辽河保护区水体溶解性有机质空间分布与来源解析

以辽河保护区水体为研究对象,使用三维荧光光谱技术(EEMs)结合平行因子模型(PARAFAC)探究辽河保护区水体溶解性有机质(DOM)的组成成分、主要来源及DOM的空间分布特征.同时,结合水体理化性质指标,运用统计学分析方法研究影响DOM的主要因素.结果表明,辽河保护区表层水中DOM含有3种荧光组分,分别为陆源及海洋源...     

典型城市河流底泥溶解性有机质与重金属响应机制研究

应用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子(PARAFAC)分析、典范对应分析(CCA)和结构方程模型(SEM),以沈阳市建城区黄泥河、新开河、满堂河为研究对象,测定河流底泥营养盐和重金属浓度,检测溶解性有机质(DOM)三维荧光光谱,研究城市河流底泥DOM与重金属响应机制。总氮(TN)和总磷(TP)的平均浓度均为新开河>黄泥河>满堂河,TP平均浓度均大于650 mg/kg,根据US EPA底泥分类标准属于重度污染。基于相关性分析,黄泥河Cu、Ni、Cr具有同源性,新开河As、Cd和Hg具有同源性,满堂河As和Zn具有同源性。基于PARAFAC分析,DOM含有5个荧光组分,即陆源类腐殖质(C1)、类富里酸(C2和C3)、类胡敏酸(C4)和类色氨酸(C5)。C1的丰度占总丰度的30.31%,C2和C3占37.76%,显示陆源类腐殖质和类富里酸为DOM的主要组分。黄泥河与新开河DOM受外源影响较大,而满堂河受内源影响较大。CCA分析表明:C3、C5、Cr和Pb是影响黄泥河底泥的特征因子,Hg是影响新开河底泥的特征因子,TP、As和Zn是影响满堂河底泥的特征因子。基于SEM分析,TN、TP、C1、C2、C3和C5对重金属的权重分别为25.46%、22.16%、17.52%、15.42%、9.11%和10.33%,表明TN和TP是3条河底泥重金属的主要影响因子。营养盐对重金属的路径系数为-0.18,重金属对Hg、As、Zn、Cd路径系数分别为-2.83、-1.69、-1.91和-3.24,表明它们具有同源性;此外,DOM与重金属路径系数为0.11,重金属对Pb和Cr的路径系数为1.58和1.00,表明DOM与Pb和Cr具有同源性。     

乌伦古湖冰封期溶解性有机质分布特征及来源解析

乌伦古湖作为新疆第二大湖泊,对维护西北地区生态平衡具有重要意义。为探究乌伦古湖在冰封期有机指标超标原因,以冰封期水体溶解性有机质（DOM）为研究对象,运用紫外-可见光吸收光谱与三维荧光光谱结合平行因子模型（PARAFAC）、相关性分析等手段,对乌伦古湖DOM进行空间分布特征以及来源解析的探讨。结果显示：1）冰封期乌伦古湖水体DOM紫外-可见吸收光谱参数（E₃/E₄）大于3.5,表明水体腐殖质以富里酸为主,PARAFAC分析得出乌伦古湖水体DOM包含3种主要荧光组分,即陆源腐殖质（C1,39.03%）、类色氨酸物质（C2,38.20%）和富里酸物质（C3,22.77%）。2）乌伦古湖水体荧光指数（FI）平均值为1.64、腐殖化指数（HIX）为1.66、自生源指数（BIX）为1.03,荧光特征参数表明水体DOM由陆源及自生源共同组成,且具有腐殖化程度较低、新近自生源高的特征,表明乌伦古湖水体DOM以内源产生为主。3）乌伦古湖水体腐殖质（C1、C3）与类蛋白组分（C2）显著相关（P<0.01）,表明腐殖质与类蛋白组分的产生及来源具有一致性。

     

土壤溶解性有机质的生态环境效应

土壤生态环境是一个复杂的多介质多界面体系。现有的研究表明，DOM作为环境中重要的天然配位体和吸着载体，是一种非常活跃的化学物质，它将土壤中的矿物质、有机质与生物成分联系在一起，通过物理或化学作用改变金属与外源性化合物的环境行为，促进温室气体的排放，调节土壤养分流失，指示土壤质量，并对成土过程、微生物的生长代谢过程、土壤有机质分解和转化过程有着重要作用，已经成为土壤科学、生态科学和环境科学交叉领域的研究热点。文章系统地评述了DOM的组成特点及其环境效应，同时介绍了未来的研究方向及一些有待于进一步研究的问题。     

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.     

贫营养条件下膜生物反应器污泥混合液可滤性分析

采用膜生物反应器(MBR)运行16d,未向反应器内活性污泥投加营养物质,对溶解性微生物代谢产物(SMP)、污泥颗粒粒径分布(PSD)、胞外聚合物(EPS)、SMP相对分子量分布(MWDs)进行了定期监测.修正的污染指数(MFI)用来考察与SMP和EPS相关的污泥混合液可滤性.结果表明,MFI值由1.8′104迅速增加到7.3′104s/L2,说明长时间的内源代谢过程对MBR内污泥混合液可滤性有负面的影响.污泥混合液上清液中SMP相对分子量>10kDa的大分子有机物和污泥絮体中1~10μm细小颗粒的增加,将严重恶化污泥混合液的可滤性.     

环境因素对纳米二氧化钛颗粒在水体中沉降性能的影响

纳米二氧化钛进入水体环境后,其存在形态可能受离子强度、pH和溶解性有机质的影响,进而影响其生态风险.因此,本文考察了纳米二氧化钛颗粒在不同环境条件下的沉降性能.结果显示,纳米二氧化钛在水体中聚集程度与体系的pH值有关,pH值偏离颗粒的等电点时,颗粒的表面电位越高,越不容易聚集;水体离子强度的增加可促进纳米颗粒聚集,而水体中广泛存在的溶解性有机质可使纳米二氧化钛颗粒在水中的稳定性增强,这与颗粒表面的扩散双电层和空间位阻的变化有关.通过对不同来源溶解性有机质的结构进行分析发现,溶解性有机质中所含的芳香性结构对颗粒稳定性的影响大于脂肪烃结构.纳米二氧化钛颗粒可在自然水体中迁移,不易沉降,因此,其对水生生态系统的影响不容忽视.     

合流制管网溢流污染过程中溶解性有机污染物演替特征分析

合流制管网溢流（Combined Sewer Overflows,CSOs）是我国城镇地表水环境日益突出的瞬时污染源,明确其重要污染物溶解性有机质（Dissolved Organic Matter,DOM）的组分和来源对CSOs污染控制具有导向性意义.本研究以北运河上游沙河水库流域为对象,连续采集CSOs过程的样品,通过峰值法、特征参数法和平行因子法等解析CSOs中DOM的三维荧光光谱特征,发现CSOs中DOM主要有类色氨酸（S、T）、类富里酸（A）和类酪氨酸（D）,代表内源输入的类色氨酸（S、T）和类酪氨酸（D）占比超过4/5.特征参数法和平行因子法的结果均表明DOM的腐殖化程度较低,生物活性较强,主要为微生物降解生成的和沉积物自身在冲刷和水力输运作用下释放的内源污染,建议CSOs污染控制主要应从内源输入的角度进行,着重控制管道沉积物中污染物的释放.     

不同分子量草源DOM与重金属的相互作用

将采集自徒骇河聊城河段沉水植被生长区的DOM分为3个分子量级别：<0.7 μm DOM、<500 kDa DOM、<100 kDa DOM,通过三维荧光结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）和荧光滴定法探讨水体中不同分子量DOM的荧光特征及其与重金属（Cu²⁺和Pb²⁺）的络合作用.结果表明：草源DOM的有机碳主要储存在分子量<100 kDa组分中.PARAFAC分析得出4个荧光组分,分别为类色氨酸组分C2、C4,以及酪氨酸组分C1和类腐殖质组分C3.草源DOM主要以分子量<100 kDa的类色氨酸组分C2和酪氨酸组分C1为主.二维相关光谱（2D-COS）表明,与类腐殖物质相比,类蛋白物质优先与Cu²⁺与Pb²⁺发生猝灭,DOM中不同分子量组分与Cu²⁺与Pb²⁺的猝灭顺序未发生改变.在与Cu²⁺结合的过程中,不同 分子量中类腐殖质组分C3的络合常数（logK_a）大于类蛋白组分C1、C2,表明类腐殖质组分的金属结合能力强于类蛋白质组分;随着分子量级别的降低,组分C3的logK_a值逐渐增大（3.47<3.59<3.73）,表明低分子量（<100 kDa）中的类腐殖质与Cu²⁺具有更高的结合能力.不同分子量DOM中,类蛋白组分C1、C2、C4在分子量<0.7 μm DOM中的logK_a值均最高,表明高分子量（<0.7 μm）的类蛋白质更容易与Cu²⁺结合,而Pb²⁺与各组分结合出现了荧光增强或猝灭的现象.DOM-Cu²⁺与DOM-Pb²⁺结合表现出不同的结合规律,反映出金属种类与DOM结合的异质性与复杂性.