牛粪堆肥过程中水溶性有机物演化的光谱学研究

采用紫外-可见吸收光谱、1H-核磁共振(NMR)和同步荧光光谱,研究了牛粪堆肥水溶性有机物(DOM)的结构特征及其演化规律.紫外-可见吸收光谱分析显示,SUVA254由堆肥起始的1.161上升至堆肥结束的2.543;E465/E665在整个堆肥过程中呈现上升趋势,变化范围在2.333~3.500;260~280,460~480,600~700nm范围内的面积积分A1、A2和A3均呈现出先增大后减小的趋势,峰值分别出现在26,14, 14d.1H-NMR分析显示,堆肥0d到堆肥41d,0.5~3.1δ面积积分所占比例从43.06%下降至8.63%,3.1~5.5δ从56.07%上升至89.68%,5.5~10δ不足总体的6%且变化趋势不明显.同步荧光光谱结果显示,经过41d 的堆肥,蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)由0.331下降到0.252,而富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)由0.325增加到0.336,同时胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)由0.344增加到0.412;AFLR/APLR比与同步荧光光谱3个荧光峰峰高存在显著相关性,AHLR/AFLR与两个荧光峰光强的比值I351/I284和I382/I351存在显著相关性.上述结果表明,随着堆肥进行, DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,同时其芳香性结构增多,碳链结构发生氧化反应,分子量从小变大,堆肥腐殖化程度加大,稳定度增加.     

污泥堆肥过程中水溶性有机物光谱学变化特征

采用光谱分析技术，研究了污泥堆肥过程中水溶性有机物的组成与结构特征变化。红外和紫外光谱显示：在42天的堆肥过程中水溶性有机物中NH4^ 含量和多糖类物质含量逐渐减少，而羧基和含苯环的物质含量明显增加。荧光光谱和E4／D6比结果进一步证实，随着堆肥的进行水溶性有机物的芳构化程度增大，样品中的腐殖类物质与富啡酸相似。     

污泥好氧堆肥过程中亲水性组分的光谱和电化学特征

为了探讨污泥堆肥过程中亲水性组分(hydrophilic fraction,HyI)的结构组成和电子转移能力的变化规律和机理,本研究以污泥堆肥过程中的HyI为研究对象,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、二维相关光谱(2D-COS)和电化学方法,对其结构组成和电子转移能力的变化进行了系统研究.光谱分析显示,随着堆肥的进行,HyI中芳香族化合物含量增加,醌基含量增加,类蛋白物质含量降低,类胡敏酸物质和类富里酸物质含量增加,芳构化程度和腐殖化程度增强.酰胺和多糖类物质在HyI中占据主导地位,HyI中的羧基含量增加,而酚类含量降低.电化学分析显示,在堆肥过程中,HyI的电子供给能力(electron donating capacity,EDC)呈现先增加后减少的趋势;HyI的电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)呈现先减少后增加的趋势.总体上,HyI的电子转移能力(electron transfer capacities,ETC)呈现上升的趋势,表明堆肥过程提高了HyI的氧化还原能力.相关性...     

城市污泥堆肥中水溶性有机物的理化特性变化

通过透析和XAD-8树脂等方法研究了城市污泥堆肥过程中水溶性有机物(DOM)的理化特性变化.结果表明,随着堆肥的进行,堆肥DOM的浓度和pH值分别降低了58.4%和9.5%;DOM中小分子组分和亲水性组分分别减少了13.1%和9.2%,而大分子组分与疏水性组分有所增加,疏水性组分/亲水性组分由0.89增至1.29;DOM中C、H、N、S含量和C/H、C/N、C/S、C/(N+S)均呈降低趋势.这些变化趋势与堆肥过程中有机物的变化规律一致,因此,堆肥DOM的理化特性能用以表征堆肥的腐熟度.     

基于光谱学分析蚯蚓堆肥对市政污泥水溶性有机物的影响

采用分子量分级、极性分析、光谱分析方法,研究了市政污泥水溶性有机物(DOM)在蚯蚓堆肥前后的变化特征。结果表明,蚯蚓处理后污泥DOM中300 D的组分含量高出对照组污泥6.50%,8 000 D的组分则少了56.25%;疏水性组分比例高出对照组50.76%。光谱分析表明,试验组中均存在羧酸、芳香族物质等,且蚯蚓处理后污泥DOM的蛋白质含量、分子量降低,多糖和芳香族物质含量增加。荧光光谱显示原始污泥中含有大量蛋白质和腐殖质,经过90 d降解生成色氨酸、酪氨酸等物质,且处理组腐殖化程度高于对照组。     

白洋淀典型淀区沉积物间隙水溶解性有机物的光谱时空演变特征

使用紫外-可见光谱(UV-vis)和三维荧光光谱-平行因子分析法(EEM-PARAFAC),分析了白洋淀2019年春季、夏季和秋季沉积物间隙水中溶解性有机物(DOM)的来源及分布特征.结果 表明,白洋淀夏季沉积物间隙水DOM的相对浓度显著高于春秋季;E2/E3值显示夏季的间隙水DOM分子量要高于春秋季.使用EEM-PA...     

垃圾填埋水溶性有机物组成、演化及络合重金属特征

采集不同填埋年限垃圾和渗滤液,提取制备水溶性有机物(DOM),采用紫外光谱、荧光光谱及1H-核磁共振,研究垃圾填埋DOM组成、演化及络合重金属特征.结果表明,填埋初期(5 a)DOM以脂肪族类物质为主,DOM中芳香族物质随填埋进行含量降低,苯环结构上的羰基、羧基和羟基等随填埋进行不断减少;填埋中后期(5 a)DOM以碳水化合物、有机胺等为主,随着填埋年限的延伸DOM中芳香性物质含量上升,苯环上羰基、羧基和羟基等官能团不断增加.填埋产生的渗滤液原液DOM中同时含有脂族类物质、碳水化合物、有机胺等,渗滤液经过厌氧-好氧和MBR处理后,碳水化合物和芳香族化合物含量相对增加,但小分子有机物和烷基链烃物质含量减少,脂肪链支链变短,分支增加.垃圾填埋DOM通过含氮和含氧官能团络合金属Zn从而影响其分布,而对其他金属的分布影响较小.     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧蒽解吸-淋滤的影响

以荧蒽（Fluoranthene）为多环芳烃（PAHs）的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物（DOM）对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响．施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施入土壤后的短时间内由于带入和产生的DOM而表现出促进土壤中荧蒽的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失．污泥堆肥充分腐熟后（腐熟堆肥）因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持．单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧蒽的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧蒽的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多．因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果．     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧葸解吸-淋滤的影响

以荧葸(Fluoranthene)为多环芳烃(PAHs)的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物(DOM)对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响.施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施人土壤后的短时间内由于带人和产生的DOM而表现出促进土壤中荧葸的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失.污泥堆肥充分腐熟后(腐熟堆肥)因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持.单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧葸的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧葸的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多.因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果.     

光谱特征法辨识不同污染景观河道中溶解性有机物的组分与来源

利用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析方法(PARAFAC)及紫外-可见光谱技术(UV-vis),对苏州古城区内不同污染状况的景观河道中溶解性有机物(DOM)的光谱特征和来源进行解析.结果表明,苏州古城区内景观河道水体总体上表现为氮、磷营养盐污染.水体中的DOM解析出4种荧光组分,分别为自源类色氨酸C1(AEx/...     

两个水库型湖泊中溶解性有机质三维荧光特征差异

应用三维荧光光谱技术(3D-EEM),研究了两个典型水库型湖泊(长寿湖和大洪海)水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特征,结合沿岸生态系统差异,讨论其对两个湖泊中DOM性质及来源的影响.结果表明,沿岸生态系统的差异性(尤其是人为干扰)是导致两个水体DOM地球化学特征存在明显差异的重要原因.两湖水体中DOM均存在4个荧光峰,且长寿湖样本中类蛋白物质含量更高;而大洪海水体中腐殖化程度较高的组分(C峰)含量较高.相关性分析表明,两湖DOM样本中类蛋白和类腐殖组分来源不同,而A、C峰代表的类腐殖组分存在共源性.通过荧光参数分析显示,沿岸以森林系统为主的大洪海水体DOM陆源性更强,腐殖化程度高;而长寿湖受两岸农田、果园的输入以及人为排放影响,其水体DOM具有明显的自生源特征,新生DOM含量较高,其荧光特征也反映了该区域水体受人为干扰较大.与其他不同湖泊对比,进一步表明沿岸生态系统类型及人为土地利用是决定水体DOM来源和特性的关键因素.     

Characteristics of dissolved organic matter （DOM） in leachate with different landfill ages

The main objective of the study was to investigate the characteristics of dissolved organic matter (DOM) in leachate with different landfill ages through the chemical, spectroscopic, and elemental analysis. Humic acid (HA), fulvic acid (FA), and hydrophilic (HyI) fractions were isolated and purified by the XAD-8 resin combined with the cation exchange resin method. The analytical results of fluorescence excitation-emission matrix spectroscopy (EEMs) revealed that the fluorescence peaks were protein-like fluorescence for young landfill leachate, while the fluorescence peaks for medium and old landfill leachate were humic-like and fulvic-like fluorescence, respectively. Elemental analysis showed that carbon, hydrogen, and nitrogen content decreased with landfill age, while the oxygen content increased. Moreover, the nitrogen content in these isolated fractions followed HA ＞ HyI ＞ FA. The results of elemental analysis, FT-IR, and fluorescence EEMs also confirmed that aromatic carbons and portions of aliphatic functional groups were more abundant in leachate samples with increasing landfill age.     

发酵制药废水二级出水中溶解性有机物特性分析

溶解性有机物(DOM)是发酵制药废水二级生化尾水深度处理工艺的主要去除对象,深入解析废水中DOM的特性是将其有效去除的前提和关键.本研究采集氨基酸类、头孢类、抗生素类、维生素类、阿维菌素类5种发酵制药废水二级出水,通过XAD-8树脂亲疏水性分离、凝胶色谱分子量分级、傅里叶变换红外光谱和三维荧光表征对二级出水中的DOM进...     

溶解有机质对微生物异化还原铁过程中砷含量及其形态赋存规律的影响

基于典型的希瓦氏金属还原菌(Shewanella decolorationis S12)和石英砂负载铁砷(As-IOCS)的相互作用,探讨了不同来源及组分溶解有机质和生物/非生物条件下对上述作用过程的影响.结果表明,不同类型及组分溶解有机质(DOM)均能使石英砂上负载的铁砷微生物还原解离/解吸程度得到一定程度的加强.而非生物反应体系中,只有含氧化还原敏感官能团结构的蒽醌类物质(0.1 mmol·L-1AQS)对铁砷的解离/解吸作用产生明显影响.在0.1 mmol·L-AQS和有机络合物(2 mmol·L-1 EDTA)的影响下,使得石英砂上负载铁的微生物异化还原程度加强,导致As(Ⅴ)从石英砂负载铁上的解吸程度也随之得到加强;在未加菌体系中,AQS和EDTA和不同组分的DOM类似,对As(Ⅴ)从IOCS上解吸程度影响微弱.对于As(Ⅲ)来说,只有在AQS的影响下,其含量得到显著增加,这可能是作为氧化还原中介体的AQS,在厌氧的生物/非生物条件下,能促进电子在As不同形态之间的转移,使得高价态As(Ⅴ)向还原态As(Ⅲ)的还原转变更易进行.当S12菌液接种含量增加时,在污泥不同组分DOM的影响下,As(Ⅴ)的解吸程度在反应300h前得到明显加强,而As(Ⅲ)的含量在整个反应期间,均快速上升,表明菌液含量高的体系,微生物铁异化还原过程得以持续进行,同时也促进了As(Ⅴ)向As(Ⅲ)的还原转变.     

岗南水库沉积物溶解性有机物光谱时空分布特征及环境意义

为探究岗南水库沉积物溶解性有机物(DOM)的时空演变机制,本文使用紫外-可见光谱(UV-vis)和三维荧光光谱-区域积分法(EEM-FRI),分析了岗南水库沉积物DOM的来源及分布特征.结果 表明:岗南水库夏季沉积物DOM的相对浓度显著高于春季、秋季以及冬季(P＜0.05);E2/E3值显示岗南水库沉积物DOM分子量为...     

蘑菇湖沉积物间隙水溶解性有机质紫外可见光谱研究

从蘑菇湖选取7个采样点,提取沉积物间隙水DOM样本,运用主成分分析与聚类分析方法对蘑菇湖沉积物间隙水紫外可见光谱进行解析,识别光谱组分与主控因子,并研究DOM的组成、腐殖化程度及空间变化。结果表明,DOM组分为木质素和奎宁、羧酸基团及多烷基腐殖质等,在外围区与深湖区2个区域存在明显差异。从吸收光谱推演出具有良好相关性的S_r、SUVA₂₅₄、E₂/E₃、E₂/E₄、E₂₅₃/E₂₀₃、A₂/A₁ 6个光谱指标,可以用于表征DOM的分子量大小和腐殖化水平,外围区DOM的分子量和腐殖化程度皆高于深湖区,并且在区域内呈现随水深增加而递减的趋势。光谱指标聚类分析结果表明,与腐殖化水平呈正相关的指标(E₂₅₃/E₂₀₃、SUVA₂₅₄、A₂/A₁)在表征DOM腐殖化水平时更具有代表性。根据光谱指标聚类结果将7个采样点分为2类,该结果与主成分分析一致。通过DOM腐殖化程度可以在一定程度上判断其空间变化规律。     

Changes in different organic matter fractions during conventional treatment and advanced treatment

XAD-8 resin isolation of organic matter in water was used to divide organic matter into the hydrophobic and hydrophilic fractions. A pilot plant was used to investigate the change in both fractions during conventional and advanced treatment processes. The treatment of hydrophobic organics (HPO), rather than hydrophilic organicas (HPI), should carry greater emphasis due to HPO’s higher trihalomethane formation potential (THMFP) and haloacetic acid formation potential (HAAFP). The removal of hydrophobic matter and its transmission into hydrophilic matter reduced ultimate DBP yield during the disinfection process. The results showed that sand filtration, ozonation, and biological activated carbon (BAC) filtration had distinct influences on the removal of both organic fractions. Additionally, the combination of processes changed the organic fraction proportions present during treatment. The use of ozonation and BAC maximized organic matter removal e ciency, especially for the hydrophobic fraction. In sum, the combination of pre-ozonation, conventional treatment, and O3-BAC removed 48% of dissolved organic carbon (DOC), 60% of HPO, 30% of HPI, 63% of THMFP, and 85% of HAAFP. The use of conventional treatment and O3-BAC without pre-ozonation had a comparable performance, removing 51% of DOC, 56% of HPO, 45% of HPI, 61% of THMFP, and 72% of HAAFP. The e ectiveness of this analysis method indicated that resin isolation and fractionation should be standardized as an applicable test to help assess water treatment process e ciency.     

不同来源溶解有机质与镉和锑的相互作用

运用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析的荧光淬灭技术,研究了植物、土壤、沉积物和水体4种来源DOM及其不同组分与Cd和Sb的相互作用.结果表明,随着Cd浓度的升高,4种来源DOM的光谱斜率(S275~295)和光谱斜率比(SR)都出现了明显下降,而DOM与Sb反应后其SR和S275~295值变化不明显,说明2种金属与DOM的结合机制有所不同,Cd与DOM的结合促使小分子DOM向大分子转化,而DOM与Sb结合后没有出现分子量的明显增大.对于相同金属处理,不同来源DOM及DOM不同组分荧光强度的变化不同,说明不同来源DOM与Cd和Sb结合的活性组分不同,且不同组分对Cd和Sb的络合能力差异较大.另外,在Cd处理中,Ex/Em= 301nm /346nm处的类蛋白组分的荧光强度变化有所波动,说明与类腐殖质组分相比,某些类蛋白组分与Cd形成的络合物稳定性较差.     

膜-生物反应器中溶解性有机物的三维荧光分析

采用三维荧光技术研究了膜-生物反应器(MBR)处理生活污水过程及膜污染物中溶解性有机物(DOM)的变化,并与传统的厌氧/缺氧/好氧(AAO)活性污泥工艺进行了对比.结果表明,生活污水DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经MBR处理后,荧光峰的强度降低了16%~35%,同时类蛋白质的结构也发生了变化.与好氧段滤液相比,溶解性膜污染物中类腐殖质含量较低,主要的荧光物质为分子量较小、共轭性较弱的类蛋白质.AAO工艺中厌氧段加强了对荧光峰A和C的去除,处理过程中类蛋白质结构的变化与MBR工艺有显著不同.