沉积物中溶解性有机质的垂直分布光谱特性

采用紫外光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析（PARAFAC）方法对瀛湖沉积物中溶解有机质（dissolved organic matters,DOM）垂直分布的光谱特性进行了分析,利用荧光指数（fluorescence index,FI）、腐殖化指数（humification index,HIX）和生物源指数（biological index,BIX）解析了沉积物中DOM荧光组分、空间分布特征和来源。紫外光谱结果表明：瀛湖沉积物的UV254值在0.14~0.30之间,最大值出现在深度10~11 cm处,深层（20 cm以下深度）沉积物UV254值趋于稳定。A250/A365比值在3.69~9.98之间,均值为5.36,表明瀛湖沉积物DOM以富里酸为主。三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明：沉积物DOM包含3类4个荧光组分,即类腐殖质组分（C1和C2）、类蛋白组分（C3和C4）,其中,类腐殖质组分的荧光强度约占全部组分荧光强度的60.7%;随着深度的增加,3个采样点的类蛋白质组分（C3和C4）的荧光强度均呈现下降趋势。FI、HIX和BIX都表明瀛湖沉积物DOM的来源主要是由沉积物中自生微生物活动产生。其中,FI在1.73~2.10范围内,BIX处于0.72~0.96范围内,HIX在1.39~4.72范围内。     

猪场沼液处理过程中溶解性有机质的光谱学特征

猪场沼液无序排放会导致严重的水环境问题,探索猪场沼液处理过程中有机物变化的检测方法,可以为养殖废水处理和排放管控提供技术支撑。利用三维荧光光谱法和紫外—可见分光光度法对猪场沼液处理过程中溶解性有机物(DOM)的光学参数进行分析。结果表明:猪场沼液DOM的三维荧光图谱显示其主要存在类腐殖质、类色氨酸和类酪氨酸3类物质,以类腐殖质物质为主;经AO处理后猪场沼液中的类色氨酸物质部分转化为类酪氨酸物质;经序批式生物膜反应器(SBBR,由SBBR1和SBBR2组成)工艺处理后,类色氨物质全部被分解转化。猪场沼液经SBBR2和氧化塘处理后,DOM浓度和各荧光组分含量有所升高,需要进一步调试优化。DOM在254nm处的光吸收系数(A254)、各特征荧光峰强度以及特征荧光峰总强度与TN、溶解性有机碳(DOC)均具有显著正相关性,因此利用猪场沼液DOM的光谱学特征,不仅可以指示废水中DOM成分的转化状况,也可作为判断工艺流程处理效果的依据,还能较好地表征TN和DOC,具有广泛的应用前景。     

台特玛湖流域水体溶解性有机质的光谱特征与来源解析

为探究台特玛湖水体水质超标原因,结合流域自然条件,以水中溶解性有机质(DOM)为研究对象,分析DOM的光谱特征和来源,通过平行因子分析(PARAFAC)和荧光区域积分分析(FRI)对台特玛湖流域水体DOM进行定性与定量分析。结果表明：PARAFAC识别出台特玛湖流域DOM中 4种主要荧光组分,分别为腐殖酸、类色氨酸、类酪氨酸(B峰和D峰),水体DOM主要组分为色氨酸类蛋白质和酪氨酸类蛋白质,占总体比例为66.57%,说明DOM来源主要以内源输入为主,腐殖化程度低;台特玛湖流域水体水质超标主要是因为尾闾湖的封闭性、面积大、高蒸发量且为浅水湖泊,导致个别水质指标不断富集;水体DOM各组分与TN和COD呈显著正相关,氟化物与矿化度之间呈显著正相关。本研究为台特玛湖水质超标提出的原因分析及建议措施可为台特玛湖流域水环境保护提供依据。     

基于三维荧光光谱-平行因子分析及紫外-可见吸收光谱对制药污水不同处理工艺单元溶解性有机物特征分析

利用三维荧光光谱-平行因子分析法和紫外-可见吸收光谱2种技术方法对某制药园区污水处理厂处理过程中污水溶解性有机物种类、分子量、腐殖化程度等进行表征,同时对解析出的溶解性有机物组分和水质指标进行相关性分析。三维荧光光谱-平行因子分析法解析出5类大分子溶解性有机物,组分C1是制药污水中特征污染物,组分C2和C3属于类腐殖质物质,组分C4和C5为类蛋白质物质。紫外-可见吸收光谱表明,处理过程中溶解性有机物分子量逐渐降低,腐殖化程度呈现先上升后下降的趋势。相关性分析表明,组分C4和SUVA₂₅₄数值可以快速推断污水处理过程中氮含量变化情况,组分C2和C3可以推断污水溶解性有机碳变化情况。本研究技术方法和结果可以为监测污水处理厂运行情况和日后改进污水处理工艺提供支持。     

南水北调中线清河溶解性有机物的光降解行为

溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)在水环境中普遍存在,其光降解行为与种类和来源密切相关。近年来,南水北调中线工程沿线中DOM含量过高问题逐渐引起了人们对饮用水水源水质的关注。利用三维荧光光谱与紫外可见吸收光谱表征了清河段DOM在水(Water DOM, W-DOM)、底泥(sediment-derived DOM, S-DOM)、藻胞内(intracellular DOM, I-DOM)和胞外(extracellular DOM, E-DOM)这4种典型来源中的光学性质和光降解行为。结果表明,W-DOM的主要来源是藻类代谢产生的E-DOM;S-DOM的主要形成原因是藻细胞破裂释放I-DOM。DOM的光漂白主要发生在紫外区,且UV-B波段的光漂白效率大于UV-A波段。W-DOM、S-DOM和E-DOM中有色DOM(chromophoric DOM, CDOM)的降解率基本相同,为40%~50%;I-DOM中CDOM降解率相对较低,约为25%。光照可以将W-DOM、S-DOM和E-DOM中复杂的大分子物质分解成结构简单的小分子物质。CDOM中类腐殖质的光降解率比类蛋白质更高,W-DOM、S-DOM和E-DOM中CDOM与类腐殖质的光降解速率在相同时间下基本保持一致;S-DOM和E-DOM中CDOM与类蛋白质的光降解速率在相同时间下基本保持一致。以上结果反映了太阳辐射对水环境中DOM的转化和去除机理,为河流水质保护提供了理论依据。     

白水江表层沉积物溶解性有机质荧光特性研究

为探究白水江表层沉积物溶解性有机质(DOM)荧光特性,2018年3月采集研究区深度为0～20cm的沉积物,采用三维荧光光谱技术、区域积分法和荧光指数法,确定主要荧光物质种类,并结合表层水基本参数等数据分析荧光组分的来源、转化过程与空间分布差异。结果表明:(1)白水江表层沉积物DOM以类蛋白有机物为主,其中可溶性微生物降解产物占总体荧光物质相对含量的64.56%～73.06%;各断面均出现明显的可溶性微生物降解产物荧光峰;相比上游,中、下游荧光强度逐渐增强,并出现类酪氨酸与类色氨酸荧光峰。(2)上游至下游,总荧光组分、各荧光组分含量均呈现逐渐升高的趋势。人类活动可能是造成白水江表层沉积物DOM荧光组分存在空间分异的主导因素。     

基于三维荧光光谱-平行因子分析法的工业园区污水溶解性有机物溯源与归趋

本研究以某工业园区内的污水处理厂为研究对象,使用紫外-可见光谱和三维荧光光谱对11个进水管道和水处理各工艺段的水样进行检测,结合平行因子分析法探究了污水厂水体中主要污染物的来源和类别,最后对水质参数和各组分进行了相关性分析。紫外-可见光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明,污水主要有5种荧光组分,其中C1,C2,C3均属于腐殖酸类物质;C4属于蛋白质类,近似于色氨酸类物质;C5属于新发现的组分。相关性分析结果表明, C3的荧光强度可以大致判断污水的芳香度, C2的荧光强度推断污水中的NH₃-N浓度,三维荧光光谱数据可以对水质参数评价进行补充。本研究可为发展高效低成本的污水厂尾水深度处理技术提供参考。     

白洋淀秋季溶解性有机质组分与浮游植物的关系研究

浮游植物是湖泊有机质的重要来源,通过三维荧光光谱技术,应用平行因子法提取并表征溶解性有机质(D O M)主要组分,开展白洋淀秋季水体DOM主要组分与浮游植物关系分析.结果表明:白洋淀秋季水体DOM中有3种主要组分,分别是类色氨酸、类富里酸和类酪氨酸,类色氨酸贡献率达46.77％.白洋淀秋季水体DOM以自生内源为主.白洋...     

义乌市分质供水系统水质变化分析

为探究义乌市分质供水系统中水质及有机物的变化特征,分季度调研了3个水厂沿程水质的变化,并采用光谱技术与高分辨率质谱分析了处理工艺对溶解性有机质的去除效果。水质调研结果表明,传统工艺(混凝沉淀-砂滤)对总磷和氨氮的去除率分别达到80%与50%以上,但对水体中的总氮与总溶解性有机碳的去除效果差。双膜法(超滤-反渗透)全面优于传统工艺,可以将营养盐和有机物的浓度降至极低的水平(去除率>90%)。三维荧光结合平行因子分析结果表明,混凝沉淀仅对地表水中陆源腐殖质组分有明显的去除,对类蛋白质组分的去除效果较差。高分辨率质谱的检测结果表明,混凝对木质素、单宁及稠环芳烃等物质有较好的去除效果。在混凝前增设曝气生物滤池并在混凝过程中添加粉末活性炭,能强化工艺对类蛋白质组分和腐殖质组分的去除效果。本研究结果可为水处理工艺优化提供理论依据。     

不同条件对湿地土壤溶解性有机质提取的影响

为获得提取土壤中溶解性有机质(DOM)的最佳条件,基于有色可溶性有机质(CDOM)紫外/可见光谱,利用单因素实验、正交实验探讨了提取剂种类、土水质量比、振荡时间、离心速率及时间、滤膜种类等不同条件对鄱阳湖典型消落带南矶山湿地土壤及沉积物中DOM提取的影响。结果表明,CDOM与溶解性有机碳(DOC)具有很好的线性正相关性,可用波长355nm处的吸光系数(ag(355))来表示CDOM浓度。振荡时间16h,水为提取剂时提取效果最佳。正交实验分析可知,土水质量比为1∶10,4 000r/min离心30min,选用0.45μm玻璃纤维滤膜,所得DOM提取效果最佳。各因素影响体现为:土水质量比滤膜种类离心速率离心时间。     

污水处理对黑水/灰水中溶解性有机物紫外光谱及荧光光谱特性的影响

为了考察黑水/灰水中溶解性有机物(DOM)光谱特征在污水处理过程中的变化规律以及生物处理前后黑水/灰水中DOM特性上的异同,对污水处理过程中黑水/灰水DOM的紫外光谱及荧光光谱特征进行了测定分析。结果表明,黑水原水中DOM的含量远高于灰水,且含有较多难降解有机物。生物处理可实现对黑水与灰水中易降解DOM的有效去除,MBR系统中的膜分离过程也可以起到截留溶解性有机物的作用。经MBR处理后,同黑水出水相比,灰水出水中的DOM含量更低,且主要为饱和有机物,苯环C骨架的聚合程度较高,THMs生成活性更低。生物处理过程可有效去除黑水/灰水中蛋白质类物质与易降解腐殖质类物质。生物处理后,黑水与灰水的蛋白峰均消失,黑水出水类腐殖酸峰F荧光强度高于灰水出水。与黑水出水相比,灰水出水更适用作再生水加以回收利用。     

沸石生物联合吸附再生工艺中溶解性有机物的特性变化

利用三维荧光技术(EEM)和凝胶过滤色谱法(GFC)研究了沸石生物联合吸附再生(ZCS)工艺中溶解性有机物(DOM)在系统中的变化规律.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)和类腐殖质(荧光峰C),经ZCS工艺处理后,荧光峰B较峰A的强度降低更多,说明类蛋白质的组成结构发生了变化;荧光峰C削...     

利用差分光谱法研究硬度离子Ca2+/Mg2+对混凝剂铁盐与溶解性有机物络合的影响

硬度离子Ca~(2+)/Mg~(2+)在水体中广泛存在,而其对水处理混凝工艺去除溶解性有机物(DOM)的影响并不是很清楚,这主要是由于缺乏可用于表征混凝环境条件下DOM、混凝剂、硬度离子之间相互作用过程的方法。采用差分光谱法,定量表征在pH为7时Ca~(2+)或Mg~(2+)对混凝剂Fe~(3+)与DOM络合过程的影响。结果表明,Ca~(2+)或Mg~(2+)的存在会显著影响Fe~(3+)与DOM的络合过程,随着Ca~(2+)或Mg~(2+)的浓度增大,对Fe~(3+)与DOM络合产生的抑制越显著,尤其是Mg~(2+)。研究为深入认识混凝去除DOM的机理提供了新方法与新视角。     

膜-生物反应器处理餐饮废水过程中溶解性有机物的迁移变化特性研究

借助于凝胶过滤色谱(GFC)分子量测定技术和三维荧光(EEM)光谱技术,对膜一生物反应器(MBR)处理餐饮废水过程中溶解性有机物(DOM)的迁移变化特性进行了研究.结果表明,GFC分析中,在析出的前12 min,除了调节池出水,其他各工艺阶段(原水、气浮池出水、MBR出水)水样中均有大分子有机物(分子量＞400 ku)...