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.     

温度对ABR反应器处理效果和微生物群落结构的影响

采用厌氧折流板反应器(Anaerobic baffled reactor, ABR)工艺处理模拟养猪场废水,考察低温(15±1)℃、中温(35±1)℃、高温(50±1)℃等3个温度条件对ABR处理效果和微生物群落结构的影响.同时,在水力停留时间HRT为24 h,进水COD为2000 mg·L^-1的条件下,考察了不同温度条件对ABR系统出水COD、pH、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid, VFA)的影响.最后,采用扫描电镜和荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization, FISH)分别考察了不同温度条件对污泥微生物形态、种群结构和相对丰度的影响.结果显示,中温条件下系统的COD去除率最高,保持在96%以上,而低温和高温条件下系统的COD去除率均在70%左右;温度变化对反应器内pH值的影响不大;VFA含量在中温条件下最低,表示反应器运行最稳定;FISH结果显示,中温条件下系统真细菌和古细菌的总相对丰度最高,比低温和高温条件下分别高出12%和27%.     

两性高分子螯合絮凝剂与Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的螯合稳定性

采用紫外分光光度法测定了两性高分子螯合絮凝剂(ACPF)与Cu2+、Cd2+、Pb2+、Ni2+形成螯合物的吸收光谱,考察了螯合沉淀物的稳定性,探讨了螯合物的组成,并计算其稳定常数.结果表明,ACPF分别在204、251和285 nm处出现最大吸收峰;ACPF中—CSS-基团与Cu2+、Pb2+、Cd2+和Ni2+等离子均按物质的量比2:1形成稳定螯合物,分别在319、310、313.5和326 nm处出现最大吸收峰,最大吸收峰发生显著红移.ACPF与Cu2+、Pb2+、Cd2+和Ni2+形成的螯合物的稳定常数分别为1.37 ×1012、3.26 ×1011、2.05×1011和3.04×1010.螯合沉淀物中重金属离子的溶出率随溶出液pH值升高而降低.PH≥5.6时,ACPF-Cu2+、ACPF-Ni2+ 、ACPF-Pb2+和ACPF-Cd2+都很稳定,浸出60.D后溶出液中Cu2+、Ni2+、Pb2+和Cd2+浓度都分别低于相应的国家污水综合排放标准(GB8979-1996).     

AAO-MBR工艺污水处理系统中消毒副产物前体物变化规律

为探究DBPs（消毒副产物）前体物在污水处理过程中的变化情况,采用超滤膜和XAD大孔吸附树脂将AAO-MBR工艺沿程出水中DOM（溶解性有机物）进行分离,并利用3D-EEM（三维荧光光谱）对分离前后水样进行表征,同时测定DBPFP（消毒副产物生成势）.结果表明:①沉砂池出水具有较低的C-DBPFP（含碳消毒副产物生成势）;经过AAO和MBR后,由于微生物代谢作用生成的疏水性SMPs（微生物代谢产物）类物质（为主要的C-DBPs前体物质）包含较多不饱和键,导致C-DBPFP增加.②沉砂池出水的N-DBPFP（含氮消毒副产物生成势）较低,但经过AAO后生成的小分子物质（为主要的N-DBPs前体物）导致N-DBPFP增加;经过MBR后由于SRT（污泥停留时间）和污泥浓度的增加造成小分子物质减少,致使N-DBPFP降低.③市政污水经过AAO后,C-DBPs和N-DBPs前体物分别增加了90.9%和7.3%;而MBR具有较高的DOC去除率（74.4%）,去除了56.8%的C-DBPs前体物和78.1%的N-DBPs前体物.研究显示,AAO-MBR工艺对市政污水中C-DBPs和N-DBPs前体物有较好地去除效果.      

基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析

以年际同期归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为评价指标,分析极端干旱气象对西南地区生态系统影响的时空分布特征,提出旱灾可能造成的生态影响及应采取的管理和科研措施. 结果表明:2009年8月—2010年3月,西南地区的生态系统受极端干旱天气影响显著,威胁程度呈上升趋势;贵州、广西和云南三省(自治区)受干旱影响的生态系统面积先后超过各省份生态系统总面积的80%,生态系统强度变差区集中在云南的中东部、贵州西南部和广西西北部等地区;农田生态系统受损严重,农作物大面积枯死或绝收;大量水库、池塘干涸,河流水位明显下降,部分河流断流,危及水生生物生存;自然植被影响明显,植被生长明显受到抑制,干热河谷地带和岩溶地形区域植被大面积退化,威胁当地生物多样性.      

不同混凝剂对污泥脱水性能的影响研究

采用无机和有机混凝剂对污泥进行调理,通过测定污泥比阻、Zeta电位以及污泥上清液中蛋白质、多糖和DNA含量,同时结合污泥上清液的三维荧光光谱分析,研究了不同混凝剂及其投加量对污泥脱水性能的影响.结果表明:当聚合氯化铝(PAC)、高效聚合氯化铝(HPAC)和氯化铁(FeCl3)的投加量在干污泥量的10%附近时,污泥比阻值最小,同时三维荧光强度值也最小,Zeta电位以及上清液中蛋白质、多糖和DNA的含量基本趋于稳定.无机混凝剂与有机混凝剂联合作用调理污泥后其脱水效果明显优于单一混凝剂调理.有机混凝剂与无机混凝剂投加顺序对污泥脱水性能影响显著,先投加无机混凝剂再投加有机混凝剂的脱水效果最佳,研究筛选出两种混凝剂联合作用调理污泥后,其脱水效果顺序为10%PAC+0.5%PAM>10%FeCl3+0.5%PAM>10%HPAC+0.5%PAM.     

南京一次典型雾霾天气气溶胶光学特性

利用太阳光度计测得的直射太阳辐射和天空扫描数据,对南京北郊2010年冬季一次雾霾天气过程中气溶胶的光学特性进行了反演研究.研究表明,雾霾影响期间气溶胶光学厚度(AOD)明显增加,在1020,870,675,440nm四个波段上,雾霾前AOD为0.16~0.43,雾霾影响期间为0.31~0.84,雾霾后为0.19~0.48;本次雾霾天气的局地气溶胶散射能力增强,单次散射反照率(SSA)由发生前的0.8~0.86增大到发生时的0.89~0.91,而复折射指数的虚部降低,气溶胶的吸收能力明显减弱;雾霾过程伴随了大尺度气溶胶的导入,同时也有人为排放的贡献.其中雾霾影响期间粗粒子模态的体积浓度是发生前的2.5倍,细粒子浓度也比发生前增长了90%.     

ANAMMOX的快速启动及EPS在ANAMMOX颗粒污泥中的空间分布

为探讨厌氧氨氧化反应的快速启动过程及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)在厌氧氨氧化颗粒污泥中的空间分布,采用厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR)接种活性污泥成功启动厌氧氨氧化反应.结果表明稳定运行时,NH_4~+-N、NO_2~--N去除率均达到99%以上,TN去除率为89.87%±0.43%,总氮(TN)去除负荷达到1.7kg·(m~3·d)~(-1).NH_4~+-N与NO_2~--N的消耗量和NO_3~--N生成量之间的比例关系为1∶(1.32±0.08)∶(0.24±0.03).反应器运行中,出水pH和NO_3~--N浓度可作为反应性能的指标,快速判断反应器运行情况.蛋白质为厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要组分,蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量分别为(59.61±5.64)mg·g~(-1)、(12.21±2.04)mg·g~(-1),PN/PS为4.88±1.39.β-D-呋喃葡萄糖和死细胞集中分布在颗粒污泥最外层;活细胞、蛋白质、脂类、α-呋喃葡萄糖和α-甘露糖遍布整个颗粒污泥,但主要集中在外侧.蛋白质和脂类构成了厌氧氨氧化颗粒污泥的骨架,厌氧氨氧化菌分布在蛋白质和脂类中间.     

城镇流域水体-沉积物中溶解性有机质的荧光特性及影响因素:以宁波市小浃江为例

我国快速城镇化过程对流域水体和沉积物的溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)含量和成分产生了重要影响,探究水体-沉积物中DOM的分布特性及影响因素具有重要意义.本研究选取长三角典型城镇地区宁波市北仑区小浃江流域为研究对象,利用三维荧光光谱技术,结合PARAFAC(平行因子分析)模型及相关性分析,对小浃江流域水体及沉积物DOM光谱特性进行研究,分析DOM荧光组分特征及来源.结果表明:①小浃江水体-沉积物DOM主要包括4种组分:C1、C2、C3和C4,其中C1为陆源类腐殖质,分子量较大; C2为陆源类腐殖质,由生物降解产生,分子量较小; C3为类蛋白物质,包括类色氨酸,对微环境的变化敏感; C4为陆源类腐殖质.②小浃江水体DOM受新生内源和陆源输入共同影响,腐殖化程度较弱,腐殖质含量较低.沉积物以陆源或土壤源输入为主,内源贡献较小,DOM具有一定的腐殖化特征,腐殖质的浓度水平高于水体中腐殖质含量.③冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,水体DOM各组分相关性较高的环境因子主要为农田、城镇;而沉积物DOM各组分相关性较高的环境因子为城镇、农田、湿地.其中,城镇对沉积物中类腐殖质C4和类腐殖质的浓度参数Fn(355)影响最大.