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。     

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。     

南苕溪溶解性有机质光谱特性及其与水质参数的相关性研究

以南苕溪为研究对象,选取16个采样点位采集水样监测常规水质参数,利用紫外—可见吸收光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析模型,分析南苕溪溶解性有机质(DOM)组成和来源,探讨DOM光谱特征与水化学特征的相关性.结果表明,南苕溪存在4个DOM荧光组分,包括两个类蛋白组分(记为C1、C2)和两个类腐殖质组分(记为C3、C4)....     

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...     

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。     

工业园区污水厂处理过程中溶解性有机物的三维荧光特征分析

随着工业园区的不断发展,工业园区污水处理越来越引起人们关注。污水中溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)的组分特征对污水处理效果有显著影响。因此,通过三维荧光光谱(excitation-emission-matrix spectra, 3D-EEMs)结合平行因子(parallel factor, PARAFAC)分析,考察了江西5家工业园区污水厂的DOM组分沿程变化特征及其来源特征。结果表明：工业园区污水厂进水COD/DOC在3.74~8.05,进水中有机物芳香化程度比一般城市污水厂的进水高;各工业园区污水厂处理过程中全部水样的荧光物质均呈现类蛋白质>类腐殖质、腐殖化程度较低的特征,DOM来源主要受到生物源的影响;污水厂对类色氨酸芳香蛋白和类腐殖质有机物的削减效果相对较好(21%~43%),对类SMP有机物的削减效果较弱(0%~3%);类色氨酸芳香蛋白(Ex/Em=235 nm/335 nm;Ex/Em=235 nm/340 nm)和类SMP物质(Ex/Em=285 nm/315 nm;Ex/Em=290 nm/320 nm)为江西五家工业园区污水厂出水中持续存在的DOM。本研究结果可为进一步了解工业园区污水厂的DOM沿程变化特征提供科学参考。     

三维荧光区域积分评估城市污水中溶解性有机物去除

以三维荧光技术为手段,结合荧光区域积分和聚类分析,考察某城市污水厂污水处理过程中溶解性有机物的去除状况。研究结果表明,采用三维荧光区域积分可以表征城市污水中易降解、可降解和难降解有机物相对含量的变化趋势,能够有效识别污水中溶解性有机物的指纹特征。城市污水中类蛋白等易降解物质含量约占总荧光物质的50%,在污水厂曝气池缺氧段,易降解基质被大量去除。曝气池顺水流方向约225 m处,溶解性有机物的去除已基本完成。三维荧光光谱中区域II和III的积分标准体积与TOC的皮尔森相关指数分别为0.964和0.970。和其他荧光指数相比,这2个区域的积分标准体积与TOC的相关度更高。     

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。     

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。     

不同基质人工湿地去除猪场沼液中氨氮性能

以猪场沼液为研究对象,通过等温吸附实验研究沸石、铁粉、硅藻土、煤渣、石英砂5种基质对氨氮的等温吸附特征,并采用一级和准二级动力学方程分析吸附动力学过程。根据实验结果选取沸石和石英砂基质构建4种不同类型的人工湿地单元对比研究猪场沼液中氨氮的处理效果。结果表明,5种基质对氨氮的吸附适合用Langmuir等温吸附方程描述,沸石对氨氮的吸附能力最强,其最大吸附量达1.049 8mg/g。从相关系数(R2)分析,准二级动力学方程能更好描述各种基质对氨氮的吸附动力学过程。沸石的平衡吸附量最大,为1.719 0mg/g。沸石-垂直潜流人工湿地单元在构建的4种人工湿地单元中对猪场沼液氨氮处理效果最好,且对高浓度沼液的抗冲击能力最强。     

生物炭中溶解性有机质光催化降解罗丹明B

为了区分生物炭对有机物降解的因素,通过控制光照条件、气体氛围、 · OH淬灭等实验对生物炭降解有机染料罗丹明B(rhodamine-B, RhB)的过程进行了考察;采用元素分析、电子顺磁共振、总有机碳分析仪对生物炭颗粒、持久性自由基(environmental persistent free radicals, EPFRs)及溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)进行了表征测定;研究了不同实验条件下,不同热解温度制备的水稻秸秆生物炭对RhB的吸附和降解效果。结果表明：在200 ℃和500 ℃下所制备的生物炭中检测到明显的EPFRs信号,但其强度与RhB的降解程度不匹配;200 ℃制备的生物炭中DOM含量显著高于其他温度条件下制备的生物炭;在光降解实验中,紫外光能明显促进200 ℃生物炭对RhB降解;气体氛围实验进一步证明紫外光可诱导DOM与生物炭颗粒中EPFRs相互作用形成大量的活性氧组分(主要为$ {\rm{O}}_2^{ \cdot - }$),进而促进了其对RhB的降解。     

天然溶解性有机质对黑炭吸附萘和菲的抑制作用

研究了土壤天然溶解性有机质(富里酸或腐殖酸)对黑炭吸附萘和菲的影响.结果表明:增加天然溶解性有机质的负载量能够减弱黑炭对萘和菲的吸附能力;而同在100mg的负载量条件下,不同分子量的富里酸或腐殖酸的负载对黑炭吸附萘和菲的抑制作用没有明显差别;相对于富里酸或腐殖酸单独负载,金属离子(Al3+或Fe3+)和富里酸或腐殖酸联...     

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...     

不同垃圾渗滤液组合处理工艺中DOM的变化特征

为了快速表征垃圾渗滤液处理过程中有机物的特性变化,分别采用紫外光谱和三维荧光光谱对2种垃圾渗滤液处理工艺不同单元溶解性有机物(DOM)的变化进行了系统分析。结果表明,二级RO和厌氧+好氧+MBR+NF+RO工艺对渗滤液COD和NH3-N的去除率分别为98.7%、99.0%和98.8%、98.6%。随着处理过程的进行,2个处理工艺中DOM的SUVA254、E253/E203分别由0.74、0.33和0.46、0.12下降至0.015、0.014和0.010、0.012,有机物的芳香性和不饱和性下降,脂肪链芳香烃化合物开始增加。不同处理阶段渗透液DOM三维荧光光谱表明,随着处理过程的进行,类富里酸和类蛋白物质的含量逐渐下降,芳构化程度开始降低。其中二级RO系统对渗滤液中类富里酸物质的去除效果较好,而厌氧-好氧-MBR-NF-RO工艺中,类酪氨酸物质主要通过微生物降解去除,NF和RO膜对类富里酸和类腐殖酸物质的截留效果较好。     

沉积物溶解性有机氮藻类的可利用性

采用DAX-8树脂和732氢型阳离子交换树脂将山口湖沉积物中溶解性有机氮（DON）分成亲水组分和疏水组分,在室内培养条件下,研究了其对羊角月牙藻的可利用性。结果表明：通过DAX-8树脂后,N4和N14沉积物DON回收率分别为98.96%和104.34%。原水和亲水DON组分通过阳离子交换树脂后会吸附类蛋白物质,降低藻类生物量。培养过程中,N4原水和亲水组分DON消耗量分别为0.34 mg·L-1和0.36 mg·L-1,低于N14原水和亲水组分DON消耗量0.94 mg·L-1和0.82 mg·L-1,表明N14亲水组分藻类可利用较N4亲水组分多。由于阳离子交换树脂对N4原水和亲水组中DON去除率较高,其藻类的生物量低于N14原水组和亲水组。N4疏水性组分DON的利用量和藻细胞生物量分别为0.80 mg·L-1和15×104个·mL-1,高于N14组,这是因为N4接收了长水河农场生活污水和周围农田径流中易降解DON。利用PARAFAC模型对培养过程中三维荧光光谱数据解析出1种类蛋白物质和2种类腐殖质物质。培养初期,类蛋白物质先被藻类所利用导致其含量降低,而随着藻类生长进入对数期,释放到水体中类蛋白物质导致其相对荧光强度的增加。在整个培养过程中,类腐殖质物质相对荧光强度的增加主要来源于死亡藻类的释放。     

温度及渗透流速影响下的溶解性有机质运移特征

以石英砂为动态模拟实验岩样介质,以平顶山煤田地下水补给源--乌江河水为入渗水样,开展了溶解性有机质运移特征的室内模拟实验,应用软件CXTFIT 2.1进行运移参数的拟合,分析了不同温度及渗透流速条件下溶解性有机质的动态运移特征。结果表明,石英砂中溶解性有机质的运移主要是对流和弥散过程,吸附作用及生物作用均非常微弱;温度升高时,溶解性有机质的弥散度增大,表征对流与弥散作用比率的P指数降低;渗透流速增加时,溶解性有机质的水动力弥散系数相应增大,迁移扩散能力随之增强。     

切削液废水处理过程中溶解性有机物分子质量分布和光谱特征的转化规律

以隔油-混凝沉淀-水解酸化-好氧共代谢为组合工艺处理切削液废水,探究各处理单元对不同种类有机物的转化规律和去除能力;对各处理单元出水中的溶解性有机物(DOM),采用超滤膜法进行分子质量分级,应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱等方法对各单元出水及其滤后液进行了分析。结果表明,隔油池出水DOM分子质量主要分布在<1 kDa小分子质量区间和>100 kDa的大分子质量区间,分子质量占比分别为46.04%、42.79%,混凝沉淀对大分子质量的DOM有较好的去除效果,混凝沉淀出水、水解酸化池出水、好氧池出水的DOM主要分布在<1 kDa区间。切削液废水处理过程中出现5个荧光峰,其中峰A和峰B可能为多环芳香烃和杂环化合物的混合物;峰C为石油类;峰D可能是废切削液中滋生的微生物和细菌的细胞物质及其分泌物或单环芳香烃;峰E可能为杂环化合物或多环芳烃类腐殖酸。经一级处理(隔油和混凝沉淀)后峰A和峰B的去除率分别为60%和35%;峰C和峰D去除率均大于99%。经二级处理(水解酸化和好氧共代谢),峰A和峰B的去除率分别为23%和48%。该工艺流程对切削液废水中的有机物有较好的去除效果,石油类、COD、TOC、BOD₅的总去除率可达99.99%、98.81%、98.74%、99.78%,达到了《污水排入城镇下水道水质标准》中的B级标准。