湖泊沉积物孔隙水溶解性有机质组成与光谱特性

应用紫外-可见光谱和荧光光谱分析乌梁素海沉积物孔隙水中溶解性有机质(DOM)的组成和来源信息,揭示不同来源污染物对孔隙水DOM结构及地球化学行为的影响.研究结果表明,类蛋白物质含量相对较高的区域,其污染相对较重;沉积物孔隙水DOM的生物指数BIX值都大于0.6,预示沉积物孔隙水中DOM微生物来源贡献较大;在类蛋白荧光物质较高的区域,DOM的腐殖化程度相对较低,其结构相对简单,稳定性较弱;腐殖化指数HIX254分析结果也表明,受污程度较高的区域,DOM的腐殖化程度较低;紫外吸收光谱的斜率能够反映沉积物孔隙水中类腐殖酸的变化,而光谱斜率S350—400比S275—295更能够反应沉积物孔隙水中类腐殖酸的变化,随着S350—400升高,DOM中类蛋白物质的含量呈下降趋势,类腐殖酸含量逐渐增加.     

有机成分比例对高固体浓度厌氧发酵产甲烷的影响

在12%高固体质量分数和中温(35± 1)℃条件下,开展了碳水化合物、蛋白质和脂肪不同比例联合厌氧发酵对产气性能和有机质降解过程影响的研究.结果表明,当3种有机质比例为55:36:9时,每gVS最大产甲烷量、最大比产甲烷速率、实际甲烷产率分别为404.1mL/gVS、11.2mL/(gVS·d)和326.7mL/gVS,皆高于其他有机质比例,并且有机质的降解过程更为高效、稳定.适当添加碳水化合物一方面能够提升自身的降解率,另一方面促使蛋白质和脂肪的进一步降解.当碳水化合物质量百分比高于65%时,总酸、单酸和分子态酸浓度的增加成为发酵过程的抑制因素.蛋白质质量百分比越高,发酵启动时间和发酵周期相应延长,其质量百分比高于48%时,总氨氮和游离氨对产甲烷过程造成一定抑制作用.     

河流-湖泊系统中溶解有机质的示踪及迁移

应用同步和三维荧光光谱对夏季贵州红枫湖、百花湖河流-湖泊系统的DOM(溶解有机质)进行识别和示踪,重点揭示了人为来源DOM的迁移和影响.结果表明,人为来源DOM比例较大的水体r(287 nm/332 nm)(同步荧光光谱指数)均大于1,r(B/C)(三维荧光光谱指数)较高,287 nm处的同步荧光峰是有机污染物的特征峰.与红枫湖表层水相比,百花湖表层水出现明显的类蛋白荧光峰,且r(287 nm/332 nm)(2.7)远大于红枫湖(0.7),指示百花湖中人为来源ρ(DOM)高于红枫湖.东门桥河向百花湖输送了较多人为来源DOM,但在百花湖水体纵向剖面4 m以下受到的影响较小.经过稀释和净化百花湖出口人为来源的ρ(DOM)已降至较低水平.同步荧光和三维荧光光谱联合可用来识别和示踪水体中人为来源ρ(DOM).      

洱海表层沉积物有机磷形态分布特征及其影响因素

利用IVANOFF法,研究了洱海表层沉积物有机磷形态及其空间分布特征,探讨了有机质对各形态有机磷含量分布的影响. 结果表明:洱海北部和南部的浅水湖区沉积物w(OM)较高(2.50%～11.72%),而中部的深水湖区沉积物w(TP)较高(710.29～1 961.22 mg/kg);沉积物w(OP)为212.71～526.23 mg/kg,与w(TP)分布趋势一致;沉积物不同形态有机磷的含量为Residual-Po(残渣态有机磷)> Fulvic-P(富里酸结合态有机磷)> HCl-Po(酸提取态有机磷)>NaHCO₃-Po(活性有机磷)>Humic-P(腐殖酸结合态有机磷). 沉积物w(OM)与w(OP)/w(TP),w(Fulvic-P)和w(Humic-P)之间均呈显著正相关(P<0.01),与w(Residual-Po)呈显著负相关(P<0.01),与w(NaHCO₃-Po)和w(HCl-Po)之间相关性不显著(P>0.05). 洱海沉积物有机磷主要以非活性有机磷(Residual-Po和Humic-P)为主(平均占58.74%),且w(Fulvic-P)占w(OP)的百分比均高于营养水平较高的湖泊,而w(HCl-Po)占w(OP)的百分比相对较低(除E7采样点外). 即洱海沉积物有机磷形态特征决定了其生物有效性较低. 沉积物有机磷赋存形态特征很可能是上覆水磷浓度相对较低的重要原因,而沉积物w(TOC)/w(OP)<200则意味着其有机磷的潜在释放风险较大.      

有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中吸附解吸特性的影响

采用平衡液吸附法和NH4AC、EDTA溶液解吸法,研究了有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中(<10 μm,10～50μm,50～250 μm)的吸附解吸过程中的影响,为寻求有效控制土壤中Cu2+环境行为的对策措施提供理论支撑.研究结果表明,各粒级微团聚体中有机质对Cu2+的吸附能力随粒级的减小而增强,原土仅次于<10 μm微团聚体.就吸附机制而言,去除有机质后的原土及其各粒级微团聚体在不同吸附机制控制下的吸附能力也有所变化,表现为:去除有机质后,棕壤及各粒级微团聚体对Cu2+的静电吸附能力增强,络合吸附能力和专性吸附的能力均有所降低.分析表明,原土及其不同粒级微团聚体对Cu2+的吸附能力及稳定性的差异,与其重要组成成分有机质有关.     

灭草松在土壤中吸附的支配因素

通过振荡平衡法测定了灭草松在6种土壤中的吸附等温线,计算了灭草松在吸附过程中平均偏摩尔自由能的变化值.结果表明灭草松在其中5种土壤上的吸附等温线为直线,分配常数Kd 0.14～0.31mL·g^-;土壤吸附灭草松的强弱次序为:德清水稻土＞安吉水稻土(pH4.79)＞余杭水稻土＞临安红壤＞安吉水稻土(pH7.36)＞德清黄壤.土壤性质与分配常数的相关分析,发现支配灭草松在土壤上吸附的主要因素是pH值和土壤有机质含量.灭草松在土壤上的吸附主要是中性灭草松及其阴离子在土壤有机质中的分配,与有机质性质关系不大.     

沉积物中有机质及金属水合氧化物对γ-666、p,p′-DDT缺氧生物降解性影响

通过逐级去除辽河流域沉积物中有机质,水合铁、铝、锰氧化物,考察了沉积物中有机质和金属水合氧化物对)γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解的影响.结果表明,γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解均符合准一级动力学方程.在无外加碳源的原沉积物中准一级动力学常数分别为0.020d～、0.009 d^-.外加碳源后,γ-666、p,p＇-DDT在原沉积物中的准一级动力学常数分别为0.071d^-、0.054 d^-;在去除有机质的沉积物中为0.047d、0.037 d^-;在同时去除有机质和金属水合氧化物的沉积物中为0.067d^-、0.059 d^-.表明沉积物中的有机质促进了γ-666、p,p'-DDT的缺氧生物降解性.而金属水合氧化物对γ-666、p,p'-DDT的生物降解性有一定抑制.     

溶解性有机质的表面吸附行为及其对金属基纳米颗粒环境行为的影响

随着纳米科技的不断进步,越来越多的金属基纳米颗粒(MNPs)被添加到油漆、除草剂、杀虫剂等产品中.其大量应用使得MNPs在储存、运输、使用以及处理等过程中不可避免地进入到环境中,从而对生物乃至人类健康产生威胁.环境中丰富的溶解性有机质(DOMs)容易通过静电吸引、配体交换、疏水性等作用吸附到纳米颗粒的表面,从而影响MNPs的迁移转化及生态效应.DOMs的吸附可能会降低MNPs表面电势,加速颗粒聚集,或堵塞表面微孔而减小颗粒的有效暴露面积,抑制金属离子的释放;DOMs吸附也可能增加其释放出的金属离子发生络合反应的几率,从而促进MNPs的溶解.以上矛盾结论的产生是因为DOMs在MNPs表面的吸附行为机制还不十分清晰,有待更深入的研究.因此,本文就DOMs在MNPs表面产生吸附的机理,及其对MNPs聚集、分散及溶解等过程产生的影响进行了系统的评述,并重点剖析了如何量化DOMs在MNPs表面的吸附作用,及不同环境因子对DOMs在MNPs表面的吸附行为的影响,提出为了提高MNPs环境行为及生态效应评估的准确性,建立DOMs吸附作用与MNPs聚集、分散和溶解间的相关关系将是今后研究的重点.     

气溶胶中溶解性有机质(DOM)液相氧化

许多实验研究都关注大气凝聚相中单一有机化合物的液相光化学,对于实际大气液相环境中溶解性有机质（DOM）的液相光化学氧化的研究还很少.为此,本文报道了模拟太阳光和紫外光辐照下,大气气溶胶水相萃取的DOM直接或·OH氧化的实验结果.不同光解阶段的产物的吸光、氧化特性采用UV-vis和黑炭气溶胶质谱仪（SP-AMS）分析.结果表明,紫外光体系中DOM得到不断降解,相应的产物f44值远低于太阳光体系;液相光解时会生成多种羧酸,草酸的生成量最高.太阳光照反应条件下吸光度和HULIS浓度变化不大;而UV和UV+·OH条件下,HULIS浓度随反应时间不断增加,UV+·OH中反应23 h时HULIS浓度约为初始的4倍,说明含羧基、羟基和芳香基等官能团的棕色碳的形成.综合研究结果表明,太阳光作用下实际DOM液相氧化时吸光性和棕色碳的形成速率不是很快,而紫外光作用下大部分DOM不断分解为HULIS或小分子物质,剩余的有机物的吸光性可能比较强,导致最终产物的单位质量吸收效率（MAE）比较高.本文首次探讨了实际膜液相氧化过程,结果对厘清大气复合污染的形成机制提供重要依据.     

DOM对沉积物悬浮颗粒吸附铜的促进作用及机制

沉积物悬浮颗粒对重金属吸附是重金属在湖泊中迁移的关键环节,受到多种环境条件的影响.为了探究溶解性有机质（dissolved organic matter,DOM）对沉积物悬浮颗粒吸附Cu （Ⅱ）的影响及作用机制,通过室内模拟沉积物悬浮液进行Cu （Ⅱ）吸附试验.结果表明,两种DOM （富里酸和沉积物DOM）不同程度地促进了Cu （Ⅱ）在悬浮颗粒上的吸附;吸附48 h后,吸附百分比从71.51%分别提高到了75.31%和85.69%.扫描电子显微镜-能谱结果显示,在DOM的影响下,Cu （Ⅱ）被吸附后存在于沉积物颗粒内部.紫外-可见光谱技术分析结果表明,在吸附反应过程中,Cu （Ⅱ）与DOM存在先络合后解离的过程.荧光激发发射矩阵结合平行因子分析、同步荧光光谱结合二维相关分析的结果表明,类蛋白组分能够促进Cu （Ⅱ）在沉积物悬浮颗粒上的吸附,其中类酪氨酸组分在促进Cu （Ⅱ）被沉积物颗粒吸附沉淀过程中优先发挥作用,而类腐殖酸组分几乎没有促进吸附作用.完善了湖泊重金属迁移的相关理论,为沉积物重金属污染防治提供了一定的依据.