白洋淀水体溶解性有机质荧光光谱特征研究

利用三维荧光光谱以及平行因子分析法对白洋淀荧光溶解性有机物(FDOM)的结构组分、空间分布特征和来源做了分析,并探讨了FDOM与水质指标的相关性;结果表明,白洋淀FDOM由3种类蛋白质组分(89.75%)和1种类腐殖酸组分(10.25%)组成;荧光指数、生物源指数和腐殖化指数均显示水体中FDOM的来源主要是自生的微生物、水生植物的自生源;相关性分析表明,白洋淀水质变化与腐殖化过程有较大的联系,而淀内大范围的水生植物的腐解和养殖区内细菌、微生物的作用在这一过程中应该贡献较大。     

平寨水库荧光溶解性有机质的来源、特征及其动态转化

利用三维激发发射矩阵光谱(3-D EEM)和平行因子分析,研究了三岔河流域平寨水库溶解有机质的来源、组成和转化情况。在平寨水库的入库水、表层水(0～5 m)、深层水(10～60 m)和出库水中,检测到了几种荧光溶解有机质组分,分别为陆源类腐殖质、自源类腐殖质和浮游植物源的类蛋白质(或类色氨酸或类酪氨酸)。陆源类腐殖质的荧光强度在入库水中略高于出库水,表明陆源类腐殖质在水库系统中相对稳定,大坝截流对其影响不大。自源类腐殖质的荧光强度在库区明显高于入库水和出库水,表明自源类腐殖质既由自源有机物分解产生,又在光化学、微生物和大坝物理拦截过程的影响下发生分解;其他荧光组分中也检测到相似的结果。水温、pH、溶解氧和有色溶解有机质表现出相似的季节变化,光化学和微生物以及大坝拦截是引起水库入库水、库区表层水、库区深层水和出库水中荧光溶解有机质时空动态变化的主要原因。     

北运河水体中荧光溶解性有机物空间分布特征及来源分析

利用激发发射矩阵荧光光谱(EEMs)并结合平行因子分析(PARAFAC),研究了北运河荧光溶解有机物(fluorescent dissolved organic matter,FDOM)的荧光组分及其空间分布特征,并对各河段FDOM的来源进行了分析.结果表明,北运河水体FDOM的组分中,代表类腐殖物质的组分含量较多,占总荧光强度平均比例的76.18%,而类蛋白质物质占23.82%.各组分荧光强度与氮、磷等污染物呈显著相关关系,说明FDOM与氮、磷等元素的迁移转化有关系;溶解性有机质呈现出明显的空间分布格局,从上游到下游为先降低后升高.上游区域的FDOM含量受工业废水和沿岸农业径流的影响,溶解性有机质含量较高;中游区域主要受少量生活废水排放的影响,溶解性有机质含量较低;下游区域FDOM来源于周边畜禽养殖废水、生活污水、乡镇工业废水和农田退水等,该区域类蛋白物质的相对丰度明显增加,溶解性有机质含量最高.污水处理厂出水中DOM的含量较高,表明污水处理效果有待进一步提高.     

乌梁素海沉积物溶解性有机质荧光光谱特性

采用三维荧光光谱技术(3DEEM)研究了乌梁素海沉积物溶解性有机质的结构组成特征.结果表明,乌梁素海沉积物溶解性有机质出现了6种荧光峰,分别代表类蛋白荧光物质和类富里酸荧光物质,且不同湖区沉积物溶解性有机质结构组成具有一定差异性.乌梁素海沉积物DOM的荧光指数处于1.74~1.96之间,及其DOM来源具有陆源和内源的双重特性,其中陆源主要来自西部河套灌区农田退水输入,内源主要来自芦苇等大型挺水植物死亡腐烂分解.因此,控制河套灌区农田退水排入以及抑制芦苇等挺水植物大量生长是保护乌梁素海生态环境和控制其富营养化的有效措施.     

喀斯特山区土壤溶解性有机质光谱特征及来源解析

采用紫外-可见光谱(UV-vis)与三维荧光光谱(EEMs),结合平行因子分析(PARAFAC)方法,对贵州省典型喀斯特山区土壤溶解性有机质(SDOM)的特征、来源及组成进行分析。结果表明：土壤溶解性有机碳(SDOC)含量因土地利用类型不同而存在差异,其中草地表层SDOC含量显著高于林地。利用PARAFAC模型解析出3种荧光组分,C1(类腐殖质)、C2(类色氨酸)和C3(类酪氨酸),3种组分含量间存在显著正相关(P<0.01),且在不同土地利用方式下的分布有所差异。紫外特征参数显示：草地表层SDOM相对分子质量小于林地,旱地SDOM中芳香物质和疏水性组分较多。荧光特征参数显示：研究区SDOM总体腐殖化程度较低、稳定性较弱,且不同土地利用类型SDOM来源存在差异。林地以微生物源输入为主,旱地兼具微生物源与陆源共同作用,但以新生自生源为主。草地表层SDOM来源特征与旱地相同,亚表层则以微生物源输入为主。随着海拔升高,组分C1占比增加,C3占比降低,SDOM腐殖化程度增强,微生物源贡献减弱。SDOM荧光与吸光特征可有效表征喀斯特山地SDOM组分与来源特性,可作为区域土地利用与环境决策的...     

利用三维荧光技术分析太湖水体溶解性有机质的分布特征及来源

利用三维荧光光谱法研究了太湖125个样点表层(0.5m)和底层(1.5m)水体溶解性有机质(DOM)的组成和分布特征,并对不同湖区DOM的来源进行了分析.结果表明,太湖大部分湖区水体DOM以类蛋白物质为主,其中,竺山湾DOM中的腐殖质和类蛋白物质含量均较其它湖区高.太湖水体DOM的分布存在区域差异性,即:竺山湾湖区西部湖区梅梁湾湖心区贡湖湾南部湖区.分析认为,太湖DOM的来源具有陆源输入与内源微生物降解的双重特征,但竺山湾和西部湖区以陆源输入为主,而梅梁湾、贡湖、南部湖区及湖心区以内源微生物降解为主.分析各类荧光峰强度与水质参数的相关性发现,太湖水体DOM4类荧光峰之间呈显著正相关关系,DOM的4类荧光峰均与总氮(TN)、总磷(TP)、硝酸根离子(NO3-)、铵根离子(NH4+)呈显著正相关关系(p0.01),DOM的各类荧光峰强度和溶解氧呈显著负相关(p0.01),这可能是由于水体DOM含量升高后,微生物比较活跃,消耗大量的溶解氧所致;DOM的各类荧光峰强度和溶解性有机碳(DOC)之间的相关性不显著,可能与不同湖区样品中一些非荧光物质在DOM中的比例不同有关.     

基于平行因子分析的河流溶解性有机质污染识别与响应

研究Y江流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解Y江水生生态系统至关重要.本研究采用平行因子分析法,通过拉曼及瑞利散射校正和组分提取等对三维荧光光谱矩阵进行处理,并结合常规水质参数,对水体中DOM的三维荧光光谱特征、组分比例、特征参数及荧光特性等进行相关性分析,探究Y江流域水体DOM的组分、来源及空间分布特性.结果表明,Y江干流主要河流断面的COD约有85%的采样点符合Ⅰ类地表水标准,TN约有58%的采样点超过Ⅳ类地表水标准,TP约有85%的采样点符合Ⅲ类地表水标准,NH₃-N约有77%的采样点符合Ⅱ类地表水标准.TN和TP为Y江干流的主要污染物,且在下游区域呈升高的趋势,水体存在富营养化的可能.通过PARAFAC分析得出Y江DOM的三组分荧光光谱模型,其中,C1主要由富里酸和腐殖酸类组成,占比56.4%;C2为类陆生腐殖质,占比13.4%;C3为色氨酸类蛋白质组分,占比30.2%.Y江干流地表水DOM具有轻微的腐殖化程度,同时具有明显的自生源特性.外源输入和内源释放是导致该区域地表水水质变化的重要因素.DOM的来源和组成在空间分布上具有显著差异.在上游区域...     

崇明东滩湿地土壤溶解性有机质的光谱特征分析

为了解滨海湿地土壤中溶解性有机质(DOM)的组成、分布及来源特征,采用紫外可见光谱和三维荧光光谱技术,并结合平行因子模型(PARAFAC)对崇明东滩湿地表层土壤DOM进行研究。结果表明:东滩表层土壤DOM吸收系数a(355)的均值为(13.72±9.47) m^-1,呈由高潮滩向低潮滩递减的趋势;光谱斜率S_275-295的均值为(15.22±2.07)μm^-1,反映出湿地南部土壤DOM的分子量较高,受大分子有机质影响较大。PARAFAC解析出的DOM含有2类3个荧光组分,即F_C1类蛋白质、F_C2陆源类腐殖质和F_C3自生源类腐殖质,各组分对总荧光强度的贡献率分别为40.70%、23.04%和36.26%。空间分布上,3组分荧光强度的高值集中于北部互花米草(Spartina alterniflora)和芦苇(Phragmites australis)湿地,且自北向南逐渐递减。荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)显示东滩湿地表层土壤DOM的...     

太湖水体溶解性有机质荧光特征及其来源解析

利用三维荧光光谱(3DEEM)-平行因子分析(PARAFAC)技术,通过野外现场调查和室内模拟实验,分析富营养化湖泊(太湖)水体溶解性有机质(DOM)组成结构、分布规律及其来源,进一步研究藻类和水生植物残骸腐烂分解以及沉积物释放对水体DOM荧光组成特征的影响.结果表明:1太湖水体各个湖区DOM主要以类色氨酸物质(T1、T2峰)为主,竺山湾还存在类腐殖质和类富里酸物质,其荧光指数(f450/500)为1.53±0.06,接近陆源f450/500值(1.4),DOC浓度全湖最高((7.13±2.45)mg·L-1),兼具陆源与生物来源的双重特性.2太湖藻类DOM组成丰富,出现了7种荧光组分,主要为类腐殖质、类富里酸和类蛋白物质(包括类色氨酸和类酪氨酸),藻类腐烂分解后,紫外区类色氨酸T2峰和类酪氨酸B2峰消失,其他类蛋白物质和部分易降解的类富里酸物质向水体中释放,其中A峰和C峰所代表的类富里酸物质降解率较高,分别降解了70.3%和41.0%.3水生植物DOM以类腐殖酸物质为主,其残骸腐烂分解后DOM由陆源类腐殖质向类腐殖酸物质转化.4沉积物DOM出现了5类荧光峰,兼具外源污染的类富里酸荧光C峰和A峰,同时含有生物来源的B1、B2、T2类蛋白荧光峰,随其降解时间的增长,T2荧光峰消失,B1、B2荧光物质降解率分别高达86.5%和82.5%,而C峰和A峰分别上升25.1%和1.5%,沉积物降解过程中大量类蛋白物质向上覆水体中释放,同时部分类蛋白物质向着更稳定的类富里酸物质转化.因此,外源输入和内源负荷(藻类和水生植物残骸腐烂分解以及沉积物释放等)对湖泊水体DOM组成结构以及富营养化过程具有重要影响.     

思林水库荧光溶解性有机质的特征、来源及其转化动力学

利用三维荧光光谱(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC),研究了思林水库冬季(1月)、春季(4月)、夏季(6月)和秋季(10月)上游入库水体、库区表层水(0 m)、库区深层水(20 m)、出库水体的荧光溶解性有机质(FDOM)不同组分的特征、来源及其转化动力学.结果表明,思林水库的溶解性有机质由3种荧光组分组成,分别是:陆源类腐殖质(C类,C1)、浮游植物源的微生物类腐殖质(M类,C2)和浮游植物源的类蛋白或类色氨酸或类酪氨酸(C3).其中陆源类腐殖质的荧光强度随着入库水、库区表层水、库区深层水和出库水逐渐减少,这表明由于光化学作用、微生物作用、大坝拦截效应等环境因素的影响,类腐殖质随着水体由入库向出库的流动而逐渐降解.相反,微生物类腐殖质(M类)的荧光强度结果表明,在入库-出库过程中,微生物类腐殖质处于产生及部分或完全降解的波动中,这表明微生物类腐殖质是浮游植物的原生产物,并且对于光化学作用、微生物作用和大坝拦截效应有很强的不稳定性.类蛋白或类色氨酸或类酪氨酸主要新产生于夏季和秋季的表层水体中,在冬季和春季表层和深层水体中也有产生;并在出库过程中逐渐减少.这表明类蛋白或类色氨酸或类酪氨酸是浮游植物的原生产物;并且它们受到光化学作用、微生物作用和大坝拦截效应的共同影响,在表层和深层水中生成和降解.因此,这些结果意味着通过平行因子分析确定的荧光溶解性有机质组分的方法,对于更好地理解溶解性有机质在水库水体的转化动力学机制至关重要.     

珠江口溶解有机物光化学降解活性

本文分别于2015年夏季和2016年冬季对珠江口表层水体中溶解有机碳（DOC）和有色溶解有机物（CDOM）的光化学降解行为进行了研究。研究结果表明,DOC浓度和CDOM丰度随光照时间呈指数递减的趋势。受陆源输入和人为活动的影响,淡水端元可降解DOC和CDOM的含量较高,且该含量向海逐渐降低。冬季,淡水端元可降解DOC占DOC总量的50%,显著高于夏季,而CDOM无明显季节变化,揭示了冬季更高含量的无色溶解有机物（DOM）参与了间接光化学降解。受温度和光照的影响,自然条件下夏季DOC和CDOM的光化学降解速率分别约为冬季的4倍和2.5倍,夏季光化学过程是珠江口DOM向海输送过程中重要的汇。在光降解过程中,DOM芳香性和分子量先迅速降低,而后趋于稳定,表明芳香族大分子有机物是发生光降解的主要底物。     

水源水中有机物特性及其氯化活性研究

以西南某市一个地表水为水源水的M水厂为研究对象，对其原水中有机物进行富集，有机物按照操作定义分为6个部分，分别为：亲水性有机酸、亲水性有机碱、亲水中性物质、疏水性有机酸、疏水性有机碱和疏水性物质，通过富集、确定了原水中6种有机物的组成分布，研究各种有机物的消毒副产物形成潜力以及替代剂（氯胺、二氧化氯）对卤乙酸形成的影响，提出了控制消毒副产物的主要对策，研究结果表明：1）M水厂水源水属于腐殖质含量的天然水体，受污染较小；2）原水溶解性有机物中疏水性有机酸是卤乙酸的主要前体物；3）用氯胺和二氧化氯代替传统的消毒剂作为替代消毒剂，可大大降低THMs和HAAs的生成量。     

合流制管网溢流污染过程中溶解性有机污染物演替特征分析

合流制管网溢流（Combined Sewer Overflows,CSOs）是我国城镇地表水环境日益突出的瞬时污染源,明确其重要污染物溶解性有机质（Dissolved Organic Matter,DOM）的组分和来源对CSOs污染控制具有导向性意义.本研究以北运河上游沙河水库流域为对象,连续采集CSOs过程的样品,通过峰值法、特征参数法和平行因子法等解析CSOs中DOM的三维荧光光谱特征,发现CSOs中DOM主要有类色氨酸（S、T）、类富里酸（A）和类酪氨酸（D）,代表内源输入的类色氨酸（S、T）和类酪氨酸（D）占比超过4/5.特征参数法和平行因子法的结果均表明DOM的腐殖化程度较低,生物活性较强,主要为微生物降解生成的和沉积物自身在冲刷和水力输运作用下释放的内源污染,建议CSOs污染控制主要应从内源输入的角度进行,着重控制管道沉积物中污染物的释放.     

某酸性矿山排水中溶解性有机物的特征分析

采集安徽某酸性矿山排水（AMD）水库不同离岸距离的表水层水样,结合傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）与三维荧光光谱（EEMs）技术对水样中溶解性有机物（DOM）来源和组分特征进行分析.三维荧光结果表明,样品中内源性色氨酸类荧光峰峰强与离岸距离正相关,且基于三维荧光特征指数（FI,HIX,BIX）分析判断DOM主要来自于内源.FT-ICR MS在分子层面进一步表明,内源性组分（脂类,脂肪族/蛋白类,糖类）在近岸点样品DOM所占比重相对较低（66%）.AMD中DOM的主要成分为CHO（40%~50%）、CHON（25%~30%）、CHOS （22%~36%）等化合物.DOM包含有高比例的CHOS化合物主要与AMD水体高浓度硫酸盐有关.     

不同下垫面雨水径流溶解性有机物特性

为明晰不同下垫面雨水径流中溶解性有机物特性差异,采用三维荧光光谱、同步荧光光谱及树脂分级等方法对北京市城市道路、屋面、广场、绿地4种下垫面径流DOM进行分析.分析发现,下垫面类型影响径流DOM浓度、物质组成及化学组分分布;道路、屋面初期径流DOC浓度较高,并随产流时间增加而逐渐降低,而绿地径流DOC浓度随产流时间增加而增加,广场径流DOC浓度则始终保持较低水平;路面交通活动、大气沉降作用等使道路、屋面和广场等硬化下垫面径流DOM主要由类富里酸和类芳香蛋白物质组成,且以疏水性化学组分为主,其中疏水中性和疏水酸性组分占比较高;受土壤冲刷有机质影响,绿地径流DOM除含类富里酸和类芳香蛋白物质外,还含有大量腐殖质和生物源蛋白物质,以亲水性化学组分为主,且主要为亲水中性和亲水酸性组分.     

不同水体溶解性有机物的混凝去除特性

采用硫酸铝、工业氯化铁、无机高分子絮凝剂(PAC)3种无机混凝剂,对广州珠江、北京密云、天津滦河不同原水进行了混凝实验,分析了不同混凝剂去除水体有机物的特性以及不同水体溶解性有机物(DOM)的内在分级特征与其混凝去除率的关系.实验结果表明,①珠江水体由于碱度低,pH较易下降,高投药浓度下此水体DOM更易被氯化铁去除;中低投药下,在南方水体中,PAC与盐类絮凝剂对去除DOM的混凝性能差别不如在北方水体中明显,表明南北方水体DOM的内在特性存在一定差异,即北方水体DOM中可混凝去除部分的有机物易发生电中和作用,带有较多负电基团,南方珠江水体DOM含带电基团的有机物相对较少,而中性有机物含量相对较高,这与进一步分级结果一致.②所有水体从混凝收敛点看,总溶解性有机碳(DOC)去除率都是工业PAC最高,显示电中和(憎水化)-沉淀(吸附)可能为这些水体DOM的主要去除机理.③从不同水体的DOC平均去除率看,珠江水体高于密云水体,它们又明显高于滦河水体.对水体DOM进一步的化学分级研究结果表明,DOC去除率越高的水体,其中的憎水中性物质(HoN)含量也越高.这表明,除了碱度、总有机碳(TOC)外,原水DOM的内在化学分级特征也是影响水体DOC混凝去除率的重要因素.     

太湖流域南白荡表层水中溶解有机质赋存特征与来源

在太湖流域广泛分布的湖荡是一种浅水草型湖泊生态系统,研究其中的溶解有机质(DOM),有助于更好地认识湖泊营养动力学.本研究以南白荡为例,于2019年12月—2021年6月期间采集了14次、共计106个表层水体样品,开展了溶解有机碳(DOC)、紫外-可见吸收光谱及三维荧光光谱等分析,探讨了湖荡中DOM光谱参数、组成、来源及时空分布特征.结果表明：南白荡表层水DOC浓度为2.26～6.10 mg·L^-1,平均浓度(3.87 mg·L^-1)低于太湖,呈夏高冬低的特征.有色溶解有机质(CDOM)的吸收系数(α₃₅₅)、比吸收系数(SUVA₂₅₄)、光谱斜率(S_275～295)和吸收系数比值(α₂₅₀/α₃₆₅)等参数空间差异不显著(p>0.01),但表现出与DOC浓度类似的季节变化规律,即CDOM含量、芳香性以及分子量也呈夏高冬低的特征.荧光溶解有机质(FDOM)由类酪氨酸组分(C1,激发波长Ex 277 nm,发射波长Em 307.5...     

南漪湖上覆水溶解性有机质的光谱特征

为考察南漪湖上覆水中溶解性有机质(DOM)的光谱特征与来源,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)为工具,并结合平行因子分析(PARAFAC)、荧光区域积分分析(FRI)、相关性分析、主成分分析与聚类分析对DOM进行定性与定量分析.结果显示,UV-Vis参数a(440)、E₂/E₃、E₃/E₄、S_R表明DOM具有腐殖化特征与自生源特征,且E₂/E₃、E₃/E₄与a(440)呈显著正相关关系(P<0.01,P<0.05),S_R与a(440)无显著相关关系(P>0.05),说明腐殖酸浓度越高则DOM相对分子量越大,但无法依据腐殖酸浓度大小判断DOM来源.根据a(440)计算获得溶解性有机碳(DOC)平均浓度为26.79mg/L,且该湖泊出口附近DOC浓度为10.15mg/L.荧光指数(β:α、FI、BIX、HIX、Fn (280)、Fn (355))显示该湖泊DOM具有腐殖化程度较低及强自生源特征,类蛋白组分(Fn (280))相对浓度的空间分布上由西向东逐渐增大,而腐殖酸类组分(Fn (355))相对浓度峰值出现在入湖口与出湖口.通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类富里酸(C1)、类色氨酸(C2)和类腐殖酸(C3),且C1、C2、C3含量分别占总组分强度21.96%、13.36%、84.21%.FRI法分析显示类蛋白物质所占比例之和(区域I+II)为49.65%,该结果说明水体已受到了人为因素影响.通过相关性分析结果显示,C1、C3与β:α、BIX呈显著负相关系(P<0.001),C2与β:α、BIX、Fn (355)呈正相关系(P<0.001).通过主成分分析与聚类分析,南漪湖上覆水中DOM在16个位点间呈现不同特征,但整体上水体中DOM来源受内源输入影响较为显著,应加强该湖泊内源释放污染物控制与管理.     

长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析

利用三维荧光光谱(EEMs)研究了2009年9月长江上游至河口近4000km主流区域溶解有机质(DOM)的荧光组分特征及分布变化,结合紫外可见吸收光谱a350,旨在认识长江DOM的组成、来源和迁移转化过程.通过平行因子法(PARAFAC)解谱,得到3个类腐殖质组分H1、H2、H3及2个类蛋白质组分P1、P2.溶解有机碳(DOC)在上游浓度最低,在三峡库区万州附近明显增加,而后趋于稳定.荧光组分峰值之和(∑Fluo)呈类似趋势,和DOC相关性分析(R2=0.92)说明EEMs-PARAFAC可有效示踪溶解有机质的分布.其中蛋白质信号∑P约占∑Fluo的1/4,叶绿素a与∑P、DOC的弱相关性说明自生源不能主导DOM荧光组分分布;不同类腐殖质组分变化趋势不同,H3(Ex/Em:250/450~485nm)在库区后的水体有明显富集,而H1、H2占∑Fluo百分比则有所下降,a350也呈优先降解的趋势,反映了长江DOM迁移转化过程的选择性.