电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.     

不同土地利用方式下土壤腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力分析

由于腐殖质的氧化还原活性官能团可以在连续的缺氧和有氧交替中将电子从微生物可持续地传递到氧气,土地利用方式可以影响土壤腐殖质的电子转移能力,但土地利用方式是否会影响土壤腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力尚不明晰.选取水稻地、葡萄园和杨梅园的土壤,采用微生物还原和氧气氧化的循环周期试验,评估土壤中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)作为胞外电子穿梭体的持续能力对不同土地利用方式土壤的响应.结果表明:土壤腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力在Shewanella oneidensis MR-1和Shewanella putrefaciens 200两种微生物体系下并无明显差异,但在水稻地、葡萄园和杨梅园间具有显著差异.水稻地、葡萄园和杨梅园土壤中HA作为胞外电子穿梭体的持续能力分别为75.9%、80.5%和72.1%,FA作为胞外电子穿梭体的持续能力分别为58.2%、62.2%和62.9%.该结果可能是由不同土地利用方式下土壤腐殖质的组成、分解和转化过程以及微生物电子供体碳源驱动的动力学过程差异造成的.研究显示,不同土地利用方式下腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力具有显著差异,且HA作为胞外电子穿梭体的持续能力明显强于FA,可通过环境调控措施形成HA,以实现土壤污染物的降解转化.      

γ辐照和H2O2联合作用下五氯酚(PCP)的降解

研究了水溶液中的五氯酚(PCP)在γ辐照和过氧化氢(H2O2)联合作用下的降解.PCP的初始浓度为27.7 mg·L-1,外加H2O2的初始浓度为0、50和100 mg·L-1.结果表明,PCP在不同条件下的辐照降解符合准一级动力学方程.当外加H2O2的初始浓度在0～100 mg·L-1时,PCP的去除率、矿化率和脱氯...     

间歇通风对污泥好氧堆肥过程中腐殖质电子转移能力的影响

选取连续通风和间歇通风两种不同的供氧方式进行好氧堆肥,分析污泥堆肥腐殖质富里酸(FA)和胡敏酸(HA)光谱特征和还原容量不同时期的变化.结果表明:与连续通风处理相比,间歇通风处理促进了类蛋白质的分解和类腐殖质的形成,增加了电子转移能力;间歇通风FA的本底还原容量(NRC)、化学还原容量(CRC)提高了194.33,127.97μmol e^-/(g C),HA的NRC、CRC提高了168.26,203.81μmol e^-/(g C).相关性分析和主成分结果显示,C3、C4是FA电子转移能力主要控制因子,而SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀是HA的电子转移能力主要控制因子.     

岸滤系统中磺胺甲恶唑、咖啡因和卡马西平的厌氧转化模拟研究

为了探究药品和个人护理用品(PPCPs)在岸滤系统中的转化过程及其影响因素,采集了不同类型的河床岸滤土壤,模拟岸滤系统中的反硝化和硫还原过程,探究该过程中磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)及两种共存PPCPs(咖啡因、卡马西平)的转化过程及中间产物的生成.批次培养实验结果显示,至培养周期第87 d时SMX的生物降解率达到100%,反硝化过程中SMX自第5 d开始转化为两种衍生物—D-SMX及4-nitro-SMX,反硝化反应结束两种衍生物再次还原为SMX.SMX的转化率因有机质的不同而产生差异,添加乙酸钠有机质时SMX的转化率整体高于添加富里酸有机质的转化率;硫还原条件下SMX则完全降解;咖啡因(Caffeine,CFE)的生物降解率高于50%,不同河床土壤的理化性质差异及微生物的分布差异造成CFE的吸附及降解效果有很大差异,投加潮白河沉积物样品中CFE生物降解率高于投加密云水库沉积物样品;卡马西平(Carbamazepine,CMZ)的降解率范围在20%~35%,CMZ在岸滤系统中不易发生降解.     

堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较

采集腐熟前后的堆肥样品并提取和纯化出腐殖质(胡敏酸:HA;富里酸:FA),分别以柠檬酸铁(FeCit)和Fe(NO3)3作电子受体,测定了HA和FA的还原容量(RC).结果表明:以FeCit作为电子受体时,与未腐熟堆肥样品相比,腐熟后筛分样品HA的RC值增大,从22.85mmol e-/molC增大到26.84mmol e-/molC,而其对应FA的RC值减少,由37.67mmol e-/molC降低为33.68mmol e-/molC;对于两种不同形态的电子受体,以 FeCit为电子受体测定得到的RC值高于以Fe(NO3)3为电子受体测定得到的RC值;相对于本底还原容量,HA和FA经微生物还原后其RC值降低,降低幅度与微生物种类有关.结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱分析发现,堆肥HA和FA的还原能力与其中类富里酸物质含量和醌基浓度成正相关,而与其本身的芳化度和分子量呈负相关.     

翻堆对好氧堆肥腐殖质电子转移能力的影响

开展了连续通风和翻堆两种典型的通风方式进行污泥好氧堆肥,通过分析堆肥腐殖质中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的光谱特征以及本底/化学还原容量(NRC/CRC)的时态变化,研究其对污泥好氧堆肥过程中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的形成和电子转移能力(ETCs)的影响.结果表明:与翻堆处理相比,连续通风处理促进了堆肥FA和HA中类蛋白质组分的减少和类腐殖质组分的增加,强化了高温期和腐熟期FA的电子转移能力(CRC分别增加了176.55和123.24μmol e^-/gC),但降低了HA和升温期FA的电子转移能力(CRC分别降低了246.47和116.13μmol e-/gC).相关性分析表明,影响污泥堆肥腐殖质电子转移能力的主要因素为pH值、SUVA₂₅₄、SUVA₂₉₀和类蛋白质组分,翻堆处理促进了类腐殖质组分对腐殖质电子转移能力的影响.     

水稻土中五氯酚的降解转化动态及其对微生物群落的影响

采用室内培养实验,研究厌氧条件下水稻土中五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)的还原转化与微生物群落组成变化。结果表明,室内培养实验条件下,PCP在水稻土样品中降解比较迅速,在反应17 d时,实验添加的PCP能够完全被还原转化。高通量测序结果显示PCP的添加明显改变了水稻土壤的微生物群落结构,其微生物多样性显著下降,在PCP降解完之后逐渐恢复。原始土壤以及添加PCP的土壤样品中其优势微生物主要分布在变形菌门(Proteobacteria)。PCP添加刺激了水稻土中伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、地杆菌科(Geobacteraceae)、红环菌科(Rhodocyclaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)等脱氯相关的微生物菌群繁殖,成为PCP降解过程中的优势菌群,有利于PCP还原降解。本研究结果可为水稻土中有机氯农药污染物的微生物降解脱毒提供理论依据。     

针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-二氯苯酚厌氧降解的影响

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)常用于农药生产,在水体和土壤中广泛分布,具有难降解、高毒性的特点.通过模拟自然过程,在厌氧反应体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,重点考察了不同矿物对2,4-DCP降解的影响.结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有明显的吸附作用;质量衡算结果表明所有反应体系中仅发生2,4-DCP向4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)的转化;与无外加碳源组相比,乙酸钠的加入使得2,4-DCP的还原脱氯反应速率增大一倍.分析表明针铁矿和磁铁矿加入可刺激脱氯功能菌的生长或活性,进而提高微生物的电子传递能力和2,4-DCP的降解速率;石膏加入强烈抑制脱氯功能菌的生长或活性,进而抑制2,4-DCP的降解.研究结果对认识难生化降解卤代酚在厌氧环境中的迁移转化及环境工程中此类物质的处理具有潜在意义.     

光和生物改性溶解性有机质介导17α-乙炔基雌二醇厌氧降解

自然水体溶解性有机质(DOM)在光照和微生物存在的条件下理化性质会发生改变,从而影响其对类固醇类雌激素降解的介导作用.本研究通过对从洱海沉积物中提取的两种典型DOM物质—胡敏酸(HA)和富里酸(FA)分别经过72 h的微生物改性和48 h的光改性,分别比较厌氧条件下光改性前后DOM介导微生物降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的能力变化,以及微生物改性前后DOM介导光降解EE2的能力变化.同时,通过紫外可见吸收光谱、三维荧光光谱和电子供给能力对改性前后的DOM进行分析.结果表明:经过微生物改性后,HA和FA的荧光强度和腐殖化程度都有所提高,但紫外吸光强度和芳香性降低,并且与污染物的结合能力提高,使得光照条件下其介导的EE2更容易发生降解反应.微生物改性后HA介导下的EE2光降解效果要明显好于FA的介导效果.经过光改性后,HA和FA紫外吸光强度和芳香性升高,荧光强度和电子供给能力降低.光改性后HA介导下的EE2微生物降解效果要明显好于FA的介导效果.可见自然水体中微生物改性DOM介导的EE2降解效果相比光改性DOM的介导更加明显.     

某冶炼厂周边土壤碳组分与铜形态的相关性

研究了浙江某冶炼污染区农田土壤有机碳组分与铜(Cu)形态的相关关系.结果表明,研究区土壤Cu形态含量为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机质结合态可交换态,其中铁锰氧化物结合态Cu和残渣态Cu含量分别占全量的39.55%和39.19%.土壤p H值和碳组分对不同形态Cu含量存在一定程度的影响,其中p H值与碳酸盐结合态Cu和铁锰氧化物结合态Cu均呈显著正相关;溶解性有机碳(DOC)含量与可交换态Cu呈极显著正相关;富里酸(FA)含量与可交换态Cu呈极显著正相关,与有机结合态Cu呈显著正相关;胡敏酸(HA)含量分别与可交换态Cu和有机结合态Cu呈极显著正相关.土壤DOC、FA、HA的动态变化对这些在移动性上存在差异的Cu形态间的相互转化会带来一定程度的影响,从而改变土壤Cu的迁移能力和生物有效性.     

Fulvic acid removal by nanoparticle TiO2 using a submerged membrane photocatalysis reactor

The degradation of fulvic acid（FA） by nanoparticle TiO2 in a submerged membrane photocatalysis（SMPC） reactor was studied. In this reactor, photocatalytic oxidation and membrane separation co-occured. The continuous air supplier provided O2 for the photocatalytical reaction and mixed the solution through an airflow controller. The particle TiO2 could automatically settle due to gravity without particle agglomeration so it could be easily separated by microfiltration（MF） membrane. It was efficient to maintain high flux of membranes. The effects of operational parameters on the photocatalytic oxidation rate of FA were investigated. Results indicated that photocatalyst at 0.5 g/L and airflow at 0.06 m^3/h were the optimum condition for the removal of fulvic acid, the removal efficiency was higher in acid media than that in alkaline media. The effects of different filtration duration on permeate flux rate of MF with P25 powder and with nanoparticle TiO2 were compared. Experimental results indicated that the permeate flux rate of MF was improved and the membrane fouling phenomenon was reduced with the addition of nanoparticle TiO2 catalyst compared with conventional P25 powder. Therefore, this submerged membrane photocatalysis reactor can faciliate potential application of photocatalytic oxidation process in drinking water treatment.     

Cu2+在混凝中对富里酸氯化消毒副产物的影响

混凝实验采用硫酸铝作为混凝剂,以富里酸（FA）为目标物,考察Cu²⁺对浊度、溶解性有机碳（DOC）去除效果和氯化消毒副产物生成势（DBPsFP）的影响,并采用三维荧光光谱（3DEEM）和超滤膜分级对混凝出水进行表征.结果表明,Cu²⁺可以通过络合反应提高混凝过程对FA中亲水性组分和芳香结构DBPs前驱体的去除效果.在pH> 7时,可以使二氯乙酸生成势（DCAAFP）和三氯甲烷生成势（TCMFP）明显降低.Cu²⁺-混凝的作用更倾向于影响FA中分子量级分处于10~30kDa的物质,提高其对DOC和DBPs生成势的去除效果.     

DOM结构特征及其对17β-雌二醇光降解的影响

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法从滇池底泥提取出胡敏酸(HA)和富里酸(FA),以Sigma Aldrich胡敏酸(SAHA)为参照,利用元素分析、13C核磁共振和紫外-可见光谱对HA和FA的来源和结构进行了表征,并探讨了3种溶解性有机质(DOM)对17β-雌二醇(E2)光降解的影响.结果表明:HA、FA和SAHA具有相似的元素组成,3种腐殖酸的(N+O)/C值分别为0.50、0.82和0.55,与核磁共振13C谱分析的极性指数(0.32、0.42和0.33)一致.HA和FA来自于内源,具有较高的N含量和较多的缔合芳香结构,而SAHA是外源性有机质,具有更高的芳香度.低浓度的3种腐殖酸均能促进E2发生服从准一级动力学规律的光化学降解过程.E2在纯水中光降解速率为0.0071h-1,而在5mgC/L的HA、FA和SAHA作用下,E2光降解速率分别为0.0597、0.1178和0.2048h-1.3种腐殖酸促进E2光降解能力的差异主要是由含氧能团和芳香结构含量差异所致.活性氧分子探针鉴定显示HO?是腐殖酸体系受光照后产生的一种重要活性氧,其氧化降解E2的量占到了E2降解总量的70%左右.与低浓度腐殖酸相比,高浓度的3种腐殖酸均会对E2光降解产生抑制作用.     

富里酸在水体多环芳烃光化学降解中的作用

以氙灯作为模拟光源,对水相中5种不同来源、不同浓度富里酸(FA)在5种PAHs光解中的作用进行了比较分析;并通过活性氧的捕获探讨了FA在PAHs光解中的作用.结果表明,不同来源FA的结构及其对PAHs光解的影响具有较高的一致性.在低浓度(1.25 mg·L-1)体系中FA对二氢苊、芴、菲的光解表现出不同程度的抑制作用,而对荧蒽和芘的光解则表现出一定的促进作用;随着体系中FA浓度的升高,其对PAHs的光解总体上呈抑制趋势.FA的存在一方面促进了单线态氧和羟基自由基的生成,强化了PAHs的活性氧光解进程;另一方面FA也可以参与PAHs分子的能量竞争.     

Adsorption characterizations of fulvic acid fractions onto kaolinite

Fulvic acids extracted from a typical rice-production region near Taihu Lake of China were fractionated into three fractions including F4. 8, F7. 0 and F11. 0(eluted by pH4. 8 buffer, pH 7. 0bufferandpH 11. 0buffer, respectively). Sorption of fulvic acid(FA)fractions onto kaolinite was studied by batch adsorption experiments, and characterizations of kaolinite before and after adsorption were investigated using scanning electron microscopy(SEM). Adsorption isotherms of kaolinite for three FA fractions fit well with the Langmuir adsorption model. The adsorption density of the three fractions was positively correlated with the ratio of the amount of the alkyl carbon to that of carboxyl and carbonyl carbon in FA fractions and followed an order of F11. 0>F7. 0>F4.8.Hydrophobic interaction Was one of the control mechanisms for the sorption of FA fraction onto kaolinite. SEM images confirmed that compared to blank kaolinite samples, kaolinite samples coated by a FA fraction displayed an opener and more dispersed conformation resulting from the disruption of the floe structure in complex. Dispersion of kaolinite after adsorption was due to the repulsion between negatively charged FA. coated particles, which is closely related to the amount of FA fractions absorbed on kaolinite.     

双酚A在Suwannee富里酸溶液中的光解

以Suwannee河富里酸(SRFA)为光敏化剂,采用中压汞灯模拟阳光,研究了双酚A(BPA)在SRFA溶液(1.0mg·L^-1～50.0mg·L^-1)中的光解动力学.结果表明BPA的光解符合一级反应动力学,并且随着SRFA浓度的增加,BPA的光解速率从0.93×10^-3min^-1迅速增大到16.54×10^-3min^-1.采用分子探针方法和电子自旋共振技术(ESR)证实了SRFA在光照过程中能够产生羟基自由基和单重态氧,同时通过不同的曝气条件研究了激发三重态富里酸的电子能量转移.研究结果表明BPA在SRFA溶液中的光解历程可能与激发三重态富里酸的能量转移密切相关.最后采用GC/MS鉴定了BPA在SRFA体系中的光解产物,探讨了BPA在SRFA体系中可能的反应历程.     

有机肥施用对盐渍土富里酸荧光特性的影响

为探讨有机肥长期培肥盐渍土后土壤富里酸(FA)结构组成及土壤环境的变化特征,对黑龙江西北部盐渍土壤连续5 a采取不同施肥处理,设置CK(对照)和TR1(处理1,施用有机肥8 000 kg/hm2)、TR2(处理2,施用有机肥4 000 kg/hm2及化肥N 80 kg/hm2、P₂O₅ 50 kg/hm2、K₂O 35 kg/hm2)、TR3(处理3,施用化肥N 160 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2、K₂O 70 kg/hm2) 4个处理组,分析土壤中富里酸荧光光谱特征的变化情况. 结果表明:与CK比较,TR1、TR2处理可明显增加土壤中ρ(富里酸),增幅分别为98.24%、72.16%;二维荧光参数分析显示,各处理下富里酸腐殖化程度均表现为TR1>TR2>TR3>CK;三维荧光光谱区域积分比值分析结果进一步证实,TR1、TR2处理通过增加可见区类富里酸的荧光响应比值和减少紫外区类富里酸的荧光响应比值来提高富里酸的腐殖化程度. 根据三维荧光光谱结合平行因子分析结果,可将富里酸分为C1组分(生物可利用富里酸组分)、C2组分(陆生来源富里酸组分)及C3组分(类蛋白组分);施用有机肥主要增加C1组分的比例,其次为增加C2组分的比例,说明施用有机肥可提高盐渍土供肥能力,对盐渍土生态环境改善具有积极作用. 传统荧光图谱解析手段结合统计分析结果显示,施用有机肥可明显提高盐渍土富里酸含量并增加其腐殖化程度.