基于改进偏最小二乘法的近红外快速分析强化生物除磷污泥胞内PHA

聚β羟基烷酸酯(PHA)是强化生物除磷系统中颗粒污泥胞内重要碳源和能源,其快速测定对强化生物除磷机理研究有重要意义. 采用Savitzky-Golay平滑法(SG)-多元散射校正法(MSC)对污泥的近红外光谱进行预处理,通过改进的偏最小二乘法(iPLS、siPLS、biPLS)建立污泥样品近红外光谱与PHA含量的定量分析模型.结果表明,SG-MSC预处理减弱噪声和背景等表面因素对光谱的影响,采用联合区间偏最小二乘法(siPLS)将全光谱等分为30个子区间, 联合子区间[13 21 24 29]建立的模型预测效果最优,其交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.2018和0.3120,校正集和预测集相关系数分别达到0.9925和0.9391,该光谱区段与PHA分子结构中C-H的伸缩变形、弯曲振动和C=O的伸缩振动密切相关. 改进偏最小二乘有效地优化光谱建模区域,提高模型预测能力,实现污泥胞内PHA含量的快速定量分析.     

Photolysis of 3‐(3,4‐dichlorophenyl)‐1, 1 ‐Dimethylurea (Diuron) in dilute aqueous solution

Diuron samples at 40mg/L concentration were photolyzed with ultraviolet lamps and with natural sunlight to determine if data from ultraviolet lamp photolysis could be used to predict results from sunlight photolysis. Seven photoproducts were identified from the photolysis experiments. The identified photoproducts and the photoproduct yields were essentially the same for the two light sources.     

长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析

利用三维荧光光谱(EEMs)研究了2009年9月长江上游至河口近4000km主流区域溶解有机质(DOM)的荧光组分特征及分布变化,结合紫外可见吸收光谱a350,旨在认识长江DOM的组成、来源和迁移转化过程.通过平行因子法(PARAFAC)解谱,得到3个类腐殖质组分H1、H2、H3及2个类蛋白质组分P1、P2.溶解有机碳(DOC)在上游浓度最低,在三峡库区万州附近明显增加,而后趋于稳定.荧光组分峰值之和(∑Fluo)呈类似趋势,和DOC相关性分析(R2=0.92)说明EEMs-PARAFAC可有效示踪溶解有机质的分布.其中蛋白质信号∑P约占∑Fluo的1/4,叶绿素a与∑P、DOC的弱相关性说明自生源不能主导DOM荧光组分分布;不同类腐殖质组分变化趋势不同,H3(Ex/Em:250/450~485nm)在库区后的水体有明显富集,而H1、H2占∑Fluo百分比则有所下降,a350也呈优先降解的趋势,反映了长江DOM迁移转化过程的选择性.     

水汽对光腔衰荡光谱系统（CRDS）法测定CH_4的影响

分析了CRDS法测定CH4浓度与水汽含量间的关系,并建立了水汽含量在0.50%—2.45%（体积比,以V/V表示,下同）范围内的有效校正方法.采用CRDS法对水汽含量为0.93%的CH4标气进行多次测量,测量值经校正后与理论值的偏差均小于2.0×10-9（体积比,以V/V表示,下同）,最大偏差1.8×10-9,优于大气本底CH4观测质控标准.校正瓦里关站CRDS系统试运行期间的CH4实测数据（水汽含量为0.50%—2.45%）,与该站气相色谱-氢火焰离子化检测器系统（GC-FID系统,下同）同期测量结果相比,38.48%的数据偏差小于2.0×10-9,说明在系统未配备超低温冷阱除水单元之前,本文研究的校正方法适用于观测数据的校正.     

花生壳活性炭对反渗透(RO)浓水的吸附特性

以花生壳活性炭对RO浓水进行吸附处理,利用傅立叶红外光谱(FTIR)和荧光光谱(EEM)研究花生壳活性炭对不同pH的RO浓水的吸附特性.结果表明,花生壳活性炭对溶解性有机碳(DOC)的吸附遵循准二级吸附动力学方程,特别是碱性条件下,DOC的吸附量随着pH的升高而降低.而且pH越高,达到吸附平衡的时间越长.通过FTIR光谱分析发现,活性炭的芳香结构吸收峰在吸附后红移至1630 cm-1,表明被吸附的有机物在该处有明显的特征吸收峰,而C—O和O—H官能团的吸收峰则因为钙离子等物质的吸附而显著降低.由EEM光谱分析可知,RO浓水的荧光物质主要由腐殖酸类腐殖质和富里酸类腐殖质组成,其荧光强度与DOC之间具有较好的线性相关性.     

基于非分散红外技术的煤矿井下有害气体定量探测方法研究

煤矿井下有害气体的浓度监测对煤矿生产安全预警至关重要。介绍了一种基于非分散红外光谱技术能够同时定量探测煤矿井下一氧化碳、甲烷等有害气体的方法。入射红外光经过高速旋转的滤光轮,得到各种待测气体相应滤波通道的调制光信号,经怀特池中待测气体吸收后得到各种气体的吸光度。通过非线性最小二乘拟合吸收光与被测气体浓度,得到测量系统的浓度定标曲线,一氧化碳、甲烷和二氧化碳三者定标拟合相关系数分别为0.9992、0.9996和0.9998。分析了系统的测量精度,通过比较样气标准浓度与实测浓度大小,发现所有被测气体的这两组数据的相关性均大于0.998,测量误差均小于5%。实验结果表明,采用非分散红外光谱技术可以实现煤矿井下多组分有害气体的同步精确探测,为扩展煤矿安全预警技术手段提供了参考。     

南淝河不同排口表层沉积物DOM光谱特征

在南淝河15个排口采集了表层沉积物样品,在测定了其中溶解性有机碳(SDOC)含量的同时,采用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱分析方法,并结合PARAFAC模型对沉积物中溶解性有机质(DOM)的荧光组分和来源进行了解析.结果表明:南淝河不同排口表层沉积物SDOC的含量在0.28~0.95g/kg之间,平均为0.63g/kg;老城区采样点沉积物SDOC明显高于其他河段,特别是靠近污水厂尾水排放口沉积物SDOC明显高于其他采样点.南淝河沉积物紫外-可见光吸收系数aλ可以很好表征沉积物DOM含量相对大小,而光谱斜率S275-295和光谱斜率比SR反映出各采样点沉积物DOM中自生源组分的差异;利用PARAFAC模型解析出DOM四种荧光组分,其中较老的自生源腐殖质C2和新近类蛋白C4所占比例高.南淝河不同排口沉积物DOM自生源组分比例存在显著差异,其中老城区排口沉积物DOM以自生源组分为主,而上游排口沉积物DOM陆源组分所占比例较高,雨污排口和污水厂尾水排口虽以自生源为主,但陆源的贡献不可忽略.结果表明,光谱分析方法能够有效表征城市河道不同排口污染源强.     

溶解无机碳的拉曼光谱定量分析可行性研究

海水溶解无机碳(DIC)的平均浓度约为2.05mmol/L,其中HCO3-占93%, CO32-为6%,CO2和H2CO3共1%.HCO3-的拉曼散射活性太弱,而其他成分的浓度又过低,使得海水中DIC组分不能产生明显的拉曼散射强度,目前还未见有关溶解无机碳拉曼光谱定量分析的报道.为突破这一局限,本研究探索了一种碱化辅助的拉曼定量分析方法,以海水DIC中拉曼活性最低、占比例最大的HCO3-为研究对象进行了可行性实验研究.通过碱化处理(100mL样品中添加NaOH试剂15mg)将HCO3-转化为拉曼活性更强的CO32-,有效提高了拉曼光谱系统对HCO3-的检出限(<3mmol/L).定量分析使用内标定法,选取水在~1635cm-1附近的O—H弯曲振动谱带作为标定物.实验结果显示,该方法对与海水中浓度相当的低浓度HCO3-溶液的定量分析具有良好的精度(相对误差<6.5%).     

牛粪堆肥过程中水溶性有机物演化的光谱学研究

采用紫外-可见吸收光谱、1H-核磁共振(NMR)和同步荧光光谱,研究了牛粪堆肥水溶性有机物(DOM)的结构特征及其演化规律.紫外-可见吸收光谱分析显示,SUVA254由堆肥起始的1.161上升至堆肥结束的2.543;E465/E665在整个堆肥过程中呈现上升趋势,变化范围在2.333~3.500;260~280,460~480,600~700nm范围内的面积积分A1、A2和A3均呈现出先增大后减小的趋势,峰值分别出现在26,14, 14d.1H-NMR分析显示,堆肥0d到堆肥41d,0.5~3.1δ面积积分所占比例从43.06%下降至8.63%,3.1~5.5δ从56.07%上升至89.68%,5.5~10δ不足总体的6%且变化趋势不明显.同步荧光光谱结果显示,经过41d 的堆肥,蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)由0.331下降到0.252,而富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)由0.325增加到0.336,同时胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)由0.344增加到0.412;AFLR/APLR比与同步荧光光谱3个荧光峰峰高存在显著相关性,AHLR/AFLR与两个荧光峰光强的比值I351/I284和I382/I351存在显著相关性.上述结果表明,随着堆肥进行, DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,同时其芳香性结构增多,碳链结构发生氧化反应,分子量从小变大,堆肥腐殖化程度加大,稳定度增加.     

Effect of leachates from municipal solid wastes in the surface characteristics of calcareous soils located in Central Mexico

Anthropogenic activities induce changes in a series of soil features. For example, continuous contact between soil and municipal solid waste leachates can encourage weathering processes as well as other mineral transformation reactions; consequently, the soil loses the function of environmental protection. Pollution-induced changes in the surface properties and morphology of soils have been rarely studied. In this work, the surface characteristics of calcareous soil located at a municipal solid waste disposal site in central Mexico were studied. Soil characterisation was carried out to determine the mesoporous size, particle surface area and crystallinity of collected samples. Comparison of these characteristics was made between soil in continuous contact with leachate flow and soil not in contact with leachate. The characterisation was carried out using X-ray diffraction, thermal analysis and nitrogen adsorption at 77 K. The presence of Pb, Cd, Zn, Ni and Cr was examined in both soils. Leachates in contact with this soil showed characteristics typical of liquid produced by the decomposition of municipal solid waste (pH, dissolved oxygen, redox potential and alkalinity).