紫外光对冬季近岸海水中溶解性气态汞产生的影响

现场采集青岛近岸海水样品,在紫外UVA、UVB辐照和黑暗对照条件下对不同过滤海水分别进行汞的还原实验,计算累积释放量,模拟计算还原反应速率.结果表明,紫外光照射下,海水溶解性气态汞(DGM)产量呈现先显著增加后逐渐降低的趋势,累积产量逐渐增加,最后趋于稳定,符合准一级反应动力学模型,紫外光照射下DGM累积产量远高于黑暗对照,紫外光促进汞的还原,特别是促进了海水中Hg2+的产生.紫外光下DGM的产生速率常数在0.057~0.214h-1之间,0.2μm过滤海水高于未过滤海水,颗粒物具有抑制效应;在氩气吹脱时,UVB照射下的反应速率大于UVA,空气吹脱条件下结论相反,氧气参与了汞的光氧化还原过程.     

川西高原河流水体CDOM的光化学降解特性

川西高原部分河流溶解性有机碳(DOC)含量极高,因有色溶解性有机质(CDOM)具有独特的光学特性,其光降解特征与规律对于分析高寒区天然水体DOC动态及区域水-陆碳循环具有重要的环境意义.本文选取川西高原两种主要地貌类型的河流共5条,即高山峡谷区河流杂谷脑河、抚边河及岷江,丘状高原区河流白河、黑河,对河流水体CDOM三维荧光光谱(EEMs)与紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)采用平行因子分析(PARAFAC)与二维相关光谱(2D-COS)进行分析.结果表明:①白河和黑河CDOM的5 d降解率分别为64. 85%和63. 43%,光降解速率常数分别为0. 167 d-1和0. 173 d-1;抚边河CDOM浓度低(0. 71 m-1)光降解现象不明显,杂谷脑河和岷江CDOM光降解行为较为复杂;②在光降解过程中,除岷江外其余4条河流荧光溶解性有机质(FDOM)内源特征(FI)逐渐减弱,黑河和白河CDOM芳香性、疏水性特征(SUVA254和SUVA260)及腐殖化程度(HIXa)逐渐降低;③川西高原5条河流中FDOM组分均呈2类4个组分,即C1(275/310 nm,类酪氨酸)、C2 [280(250)/400 nm,UVA类腐殖质]和C3(255/440 nm,UVA类腐殖质)、C4[270(360)/492 nm,UVA类腐殖质],类腐殖质FDOM较易光降解;④5条河流中UVA类腐殖质FDOM(尤其是500 nm发射波段)光降解反应先于类酪氨酸物质;丘状高原河流中UVA类腐殖质FDOM对于光照的敏感度大于高山峡谷区河流;⑤白河的主成分分析中识别出了2个因子,解释了这些参数变化的87. 28%,反映了光降解过程对于CDOM特征、荧光组分等方面的影响.     

夏季长江口及其邻近海域生源有机硫化物的分布与影响因素研究

于2017年7—8月对中国长江口及其邻近海域表层及重要断面不同深度海水中二甲基硫(DMS)、二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)和二甲亚砜(DMSO)的浓度进行了测定,探讨了长江冲淡水对其分布的影响,并估算了DMS的海-气通量.结果表明,表层海水中DMS、溶解态DMSP(DMSPd)、颗粒态DMSP(DMSPp)、溶解态DMSO(DMSOd)和颗粒态DMSO(DMSOp)的浓度平均值分别为(5.69±5.20)、(6.67±4.90)、(19.46±9.26)、(24.67±20.52)和(24.97±20.85) nmol·L~(-1).DMS和DMSP大体呈现出一致的分布规律,高值区出现在冲淡水与海水的混合区域,在长江口口门附近出现低值.相关性分析结果表明,DMSPp与DMSOp存在相关性,这可能与二者有相似的来源和细胞功能有关.DMSPd、DMSOd均与DMS存在相关性,这是因为DMSPd降解是表层海水中DMS的主要来源,而DMS的光氧化和微生物氧化可能是夏季表层海水中DMSOd的重要来源途径.沉积物间隙水中DMSPd浓度高于底层海水,表明沉积物释放也是底层DMSPd的一个来源.此外,夏季长江口及邻近海域DMS的海-气通量介于0.29～34.63μmol·m~(-2)·d~(-1)之间,平均值为(8.37±11.79)μmol·m~(-2)·d~(-1).     

水体系中十二烷基苯磺酸钠的光化学氧化动力学研究

系统研究了在天然日光和高压汞灯照射下十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在蒸馏水、人工海水和天然海水中的光降解情况。结果发现,SDBS的光化学氧化的速率会受到溶液介质、光源、重金属离子、光敏剂以及pH的影响。SDBS的光化学氧化反应符合一级动力学规律,其一级反应速率常数为0.0184 min-1~0.0281 min-1。SDBS在蒸馏水中的光降解速率大于在人工海水和天然海水中的光降解速率,其主要原因是蒸馏水中溶解更多的氧。天然海水中重金属离子Zn2+和Cd2+能加快SDBS的光氧化速率,光敏剂的加入也会加快SDBS的光氧化速率。此外,酸性条件下有利于SDBS的光降解。     

二级出水中环丙沙星耐药菌光辐照灭活研究

针对二级出水中的一株环丙沙星耐药菌,研究了菌株生长特性和光辐照对其灭活、复活及耐药性的影响.结果表明,该菌株对青霉素、氨苄西林、磺胺甲恶唑、四环素和利福平均具有耐受性,在环丙沙星存在的条件下,其最大比生长速率由0.63h~(-1)降低到0.51h~(-1).光辐照对环丙沙星耐药菌的灭活率基本随光照强度和辐照时间的增加而升高,且基本符合零级或一级化学反应动力学.可见光(100/300/500W汞灯和1000W氙灯(400nm))辐照60min,环丙沙星耐药菌灭活率达到0.25~0.39log.100/300W汞灯和1000W氙灯(400nm)辐照下环丙沙星耐药菌的变化符合零级反应动力学,灭活速率为10196.43~11345.24CFU/(m L·min),500W汞灯(400nm)辐照下环丙沙星耐药菌的变化符合一级反应动力学,灭活速率为0.01min~(-1).可见光+UVA(100/300/500W汞灯和1000W氙灯(300nm))辐照60min,环丙沙星耐药菌灭活率达到0.30~5.63log.100W汞灯(300nm)辐照下环丙沙星耐药菌的变化符合一级反应动力学,灭活速率为0.01min~(~(-1)),300W汞灯(300nm)辐照下环丙沙星耐药菌的变化符合零级反应动力学,灭活速率为2572.02CFU/(m L·min).未完全灭活的耐药菌存在复活,其48h光、暗复活率达到-3.9%~123.4%.在光辐照过程中,只有1000W可见光+UVA辐照影响环丙沙星耐药菌的耐药性,辐照60min,其抑菌圈直径由11.0mm下降到8.0mm.     

天目湖流域DOM和CDOM光学特性的对比

对2011年1—12月天目湖流域河流及湖体中DOM(可溶性有机物)、CDOM(有色可溶性有机物)的光学特性进行了研究,对比分析了河流和湖体DOM、CDOM的a₃₅₀(350 nm处的吸收系数)、S280~500(280~500 nm波段指数函数拟合曲线斜率)、S_R(光谱斜率比)以及M(a₂₅₀/a₃₆₅)值. 结果表明,天目湖流域a₃₅₀(CDOM)/a₃₅₀(DOM)的年均值为0.856 4,说明CDOM对光的吸收占主导. 河流DOM、CDOM的a₃₅₀年均值分别为(4.24±1.89)、(3.40±1.48)m-1,明显大于湖体的(2.42±0.84)、(2.22±0.83)m-1,表明外源河流输入是天目湖中DOM的主要来源. 河流DOM、CDOM的S280~500年均值分别为(15.98±0.83)、(17.96±0.81)μm-1,湖体的分别为(19.20±1.65)、(20.34±1.73)μm-1;河流的S280~500及S_R均显著低于湖体,表明天目湖流域河流和湖体中CDOM的组成存在明显差异. 天目湖流域DOM与CDOM的M值与S280~500呈显著线性相关,河流DOM与CDOM的M值年均值分别为(5.54±0.81)、(6.54±0.95),显著小于湖体的(7.54±0.98)、(8.28±1.23),表明湖体中的DOM分子较小. 受人类活动、土地利用、降雨径流等因素影响,天目湖流域DOM、CDOM的丰度及光学特性均呈明显的季节性差异,a₃₅₀与S_R在DOM与CDOM中表现的季节性差异较为一致,可以相互参考.      

夏季中国东海生源有机硫化物的分布及其影响因素研究

二甲基硫(DMS)、二甲巯基丙酸内盐(DMSP)和二甲亚砜(DMSO)是海洋中最重要的3种生源有机硫化物.本文系统研究了2013年6月中国东海表层海水中3种硫化物的水平分布规律及其影响因素,并估算了DMS海-气通量.结果表明,表层海水DMS、溶解态DMSPd、颗粒态DMSPp、溶解态DMSOd和颗粒态DMSOp浓度平均值分别为4.70、7.00、27.83、13.66和10.78 nmol·L-1.DMS、DMSP和DMSO与叶绿素a(Chl-a)水平分布规律相似,均呈现近岸高、远海低的趋势.相关性分析结果表明,DMS、DMSPd和DMSOp浓度与Chl-a浓度均有显著的相关性,说明浮游植物生物量是影响东海有机硫化物生产分布的重要因素.此外,研究发现DMS与DMSPd、DMSOd与DMS间分别存在一定的相关性,表明表层海水中DMS主要来源于DMSPd的微生物降解,而DMSOd的主要来源是DMS的氧化过程.此外,夏季东海DMS海-气通量在0.62~33.98μmol·(m2·d)-1之间,平均值为9.71μmol·(m2·d)-1.     

天然日光辐照下河口区CDOM的光化学降解

2005年5月初和5月末,对经0.2μm滤膜过滤的九龙江口低盐度水样进行了2次每天6h、为期1周的天然日光辐照实验,研究有色溶解有机物(CDOM)的荧光与吸收性质的光化学降解特征.结果表明, CDOM的类腐殖质荧光(λEx/λEm = 350/450nm)、类色氨酸荧光(λEx/λEm = 225/350nm)以及吸收系数在初夏短期日光辐照下均发生明显的光化学降解,其降解过程符合一级动力学方程,相应计算出类腐殖质和类色氨酸荧光以及吸收系数a(280)的半衰期分别为3.5～5.1 d、3.0～4.5 d及6.3 d.吸收损失光谱研究表明,对CDOM光降解起主要作用的是太阳辐射的紫外波段.照射42h后,类腐殖质荧光的损失(70%)远高于吸收系数a(280)的损失(约40%),表明CDOM荧光团比发色团更易被光漂白,但两者之间仍保持良好的正相关性.与对照组相比, CDOM经日光辐照后其A250/A350比值增大,表明光化学降解可使其平均分子粒径变小.结果表明, CDOM在入海后可通过光降解作用在近海海域发生转化及清除,光降解是陆源 CDOM 入海后的一个重要归宿.     

秋季东海有色溶解有机物(CDOM)的光学特性

应用紫外和荧光光谱分析2012年秋季中国东海海域中有色溶解有机物(CDOM)的光学特性,探讨了CDOM在表层海水中的含量和分布,光谱斜率Sg值的时空分布及CDOM荧光组成成分。结果表明:调查海域(盐度范围为23.45~34.41)表层水中CDOM的吸收系数a(355)的范围为(0.0230~2.685)/m,平均值为0.421/m,该值低于其它入海口或近海海域值;光谱斜率Sg值的范围为(0.00236~0.0371)/nm,平均值为0.0116/nm,表现出中层最大、底层次之、表层最低的趋势。并采用平行因子分析法(PARAFAC)分析CDOM的荧光光谱,得出CDOM至少有以下4种组分:C1(255/295,520 nm)、C2(305/420 nm)、C3(280/330 nm)及C4(385/470 nm),其中C3反映出类蛋白质的特性,是海洋生物转化产物;C2、C4受陆源输入的影响,表现出类腐殖质的荧光性质;而C1则受控于浮游植物的生长。     

青岛近岸、东海海水CDOM特性及一氧化碳光产生研究

研究了青岛近岸和东海海水中CO的光化学产生,比较了两个不同水域海水中有色溶解有机物(CDOM)的光学特征和CO的表观量子产率.结果表明:青岛近岸海水和东海海水α(355)范围分别为0.381~0.868m-1和0.083~0.427m-1,平均值分别为0.622m-1和0.196m-1,青岛近岸海水α(355)大于东海.其中近岸海水α(355)和Sg表现出良好的相关性,而东海海水这两个参数之间无明显相关性,表现出α(355)和Sg关系的不确定性.α(355)与CO的光致产生速率呈现正相关(R2=0.8188),说明了CDOM光化学降解是CO产生的重要途径.青岛近岸海水CO的表观量子产率高于东海海水,与α(355)具有相同变化规律,说明含有高光学活性物质的CDOM发生光降解反应能更加有效地产生CO.     

太湖梅梁湾有色可溶性有机物对光的吸收

探讨了太湖梅梁湾不同湖区有色可溶性有机物(CDOM)对光的吸收、光衰减系数的变化及与DOC浓度的关系、CDOM吸收对光衰减系数的贡献率以及指数函数曲线斜率S值.结果表明,不同类型湖区CDOM吸收系数差异明显,a_d(440)、a_d(320)的变化范围分别为1.22～2.58m^-1,6.24～10.69m^-1;DOC浓度最高值出现在梁溪河口,为12.74mg/L,最低值出现梅梁湾口,为6.87mg/L,大致呈由湾内向湾口逐渐递减的趋势;DOC与CDOM吸收系数在波长320nm以下存在显著性相关,波长320～700nm CDOM吸收对光衰减系数的贡献率在0.69%～60.9%间变化,400nm以下紫外短光部分贡献率均大于20%,空间上短波部分贡献率在河口区、五里湖比梅梁湾内及沿岸带要大;CDOM吸收的指数函数曲线斜率S在13.9～18.1m^-1间.     

太湖典型草、藻型湖区有色可溶性有机物的吸收及荧光特性

2004年4月对太湖典型草、藻型湖区东太湖和梅梁湾有色可溶性有机物(CDOM)的吸收和荧光特性进行了研究.通过实验测定方法得到东太湖和梅梁湾CDOM的光谱吸收系数及其荧光值.结果表明,溶解性有机碳(DOC)的浓度在6.3～17.2 mg/L间变化,其均值为9.08±2.66 mg/L;CDOM在280 nm和355 nm的吸收系数分别为11.2～32.6 m^-1(平均值17.46m-1±5.75 m^-1)和2.4m～8.3 m^-1(平均值4.17 m^-1±1.47 m^-1);355 nm波长处CDOM的比吸收系数为0.31～0.64 L·(mg·m)^-1,平均值0.46L·(mg·m)^-1±0.08 L·(mg·m)^-1.355 nm的激发波长、450 nm的发射波长处的荧光值的变化范围0.50～3.91 nm^-1(平均值1.32nm-1±0.84 nm^-1).2类草、藻型湖区的DOC浓度、CDOM吸收系数、355 nm处荧光值均存在显著性差异,但CDOM比吸收系数和指数函数斜率则没有显著性差异,由此则反映了CDOM来源的一致性.CDOM的吸收系数与DOC浓度的相关性随波长的降低而增加,在短波部分存在明显的正相关.355 nm处的荧光值、DOC浓度与CDOM吸收系数存在如下显著性的正相关关系:F_n(355)=0.544(±0.035)a(355)-0.946(±0.152),DOC=1.537(±0.196)a(355)+2.683(±0.862).280～500 nm、280～360 nm、360～440 nm指数函数斜率分别为14.37μm^-1±0.73μm^-1、19.17μm-1±0.84μm^-1、13.38μm-1±0.82μm^-1.     

夏季闽江CDOM的空间分布与降解特征

利用三维荧光光谱-平行因子分析技术(EEMs-PARAFAC)以及微生物和光降解实验等方法,分析夏季闽江下游-河口区有色溶解有机质(CDOM)的组成、分布及其降解特征.结果表明,闽江下游-河口区CDOM存在三类荧光组分:类腐殖质、类酪氨酸和类色氨酸;类腐殖质是河段CDOM的主要荧光组分,在河口区随着盐度增加主要的荧光组分逐渐变为类蛋白质.CDOM的丰度变化呈现出明显的空间分布格局:河段CDOM的吸收系数a(280)较低,进入市区后有所增加,到了郊区呈现下降的趋势,而在河口区迅速下降;保守估计福州市区对闽江CDOM的贡献为8%.河段a(280)易被微生物降解和光降解,降解率分别为(28±8)%和(44±7)%,其生物可利用性和光化学活性远高于受海源CDOM影响的河口区;类腐殖质、类酪氨酸和类色氨酸荧光组分在河段具有较高的光化学活性,降解率分别为(75±0.5)%、(58±21)%和(73±3)%,但不易被微生物降解,而且在28 d微生物培养后出现类腐殖质的累积.     

秋季南海珠江口和北部湾溶解有机物的光降解

利用三维荧光光谱分析手段,结合吸收光谱测定,分析了2007年10月中国珠江口及北部湾水体中4个典型有色溶解有机物(CDOM)样在太阳光辐照下的光降解特性.结果表明,珠江口及广西沿海CDOM样受陆源输入影响较大,而北部湾中部的HX样具有典型海洋CDOM特征,80m水深的HN样则受到北部湾环流的主要影响.这些CDOM样品中均观测到类腐殖质荧光峰A、C、M以及类色氨酸荧光峰R、T,它们的荧光峰强度及吸收系数a(280)在秋季短期日光辐照下发生了较明显的光化学降解,受陆源输入影响较大的珠江口及广西沿海样品的光降解程度高于北部湾的远岸样品,反映出它们含有更多的发色团.光降解未引起CDOM荧光峰位置的显著变化,类腐殖质荧光峰M和A、类蛋白质荧光峰R和T的强度变化趋势一致,表明这两对峰具有相似的性质.A峰区存在的双峰现象表明其为多个荧光组分的叠加.CDOM吸收光谱的光谱斜率S(270～350)随光辐射而逐渐增加,可用于指示光降解引起的CDOM分子量的减小趋势.研究表明,光降解在南海生源要素的生物地球化学循环中起重要作用.     

小球藻来源溶解有机质的光化学降解特性

利用三维荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)手段结合吸收光谱分析,研究了小球藻指数期和稳定期培养液中溶解有机物(DOM)在秋季天然太阳辐射作用下的光降解动力学特征.结果表明,小球藻生长过程中除能产生短波激发类腐殖质组分C1(其荧光峰的激发/发射波长位置为240,335 nm /406 nm)及类蛋白质组分C3(225,275 nm/334 nm)外,还会形成长波激发类腐殖质组分C2(260,395 nm /502 nm),表明C2组分并非仅有传统认为的陆源属性,同时也具有自生源属性.稳定期培养液的吸收光谱在250~300 nm范围内出现的肩峰,可用于指示水环境中现场自生源的贡献.不同生长时期培养液中DOM的吸收系数和荧光组分的降解动力学都符合一级反应方程.稳定期类腐殖质荧光组分(C1和C2)的光降解程度略高于指数期,但指数期类色氨酸组分(C3)的光降解程度略高于稳定期.经太阳辐照6 d后,小球藻培养液的吸收系数a₃₅₀及各荧光组分的平均损失率分别达到83.0%、84.0%、64.8%和80.0%,对应的半衰期只有1.6~5.0 d,揭示出藻类自生来源的DOM具有很强的光化学降解活性.