冰体融化过程中三线态溶解性有机物的释放规律

以辽宁省沈阳市的浑河河水(HR)和丁香湖湖水(DXL)作为研究对象,通过淋溶实验和室内模拟光解实验,选用2,4,6-三甲基苯酚(TMP)作为三线态溶解性有机物(³DOM~*)的探针,考察了不同温度条件下冰体融化时溶解性有机物(DOM)的光谱学特性变化,以及DOM、荧光物质和³DOM~*的释放规律。结果表明：融化温度越低,HR与DXL 2种水样的SUVA₂₅₄、E₂/E₃均显著增加,且DXL水样表现出的增加更为明显。HR和DXL水样中均包含类富里酸类物质、类腐植酸类物质,HR样品中还含有类芳香族蛋白类物质。冻结温度相同,融化温度越低,荧光物质从样品中析出得越规律,呈逐渐减少的趋势。融化温度越低,³DOM~*的释放越规律,且HR表现得尤为明显,HR融化初期³DOM~*的稳态浓度是原始水样的4.1倍。     

溶解性有机物对冰相中蒽和芘光降解的影响

以Suwannee River Fulvic Acid Standard II(SRFA)、Upper Mississippi River NOM(UMRN)、Elliott Soil Humic Acid Standard IV(ESHA)和Leonardite Humic Acid Standard(LHA) 4种溶解性有机物(Dissolved Organic Matter, DOM)为研究对象,利用125 W高压汞灯作为模拟光源进行室内模拟光解实验,考察了DOM对冰相中蒽和芘光降解的影响.其中,SRFA和UMRN是水源DOM,ESHA和LHA是陆源DOM.结果表明,蒽和芘在冰相中均可以发生直接光降解.4种DOM对冰相中蒽和芘光降解的影响行为并不相同,水源DOM对冰相中蒽和芘光降解的影响程度小于陆源DOM.DOM对冰相中蒽和芘光降解的抑制以光屏蔽效应为主.4种DOM对冰相中蒽和芘光降解均产生淬灭效应,但淬灭程度相异,DOM对蒽激发态的淬灭程度高于其对芘激发态的淬灭程度.与DOM共存条件下,冰相中芘的表观光解速率常数与DOM的SUVA值具有显著正相关性(p0.01).     

不同浸提剂条件下生物炭溶解性有机物的浸出规律

生物炭广泛应用于环境污染修复、土壤改良和废物生物转化过程,但其中的可浸出物质可能在应用过程中释放,对反应体系和环境造成不利影响.以厌氧消化不同阶段的模拟溶液(蒸馏水、缓冲盐溶液、甲醇和腐殖酸溶液)为浸提剂,采用高分辨液质联用仪,研究了不同浸提剂条件下生物炭浸出液的溶解性有机物组成.生物炭各浸出液中共检测到536种有效物质,其中有100种物质与标准物质数据库高度匹配.结果表明,这100种物质的相对分子质量分布在109～458范围内,平均相对分子质量为290. 2,涵盖苯酚类、芳香酸类、芳香醛和酮类、脂肪酸类等物质.相比传统研究方法采用的蒸馏水,生物炭在厌氧培养常用缓冲盐溶液中多浸出了3种脂肪酸和4种芳香族物质;甲醇浸出液中的物质类别最丰富,共计71种,其中包括大量的酚类和有机酸类物质;腐殖酸溶液浸取过程中,部分腐殖酸,包括醇和脂肪酸类物质会被生物炭吸附,但腐殖酸同时促进了生物炭中酚类物质的浸出,总体可被检测出的有机物种类减少了41. 7%.     

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(KDOC),同时通过苊...     

分层型水源水库溶解性有机物性质及其膜污染特性

利用激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱和紫外吸收光谱研究了深水型水源水库热分层期溶解性有机物(DOM)性质及其膜污染特性随水深的变化.结果表明,水体热分层导致DOM质量浓度和性质也表现出分层特征.变温层受光化学降解影响较大,DOM质量浓度较低,同时受藻类等浮游植物分泌的内源有机物影响,DOM芳香度较低,类富里酸有机物(C1组分)和类腐殖酸有机物(C2组分)荧光强度较低,但类色氨酸有机物(C3组分)荧光强度较高;斜温层DOM受径流输入影响较大,DOM质量浓度和芳香度较高,C1和C2组分荧光强度较高.膜污染方面,变温层DOM造成的总污染最大,但可逆性较好,斜温层和等温层DOM造成的总污染较低,但可逆性较差;对超滤过程中不同荧光组分迁移的分析表明,超滤膜对C3组分截留率较高,但反冲洗对被截留的C3组分去除效果较好,而被膜截留的C1和C2组分较难被反冲洗去除.     

河岸带地下水溶解性有机物输入对As迁移转化的影响

为了研究河岸带地下水DOM（dissolved organic matter,溶解性有机物）对As迁移转化的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,通过三维荧光光谱技术、区域积分法、矿物E_h-pH稳定性图解,分析河岸带地下水荧光组分、As形态及其质量浓度在洪水前、后的变化特征,并探讨水文地质条件、ρ（Fe_T）（Fe_T表示总铁）、荧光有机物含量及其活性官能团对含As矿物溶解性和迁移性的影响.结果表明:①与洪水前相比,洪水后河岸带地下水ρ（DOC）升高,促进了微生物新陈代谢活动,导致潜水层出现明显的类酪氨酸、类色氨酸以及可溶性微生物降解产物荧光峰,弱承压层的类酪氨酸、类富里酸和类胡敏酸荧光强度也显著增加,各荧光物质含量Φ_i,n均表现为潜水层>弱承压层.②洪水后,潜水层与弱承压层呈现还原环境,导致As以电中性的亚砷酸盐形式存在,且河水入渗并未直接对各含水层贡献ρ（As_T）（As_T表示总砷）,地下水ρ（As_T）升高可能主要受ρ（Fe_T）与荧光物质含量（Φ_i,n）升高的影响.③在空间上,由于弱承压层ρ（Fe_T）>潜水层ρ（Fe_T）,铁氧化物通过桥接亚砷酸盐与荧光物质来增强As的迁移性和溶解性,导致洪水后弱承压层ρ（As_T）平均值接近于潜水层.④河岸带地下水ρ（As_T）升高途径主要是类蛋白和类腐殖质的羟基、羧基、氨基等官能团与亚砷酸盐形成DOM-As二元络合物,或铁离子充当DOM活性官能团与亚砷酸盐的"桥梁",以共价键或氧桥形式形成多元络合物DOM-Fe-As、DOM-Fe-O-As.研究显示,由河水-地下水交互作用对含水层输入DOM导致的As溶解现象应纳入预防河岸带地下水As污染的前提考虑因素.      

区域土地利用类型对水源水中溶解性有机物丰度和荧光组分的影响

以潮白河密云段水体为研究对象,采用三维荧光光谱法及平行因子分析解析了潮白河饮用水源中溶解性有机物(DOM)来源和荧光特性,结合方差分析探讨了不同季节和区域土地利用类型对DOM浓度和荧光组分强度的影响.结果表明,潮白河密云段水体荧光溶解性有机物(FDOM)由5种荧光组分组成,包括微生物腐殖质2种,自生酪氨酸,还原醌类和陆...     

输水情景下白洋淀好氧反硝化菌群落对溶解性有机物的响应

溶解性有机物（DOM）是影响微生物群落演变的重要因素,而生态输水是白洋淀的一个重要特征,为了探究输水情境下DOM对好氧反硝化菌的影响,本文结合水体DOM的组分解析和好氧反硝化高通量测序技术,进行了水体好氧反硝化菌对DOM的响应研究.结果显示,白洋淀水体DOM的相对浓度存在显著差异,河口区要低于内部区;DOM呈现出较强自生源特征,河口区具有更高的分子量和更强的腐殖化;平行因子法解析出3种类蛋白组分和1种类腐殖质组分,类蛋白组分占比达到35.64%~96.38%,与荧光区域积分得到类蛋白占主体的结果相一致.与此同时,该时期水体好氧反硝化菌主要属于变形菌门（Protebacterice）,主要包括Cupriavidus、Aeromonas、Thauera、Shewanella和Pseudomonas,与随机森林筛选出的指示物种相一致;网络分析得到35个网络关键节点,主要隶属于Thauera、Cupriavidus以及Unclassified_bacteria;冗余分析（RDA）显示类腐殖质物质是影响水体整体好氧反硝化菌群落组成的因子,类蛋白物质是影响指示物种群落和关键节点群落结构分布的重要因素.综上可知,水体溶解性有机物中类蛋白组分可以作为筛选适于生态输水期水体特征的耐低温高效好氧反硝化菌的碳源选择.     

海绵铁三金属降解对硝基苯酚的影响因素及催化机理

通过超声置换反应制备钯铜共修饰海绵铁三金属催化剂（Pd-（Cu-s-Fe⁰））,研究了三金属负载顺序、金属负载量、材料投加量以及重复利用对材料降解对硝基苯酚（PNP）的影响,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料表面结构特征.结果表明,Pd-（Cu-s-Fe⁰）催化活性高于Cu-（Pd-s-Fe⁰）和（Cu-Pd）-s-Fe⁰;Cu和Pd的最佳负载量分别为5%和0.025%.在100mL初始浓度为100mg/L的PNP溶液中投加3g Pd-（Cu-s-Fe⁰）并超声反应30min,PNP的降解率超过80%,降解反应基本符合一级动力学方程;Pd-（Cu-s-Fe⁰）材料循环利用4次表现出良好的循环利用性能.此外,PNP的主要催化还原产物是对氨基苯酚（PAP）,主要的反应路径是催化还原反应.     

镰刀菌(Fusarium sp.)对2,4,6-三氯苯酚的降解特性及其机制

为了解镰刀菌(Fusarium sp.)降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的因素影响规律,研究了温度、p H、外加碳源、氮源、氯离子及TCP浓度对其降解特性的影响,分析了其降解动力学与降解途径.结论:镰刀菌能以TCP为唯一碳源和能源物质进行生长繁殖,TCP降解最适条件为:氮源Na NO3(0.2 g·L~(-1)),30℃,p H=6~7.外加碳源葡萄糖对降解TCP具有明显的抑制作用.氯离子浓度低于0.2 g·L~(-1)时对降解TCP具有一定的促进作用,但随着氯离子浓度的增加,TCP的降解受到了抑制.镰刀菌对TCP降解速率随着其浓度的升高而减缓.镰刀菌能降解10~50 mg·L~(-1)的TCP,其降解反应符合零级降解动力学方程.镰刀菌降解TCP过程中检测到2,6-二氯苯酚(RT 12.521 min),可推测TCP是通过2,6-二氯苯酚途径进行降解的.     

天然太阳辐射作用下冰体中溶解性有机物组分的光降解

利用XAD树脂对沈阳市细河河水中的溶解性有机物(DOM)进行分级分离.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).研究了天然太阳辐射作用下冰体中DOM组分的光降解特性.结果表明:太阳辐射作用下,冰体中的5种DOM组分均会发生光降解,其中HPO-A的光降解程度最高.光照80 h后,冰体中HPO-A、HPO-N、TPI-A、TPI-N和HPI的UV-254去除率分别为43.4%、44.15%、45.9%、55.0%和58.8%.光降解作用对冰体中的荧光物质具有显著的去除效果.除了HPO-A中的类芳香族蛋白质荧光物质(Ⅰ)之外,DOM组分中的各类荧光物质的光降解程度均高于以DOC表征的整体有机物的光降解程度.光降解对DOM组分中类富里酸荧光物质和类腐殖酸荧光物质的去除效果优于对类溶解性微生物代谢产物荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质的去除效果.在冰体中DOM组分的光降解过程中,既发生THMs前体物的去除,也发生THMs前体物的生成.光降解使HPO-A中THMs前体物的量减少,使TPI-N中THMs前体物的量增加,而其他3种组分中THMs前体物的量的变化与光照时间有关.     

微生物降解影响下湖泊草源DOM与重金属的相互作用

通过微生物降解实验以及荧光滴定法研究草源溶解性有机质（DOM）光谱特性的不同以及铜（Cu）与草源DOM在微生物降解影响下的相互作用.三维荧光光谱结合PARAFAC分析显示,草源DOM含有3个荧光组分,新鲜的草源DOM以类蛋白质组分C2为主,微生物降解之后类腐殖质组分C1和C3成为草源DOM中的主要物质.二维相关光谱（2D-COS）,表明类蛋白物质在微生物降解过程中比类腐殖物质有着更高的敏感度和更快降解速率.并且随着Cu的增加,草源DOM中所有组分的荧光强度在微生物降解前后均发生明显猝灭.草源DOM原始样品中类腐殖质组分的络合常数大于类蛋白质组分,说明相比于类蛋白质组分,原始草源DOM中的类腐殖质组分有着更高的金属结合能力.而类蛋白质组分的络合常数在微生物降解之后的草源DOM中却高于类腐殖质组分.微生物降解对草源DOM的光谱特性以及金属结合能力有着显著影响,并对湖泊中重金属的生物有效性以及生态风险有着重要的意义.     

微生物降解影响下湖泊草源DOM与重金属的相互作用

通过微生物降解实验以及荧光滴定法研究草源溶解性有机质（DOM）光谱特性的不同以及铜（Cu）与草源DOM在微生物降解影响下的相互作用.三维荧光光谱结合PARAFAC分析显示,草源DOM含有3个荧光组分,新鲜的草源DOM以类蛋白质组分C2为主,微生物降解之后类腐殖质组分C1和C3成为草源DOM中的主要物质.二维相关光谱（2D-COS）,表明类蛋白物质在微生物降解过程中比类腐殖物质有着更高的敏感度和更快降解速率.并且随着Cu的增加,草源DOM中所有组分的荧光强度在微生物降解前后均发生明显猝灭.草源DOM原始样品中类腐殖质组分的络合常数大于类蛋白质组分,说明相比于类蛋白质组分,原始草源DOM中的类腐殖质组分有着更高的金属结合能力.而类蛋白质组分的络合常数在微生物降解之后的草源DOM中却高于类腐殖质组分.微生物降解对草源DOM的光谱特性以及金属结合能力有着显著影响,并对湖泊中重金属的生物有效性以及生态风险有着重要的意义.     

自然光和UV辐照下二级出水DOM及毒性的变化

为了探明自然光和紫外光(UV)对二级处理出水中溶解性有机物(DOM)及其毒性效应的削减特性,研究了在自然光和UV两种不同光源的辐照条件下,二级处理出水中DOM的光谱特性、遗传毒性和植物毒性变化,阐明了毒性效应变化的成因.结果表明:相比于自然光照,UV辐照可以明显降低二级处理出水的UV254,并达到21％矿化.自然光和U...     

太湖梅梁湾有色可溶性有机物的光化学降解

经0.22μm孔径过滤的太湖梅梁湾水样在UV-B辐射的照射下,有色可溶性有机物(CDOM)吸收和荧光强度明显下降,且与UV-B光源距离、辐射时间及辐射剂量呈正相关关系.拟合结果表明,CDOM吸收系数和荧光值的下降随时间符合一阶动力学方程,距光源5,15,25,35,45cm处时,CDOM吸收系数[a(280)]光化学降解的一阶动力学常数分别为0.0156,0.0116,0.0060,0.0051,0.0029;对应的荧光值F_n(355)的一阶动力学常数分别为0.0256,0.0198,0.0141,0.0102,0.0055.CDOM光化学降解过程中吸收系数与定标后的荧光值存在显著的正相关.实验结果用于野外情况可以推导出太湖表层水体中CDOM在夏季也会发生明显的光化学降解.     

不同来源溶解性有机质在光辐射下产生活性氧基团能力的差异

溶解性有机质(DOM)在光辐射下可以吸收光能产生活性氧物质(Reactive oxygen species, ROS),如单线态氧(~1O_2),羟基自由基(HO·)及激发三线态DOM(~3DOM~*)等,这些ROS对污染物的光化学反应起着重要的作用.本实验在254 nm紫外光辐射下,利用特征ROS探针化合物,探究4种不同来源土壤DOM光致产生ROS能力的差异.通过XAD-8树脂分组将2种不同来源DOM分成5个组分,进一步探究DOM结构对ROS生成的影响.研究发现,来源于黄褐土、潮土的DOM分别产生~1O_2、HO·的能力较强,而来源于黄褐土的富里酸及潮土的胡敏酸产生~3DOM~*的能力较强,说明不同来源DOM在光辐射下产生ROS的能力不同.紫外光谱分析表明,分子量较大、腐殖化程度较高的腐殖酸产生ROS的能力较强,且富里酸与胡敏酸对ROS生成的影响存在差异.整体来看,2种腐殖酸的不同分组组分对ROS生成的影响趋势相似,水与乙醇组分所产生的影响非常小,低pH值组分对ROS生成的影响比高pH值大.结合红外光谱分析,研究发现,低pH值组分的腐殖酸羧基含量较高,脂肪族官能团含量低,含氧量高,可能具有较高的光化学活性,有利于ROS的生成.此外,2种腐殖酸不同组分对ROS生成的影响存在差异,说明DOM结构中官能团的可解离程度对ROS生成具有一定影响.     

Removal of chromophoric dissolved organic matter under combined photochemical and microbial degradation as a response to different irradiation intensities

Throughout the freshwater continuum, Dissolved Organic Carbon (DOC) and the colored fraction, Chromophoric Dissolved Organic Material (CDOM), are continuously being added, removed, and transformed, resulting in changes in the chromophoricity and lability of organic matter over time. We examined, experimentally, the effect of increasing irradiation-intensities on the combined photochemical and microbial degradation of CDOM and DOC. This was done by using a simulated mixed water column: aged water from a humic lake was exposed to four irradiation-intensities – representing winter, early and late spring, and summer conditions (0.10, 0.16, 0.36, and 0.58 W/m²) – and compared with dark controls over 37 days. We found a linear relationship between CDOM degradation and irradiation-intensities up to 0.36 W/m²; the degradation rate saturated at higher intensities, both at specific wavelengths and for broader intervals. After 37 days at high irradiation-intensity, CDOM absorption of irradiation at 340 nm had been reduced by 41%; 48% of DOC had been removed and DOC degradation continued to increase. Aromaticity (SUVA₂₅₄) declined significantly over 37 days at the two lowest but not at the two highest UV- intensities; levels in unexposed control water remained constant. Direct observations of the humic lake showed that CDOM absorption of irradiation (340 nm) declined by 27% from winter to summer. A model based on hydrological CDOM input and CDOM degradation calculated from field measurements of UV-radiation and experimental CDOM degradation with UV-exposure from sunlight accurately predicted the annual course as observed in the lake. With no external CDOM input, 92% of the CDOM could be degraded in a year. The results support the notion that combined photochemical and microbial CDOM degradation can be remarkably higher in lakes than previously thought and that humic lakes retain their color due to light absorption by ongoing CDOM input.     

Removal of fluorescence and ultraviolet absorbance of dissolved organic matter in reclaimed water by solar light

Storing reclaimed water in lakes is a widely used method of accommodating changes in the consumption of reclaimed water during wastewater reclamation and reuse. Solar light serves as an important function in degrading pollutants during storage, and its effect on dissolved organic matter(DOM) was investigated in this study. Solar light significantly decreased the UV_(254) absorbance and fluorescence(FLU) intensity of reclaimed water.However, its effect on the dissolved organic carbon(DOC) value of reclaimed water was very limited. The decrease in the UV_(254) absorbance intensity and FLU excitation–emission matrix regional integration volume(FLU volume) of reclaimed water during solar light irradiation was fit with pseudo-first order reaction kinetics. The decrease of UV_(254) absorbance was much slower than that of the FLU volume. Ultraviolet light in solar light had a key role in decreasing the UV_(254) absorbance and FLU intensity during solar light irradiation. The light fluence-based removal kinetic constants of the UV_(254) and FLU intensity were independent of light intensity. The peaks of the UV_(254) absorbance and FLU intensity with an apparent molecular weight(AMW) of 100 Da to 2000 Da decreased after solar irradiation, whereas the DOC value of the major peaks did not significantly change.