利用PARAFAC及SOM研究不同来源及粒径胶体的三维荧光光谱特征

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和自组织神经网络分析(SOM),解析了不同来源水体中不同粒径胶体的荧光特性,同时与挑峰法进行比较,以期寻找一种更好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.基于PARAFAC模型,研究区水体中不同粒径胶体共解析出2个类腐殖质荧光峰(C1和C3)及3个类蛋白荧光峰(C2、C4和C5).其中,300 k Da~1μm分级胶体荧光强度最高,C1、C2、C3组分的荧光强度随粒径增大而增强,C4、C5组分的荧光强度随粒径增大而减弱.不同来源胶体(生活污水:进水和出水;农业污水:大盈和天恩桥;天然水体:吴淞口)的荧光强度变化大致规律为:吴淞口进水大盈天恩桥出水.SOM分析结果与PARAFAC一致,且可视化程度更高,但EEM-SOM模型存在输入变量多、兼具挑峰法缺点的问题.而PARAFAC-SOM模型不仅兼具了前两者的优点,还具有输入变量少、运行时间短、可靠性高等优点.同时,该模型还成功应用于胶体其他理化参数的分析(Parameters-SOM模型),使得前期工作结果系统性更强、更直观.因此,PARAFAC-SOM模型是相对较好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.     

MnO2催化O3处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

研究利用MnO₂催化O₃氧化技术对准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物进行处理.系统研究了臭氧投量、二氧化锰投量和初始pH值对有机物的去除效果和反应动力学.通过UV-Vis和3D-EEM技术对渗滤液尾水中溶解性有机物分子结构在O₃/MnO₂体系的转化进行了探究,在此基础上,运用XRD、SEM、EDS和XPS对二氧化锰的催化机理进行研究.结果表明：在反应时间为20min,O₃投量为18.92mg/min,初始pH值为3时,添加0.2g/L的MnO₂能显著提升有机污染物的去除能力,较单独O₃作用,其COD、UV₂₅₄、色度CN的去除率分别提升了24.66%、4.95%和12.57%,并且生色团的有机物最易被臭氧氧化降解.紫外-可见光谱和三维荧光显示,O₃/MnO₂体系能使废水中腐殖质降解,其有机物的芳香性程度、分子量和缩合度均降低,体系对苯环类化合物的降解效率提高,最终,废水的可生化性得到显著提高.与此同时,反应前后MnO₂未出现新增价态峰值的变化,Mn（Ⅳ）在催化过程中占主导地位,MnO₂在O₃/MnO₂体系中协同机理为MnO₂催化O₃产生羟基自由基以及MnO₂在体系中转化为水合二氧化锰,改变催化剂表面理化性质与有机物形成复合物,以此促进羟基自由基的选择性,从而提升了难降解有机物的去除效果.     

微量元素锰对威氏海链藻生长及叶绿素荧光的影响

微藻和高等植物的光系统Ⅱ中的放氧复合体(oxygen-evolving complex,OEC)是裂解水与释放氧气、质子和电子的部位,其中水裂解的反应中心由4个锰原子组成的锰族构成.叶绿素荧光诱导动力学分析技术是研究光合作用特征的有效方法,可以指示不同环境压力下光系统各构件的变化.利用该技术研究了锰添加(0~9 000 nmol·L~(-1)Mn)对威氏海链藻(Conticribra weissflogii)生长及叶绿素荧光特性的影响.结果表明,除最高浓度锰(9 000 nmol·L~(-1)Mn)外,其余浓度锰对威氏海链藻生长的影响均不显著;锰对威氏海链藻叶绿素荧光参数的影响与锰添加的浓度范围有关,且随培养时间的增加而增强:其中,较低浓度锰(90 nmol·L~(-1)Mn)对各叶绿素荧光参数都呈现了强影响效果.尽管锰可能不是威氏海链藻生长的限制因子,但是锰从两方面促进了其光合作用:(1)促进光系统Ⅱ供体侧OEC结构的完整性和从OEC到电子传递中间体Tyr之间的电子传递;(2)促进光系统Ⅱ受体侧的能量转化和QA之后的电子传递.研究还发现,光合作用中与能量转化相关的荧光参数和活性氧(reactive oxygen species,ROS)之间呈显著相关(P 0. 01),表明锰在威氏海链藻光合作用过程及ROS的产生中都扮演着重要角色.     

一种高效测试污泥可生物降解性的实验方法研究

污泥的可生物降解性能由其有机组分的生物可及度和组分分子的复杂度共同决定。通过采用化学分级提取方法研究污泥组分的生物可及度,使用不同强度的提取溶液分离出4种化学可及度不同的提取组分,同时结合三维荧光光谱法对各组分中有机物质的复杂度进行分析。分析结果表明:组分的化学可及度与其生物可及度之间存在正相关关系;生物可及度较高,其成分有机物分子结构简单的组分SPOM(soluble particulate organic matter,SPOM)与REOM(readily extractible organic matter,REOM)在厌氧消化过程中降解率较高,分别为59.2%与46.3%的COD;而生物可及度低,组成复杂的组分SEOM(slowly extractible organic matter,SEOM)与PEOM(poorly extractible organic matter,PEOM)的生物降解率分别只有18.4%和5.8%的COD。     

水中藻类溶解性有机物特性研究

试验从分子量分布、三维荧光光谱和亲疏水特性3个方面研究了水中藻类(鱼腥藻、小球藻和小环藻)溶解性有机物(AOM)的特性。结果表明,3种AOM有机物在分子量分布上大分子和中小分子有机物各占一定比例。鱼腥藻AOM和小球藻AOM均表现出大分子和小分子有机物所占比例较大,中等分子有机物所占比例较小;小环藻AOM所含大分子有机物的比例相对较小,中小分子有机物是小环藻AOM的主要组成部分。荧光光谱分析得出,鱼腥藻AOM的大分子有机物主要是大分子蛋白类和腐植酸类有机物,中小分子有机物主要是小分子糖类和大分子疏水性腐殖类有机物的分解产物。小球藻AOM大分子有机物以大分子蛋白质类为主,中小分子有机物含有较多的蛋白类和腐殖酸类物质。而小环藻AOM大分子有机物主要以大分子腐殖酸类为主,中小分子有机物腐殖酸类物质含量也较多。亲疏水性分析表明,藻类AOM呈现较强的亲水特性,其SUVA值较低,主要是由亲水性的多糖和蛋白类有机物组成,疏水性腐殖类有机物质的含量相对较少。     

Preparation and luminescence properties of Zn3 （BO3）2 doped with Ce3＋and Mn2＋

采用共沉淀法在700℃和较短的烧结时间下制备了Zn3（BO3）2和不同浓度的Ce3＋、Mn2＋离子掺杂的Zn3（BO3）2纳米晶粉末,对合成产物的发光性质及发光机理进行了研究。利用荧光分光光度计、X射线粉末衍射仪以及透射电镜对其光学性能和纳米晶形貌进行了表征。结果表明Ce3＋离子掺杂的Zn3（BO3）2样品在340～400nm之间有强的荧光发射,其最高发射峰峰位为365nm,在Ce3＋掺量为0.5%（摩尔分数,下同）时发光强度达到最高值。Ce3＋取代Zn2＋离子作为发光中心,Mn2＋离子作为激活剂加入,并不影响荧光发射峰的位置,但能够有效增强其发光强度。当Mn2＋离子掺量为0.7%（摩尔分数）时,Ce3＋、Mn2＋共掺杂的Zn3（BO3）2纳米晶发光强度达到最高值。     

荧光技术应用于非均质有机物吸附性能的研究

文章利用荧光光谱技术对烟蒂溶出非均质有机物（DOM）的荧光组分进行了分析。以荧光强度为浓度表征指标，基于Freundlich和修正的Freundlich模型考察了该指标的可行性及4种活性炭对不同荧光组分的吸附性能。结果表明：烟蒂非均质DOM的主要荧光组分为类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸；荧光技术可用于该非均质有机物吸附性能的研究，且其吸附过程为不均匀吸附；2种模型均可用于非均质DOM吸附性能的描述，但后者更佳；由于吸附剂与吸附质间的双向选择，随着活性炭投加量的增加，类腐殖酸荧光峰最先消失，其次为类富里酸，而类溶解性微生物代谢产物则最后被去除；4种活性炭对不同荧光组分的吸附能力存在较大的差异，活性炭AK-703较易吸附类溶解性微生物代谢产物而不易吸附类腐殖酸，4种活性炭均不易吸附类富里酸。     

喀斯特山区土壤溶解性有机质光谱特征及来源解析

采用紫外-可见光谱(UV-vis)与三维荧光光谱(EEMs),结合平行因子分析(PARAFAC)方法，对贵州省典型喀斯特山区土壤溶解性有机质(SDOM)的特征、来源及组成进行分析。结果表明：土壤溶解性有机碳(SDOC)含量因土地利用类型不同而存在差异，其中草地表层SDOC含量显著高于林地。利用PARAFAC模型解析出3种荧光组分，C1(类腐殖质)、C2(类色氨酸)和C3(类酪氨酸),3种组分含量间存在显著正相关(P<0.01),且在不同土地利用方式下的分布有所差异。紫外特征参数显示：草地表层SDOM相对分子质量小于林地，旱地SDOM中芳香物质和疏水性组分较多。荧光特征参数显示：研究区SDOM总体腐殖化程度较低、稳定性较弱，且不同土地利用类型SDOM来源存在差异。林地以微生物源输入为主，旱地兼具微生物源与陆源共同作用，但以新生自生源为主。草地表层SDOM来源特征与旱地相同，亚表层则以微生物源输入为主。随着海拔升高，组分C1占比增加，C3占比降低，SDOM腐殖化程度增强，微生物源贡献减弱。SDOM荧光与吸光特征可有效表征喀斯特山地SDOM组分与来源特性，可作为区域土地利用与环境决策的...