系统的多环芳烃,含有少量胡敏酸类物质.研究降雪中DOM光谱性质将有助于进一步研究DOM与共存污染物之间的相互作用,为有效利用降雪提供基础性数据.     

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.     

沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱解析

应用三维荧光光谱技术(EEMS),研究了沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特征,并探讨了沿岸生态系统对水体中DOM的性质及来源的影响.结果表明,沙颍河流域水体DOM均存在类色氨酸、类酪氨酸、可见光区和紫外光区类腐殖质4种荧光峰,其中贾鲁河水样中类蛋白与类腐殖质含量均最高.相关性分析显示,沙颍河流域干流和各支流的A、C峰代表的类腐殖质组分均存在共源性.荧光参数分析显示,沿岸土地利用类型以林业为主的澧河水体的DOM陆源性更强,腐殖化程度相对较高;其余各支流受两岸农田及人为排放的影响,水体具有明显的自生源特征,且新生DOM含量较高.贾鲁河荧光特征显示了其水体受人为干扰比较大.     

几种原料生物炭溶解性有机质(DOM)的光谱特征研究

溶解性有机质(DOM)在全球碳循环及污染物的迁移转化过程中起着重要作用,而光谱特征能快速识别DOM的主要来源和重要特征。研究针对几种原料(苹果枝、橘子枝、花生壳、水稻秸秆、玉米秸秆)在同一热解温度下制备的生物炭,采用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱和傅里叶变换红外光谱相结合的方法对其释放的DOM光谱特征进行了研究。结果表明：秸秆类生物炭的溶解性有机碳(DOC)含量显著高于其他3种生物炭;紫外-可见光谱分析表明,5种生物炭DOM的芳香性组分含量均较少,腐殖化程度较低,亲水性组分占主导;三维荧光光谱分析表明,秸秆类生物炭DOM的荧光组分物质含量高于木质类和壳类,且各荧光组分含量占比中可溶性微生物降解产物和类胡敏酸比例最高;傅里叶变化红外光谱表明,5种生物炭DOM光谱特征相似,含有丰富的有机官能团(如羧基、酚羟基等)或半醌自由基等。     

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。     

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^...     

平衡渗析-多种光谱法研究太湖不同分子量溶解性有机质及其与铜的相互作用

采用平衡渗析技术将太湖沉积物溶解性有机质(DOM)按分子量分成不同的组分.利用光谱技术和离子选择电极(ISE)分析了不同分子量溶解性有机质的光谱特征及对Cu的结合,进一步探讨分子量对DOM特性和对金属结合能力的影响.结果表明,南太湖DOM分子量以高于10000 Da为主,然而北太湖分子量以低于3500 Da为主.三维荧光光谱(3DEEM)表明太湖沉积物DOM呈现出4种特征荧光峰.类富里酸荧光峰的荧光强度随着DOM分子量的增加而增强,然而类蛋白质荧光峰的荧光强度随着DOM分子量的增加而降低.南太湖DOM碳氮比(C/N)(20.30)显著高于北太湖(7.58),表明了DOM不同的来源.对于南北湖区,DOM-Cu浓度最大值都是在DOM分子量低于1000 Da组分,大约50%的DOM-Cu在分子量低于3500 Da的组分中.结合容量表明南太湖DOM分子量低于3500 Da的组分和北太湖分子量在1000—3500 Da的组分对于Cu结合起主要的作用,表明低分子量DOM对于结合重金属的重要性.     

基于三维荧光和二维相关光谱的城市河流溶解性有机质组成及其空间分异特征

采用三维荧光-平行因子及二维相关光谱,研究城市河流溶解性有机质(DOM)组成及变动。以沈阳市城市河流——蒲河为研究对象,采集清洁区河段、工业区河段和生活区河段上覆水,检测DOM三维荧光光谱。荧光指数、自生源指数和腐殖化指数分析结果表明,蒲河DOM以内源为主,而工业区和生活区河段同时受外源影响,腐殖化程度较弱。采用平行因子提取类富里酸(C1和C2)、类胡敏酸(C3)、类色氨酸(C4和C6)和酚类物质(C5)6个DOM荧光组分,蒲河DOM以类富里酸(37.91%～43.82%)和类色氨酸(23.64%～33.60%)为主。清洁区河段各组分含量小于生活区和工业区河段。二维相关光谱分析表明,工业区河段类色氨酸含量变化幅度比类富里酸大,生活区河段变化规律与工业区河段相同,而清洁区河段相反,这表明工业区和生活区河段有大量生活污水和工业废水汇入。基于主成分分析(PCA)结果,C1～C5为影响DOM的主要因子(55.15%),工业区河段点位得分最高,其次为生活区河段,清洁区河段最小,表明工业区和生活区河段深受人类活动影响,而清洁区河段受人类影响较弱。     

城郊关键带土壤中溶解性有机质的光谱特性及其时空变异

溶解性有机质(DOM)作为地球关键带中物质与能量循环的重要活性组分,其与关键带中诸多重要环境过程有着密切关系.本研究以宁波樟溪流域作为城郊关键带的典型代表区域,采集土壤样品,结合紫外可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)进行特征表征,分析不同类型土壤中DOM的分布特征、影响因素和季节性变化规律.主要结果如下:林地DOC平均含量均大于耕地,其中林地秋季(15.4 mg·L~(-1))林地春季(12.5 mg·L~(-1));耕地秋季(11.9 mg·L~(-1))耕地春季(11.4 mg·L~(-1));DOM结构在紫外可见光谱下表现为耕地DOM芳香化程度(SUVA_(254))、疏水性组分(SUVA_(260))和分子量(S_R)较林地大,其中耕地秋季最为突出;三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)把土壤DOM分为5种组分,主要以富里酸类物质为主(C_1、C_3、C_5),也含有色氨酸、酪氨酸类蛋白质(C_4)和腐殖酸(C_2)等物质,其中耕地春季的腐殖化程度最大,耕地秋季比春季含有较多类蛋白质,林地较耕地含有更多的类蛋白质,林地春秋两季中DOM结构变化不大.     

太子河流域本溪段水生生物的群落特征及其主要水质影响因子分析

着生藻类和底栖动物作为指示生物评价水环境状况已被广泛应用于各类水体状况的监测与评价中,以此对太子河流域的水生生物群落和水环境因子关系进行研究,对整个流域的水环境管理有着极其重要的作用。基于2009年7月丰水期和2010年1月平水期太子河流域本溪段着生藻类和底栖动物的调查数据,通过因子分析和典范对应分析,探讨水生生物群落结构与水质污染因子的空间分布特征。结果表明：太子河本溪段着生藻类为4门22科29属,以硅藻门为优势门类;底栖动物3门10科13属,以环节动物门为优势门类。NH3-N是影响水生生物空间格局的主要水质污染因子,水量是影响太子河流域水生生物群落结构的重要环境因子。     

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.     

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.     

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...     

无回流A1/O/A2/VFCW工艺处理农村生活污水的荧光光谱解析

利用三维荧光光谱结合荧光区域积分法(FRI),考察无回流厌氧/好氧/缺氧/垂直潜流人工湿地(NrA_1/O/A_2/VFCW)处理农村生活污水过程中DOM降解机制.结果表明,原水中DOM主要由酪胺酸类蛋白、色氨酸类蛋白、胡敏酸类物质,以及较低含量的富里酸类物质、溶解性微生物代谢产物构成;总荧光标准体积与TOC、UV_(254)呈正相关(R~2=0.93、0.96);在生物-生态耦合法协同作用下,装置有效降解DOM,荧光区域Ⅰ—Ⅴ中的积分标准体积的降解率达到89.0%、77.1%、36.0%、77.5%、59.9%;好氧对生物处理单元DOM的去除贡献最高,荧光区域Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中物质的相对去除率达到34.7%、23.2%、41.2%,对荧光区域Ⅲ和Ⅴ中的腐殖质类物质降解率为-6.5%、9.2%;生态处理单元由于填料络合作用与植物根系的吸收,有效降解可生化性较弱的富里酸、胡敏酸等腐殖质,相对去除率分别为39.9%、55.8%,弥补了生物单元对腐殖质类物质降解的不足.本研究对于生物-生态法处理农村生活污水机制及工艺设计有一定参考价值.     

饮用水处理过程中溶解性有机物表征方法的研究进展

溶解性有机物(DOM)结构、组分复杂,传统水处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)、深度处理工艺等对DOM去除有限,在消毒过程中可能生成消毒副产物.DOM的结构、组分影响其在饮用水处理过程中的去除效果.为了深入了解DOM在饮用水处理过程中的结构、形态变化,需采用多种检测方法对其变化进行表征.本文围绕DOM在不同饮用水处理工艺中的分子量、馏分、芳香性及荧光组分等性质的变化,综述了当前饮用水研究较为广泛的预处理分级(物理分级-超滤膜过滤、化学分级-树脂吸附)、紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱等表征方法的研究进展,对不同表征方法的优点及局限性进行了详细探讨,以期为准确评估水处理过程中DOM的变化提供科学依据.     

太湖水体有机质荧光特征及其来源解析

水体颗粒态(POM)和溶解态有机物(DOM)的形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程在湖泊蓝藻水华暴发过程中扮演着非常重要的营养盐供给者的角色。为了检验POM和DOM荧光特征及其来源的差异性,分别于2014年8月和2015年2月在太湖采集了68(34×2)个样品,利用POM-DOM PARAFAC三维荧光模型及地统计学法对夏、冬季节POM和DOM的荧光特征及其来源进行解析,以期为湖泊富营养化的治理和蓝藻水华的控制提供基础资料。结果表明,夏、冬季节DOM均发现了4类荧光峰(T、D、A和C峰),而夏、冬季节POM荧光峰类型存在明显季节差异,夏季POM出现6类荧光峰(B、D、M、C、A和未知荧光峰U峰),冬季POM出现5类荧光峰(T、D、M、C和A峰);夏季POM类酪氨酸荧光峰D峰激发波长为300 nm,出现明显的"蓝移"现象,说明夏季POM类酪氨酸荧光物质的分子量、缩聚度和芳香度小于其他季节有机质。POM(C1p~C5p)和DOM(C1d~C5d)均存在5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5)。POM和DOM荧光组分特征存在明显的时空差异;夏季POM以组分C5为主,各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;冬季POM以组分C3为主,各荧光组分高值区均集中在湖心区;而夏、冬季节DOM均以类蛋白组分C2、C1和C5为主(相对含量C2dC1dC5d),各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;夏、冬季节太湖藻型湖区POM类色氨酸组分(C1和C2)较草型湖区多(t=2.003,P=0.040;t=3.465,P=0.002),而DOM类色氨酸组分在不同类型湖区所占比重并无显著差异(P0.05)。综合POM和DOM的块金系数和荧光指数可知,冬季DOM整体表现出较强的自生源特征,夏季DOM、冬季POM、夏季POM均同时受内源和外源的双重影响,其中夏季POM受外源影响相对强烈。     

消落带夏冬季土壤溶解有机质的组成特征及来源

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)普遍存在于土壤、沉积物和水体中,在环境地球化学和全球碳循环中发挥重要作用。消落带独特的"干湿交替"使土壤有不同的季节特征,但有关不同季节土壤DOM的性质、组成及来源差异还未见报道。利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)相结合的方法,分析了丹江口库区消落带表层土壤DOM在不同季节的组成、结构,并对其来源进行解析。结果表明,不同季节消落带土壤DOM的组成特征存在一定差异。冬季土壤的有色溶解性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)浓度、土壤DOM的芳香性、缩合度、腐殖化程度、所含疏水性组分都高于夏季土壤,但参与光漂白的活性要低于夏季土壤。荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)表明该区土壤DOM的来源在不同季节都有明显的自生源特征,且腐殖化程度和生物可利用性都不高,并未表现显著差异。该区土壤DOM存在两个主要的荧光峰:紫外光区类富里酸峰、可见光区类富里酸峰和类腐殖酸峰。研究提出消落带淹水期间产生的DOM对水环境有很大影响,以内源为主的库区在水质改善的过程中需加强对内源物质的管控。这些研究结果可为消落带的水体修复和污染物的迁移转化提供科学依据。