黄盖湖水体CDOM分布特征及来源分析

有色可溶性有机物(CDOM)是水生态系统的重要组成部分,系统、全面地了解CDOM动态对水生态系统管理至关重要。基于2021年秋季黄盖湖及入湖河流24个采样点位的水质数据,运用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)技术分析了黄盖湖水体CDOM组成特征及潜在来源。结果表明：黄盖湖水体中CDOM主要由3种荧光组分组成,分别为类腐殖质荧光组分C1(240,310/390)、类腐殖质荧光组分C2(265,350/460)和蛋白质荧光组分C3(220,280/320),3种组分占总荧光强度比例的平均值分别为39.58%、29.34%和31.08%。荧光指数(FI)、自生源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)结果表明,不同湖区间腐殖度差异性显著(ANOVA,p<0.05),腐殖度大小具体表现为西部湖区>中部湖区>东部湖区。相关性分析表明,C1与C2显著正相关(R=0.55,P<0.01),黄盖湖水体中C1类腐殖质组分可能来源于水中微生物对C2类腐殖质组分的转化或藻类活动。黄盖湖水体CDOM以新近自生源为主,受人类活动影响明显,主要来源可能为流域内生活污水、...     

基于T-Hg2+-T结构的Hg2+生物传感器研究进展

Hg²⁺不仅污染环境,还会引发多种疾病,危害人体健康.因此,实现对Hg²⁺的快速灵敏检测十分必要.传统的Hg²⁺检测方法存在一定的局限性,而基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器具有高特异性、高稳定性的优势,近些年得到广泛研究和应用.本文简要介绍了T-Hg²⁺-T结构的概念和特点,并从荧光型、比色型和电化学型3个方面综述了基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器的研究进展,对未来的发展前景进行了展望.     

中药抗菌剂对费氏弧菌的单一及联合毒性效应

抗生素滥用所导致的环境问题日益受到人们的关注,寻找传统抗生素的可能替代品迫在眉睫.从中药中提取的具有抗菌活性的化合物(简称中药抗菌剂)因具有资源丰富、抗菌谱广和不良反应低等特点,有望成为未来替代抗生素的关键.因此,有必要探究中药抗菌剂的毒性效应,这可以对未来中药抗菌剂使用后的生态风险提供指导.本文以费氏弧菌作为模式生物,分别测定了大黄素(emodin,EMO)、大黄酸(rhein,RH)、芦荟大黄素(aloe-emodin,AE)和双氢青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)4种中药抗菌剂对费氏弧菌的单一和多元联合毒性,同时进行了抑菌作用机理的初步讨论.结果 表明,4种中药抗菌剂对费氏弧菌的生物荧光均能产生较为明显的抑制作用,毒性排序是EMO＞RH＞AE＞DHA.而当EMO、RH、AE和DHA混合暴露时,混合物在高浓度区间的联合毒性作用模式均为拮抗,推测是受试中药抗菌剂之间互相竞争性地对NADH脱氢酶产生抑制作用,从而导致对发光反应的抑制作用较单一暴露时减弱.本研究对未来中药抗菌剂单一及联合毒性效应的研究具有积极的推动作用,有望为今后中药抗菌剂的生态风险评价提供参考.     

工程规模长填龄渗滤液膜生物-纳滤组合设施各单元污染物去除效能

填埋场渗滤液性质复杂,普遍采用生物处理与深度处理多单元串联工艺;但是,因缺乏对工程运行规模中各单元污染物处理贡献的评估数据,使优化单元组合方式缺少理论依据.因此,本文采用常规和荧光光谱指标结合的方法,对以采用"膜生物反应器（membrane biological reactor,MBR）+纳滤（nanofiltration,NF）"工艺、处理能力800 m³·d^-1的工程设施为对象,分析该组合工艺各单元对长填龄渗滤液处理贡献;同时,利用三维荧光-平行因子分析方法（excitation emission matrix fluorescence spectroscopy-parallel factor,EEM-PARAFAC）评估渗滤液中溶解性有机物（dissolved organic matters,DOM）性质的变化.结果表明,生物处理阶段对溶解性氮（dissolved nitrogen,DN）去除贡献率为74.7%,其中一级反硝化单元对DN去除贡献率为54.6%,外置式超滤单元对溶解性化学需氧量（dissolved chemical oxygen demand,sCOD）和溶解性碳（dissolved oganic carbon,DOC）降低贡献率分别为92.2%和93.3%,纳滤单元可有效去除重金属和盐分,但能力有限.通过追踪长填龄渗滤液DOM变化发现,一级反硝化单元可去除长填龄渗滤液中75.4%的类蛋白物质,超滤单元主要截留亲水性较高的DOM,而高芳香性的腐殖质主要通过纳滤截留,腐殖化程度越高截留效果越好.研究结果提示,处理长填龄渗滤液时,MBR工艺生物处理单元可适当简化,超滤单元则应预防堵塞.     

典型酚类化合物水相光氧化产物光谱特征分析

生物质燃烧可直接排放棕色碳类物质(BrC),也可通过排放的亲水性酚类化合物的水相光解生成BrC,但初始浓度对光氧化产物光谱特征的影响研究较少。该研究选择3,5-二羟基苯甲酸、4-甲基邻苯二酚、2-甲氧基苯酚和2,6-二甲氧基苯酚进行水相溶液直接光照模拟,考察不同分子结构和不同初始浓度(0.1、0.5、1和5 mmol/L)对光解产物的影响。结果表明,在300 W高压汞灯光源照射下,溶液颜色都表现为从无色变为浅黄色,紫外-可见吸收随波长单调递减,显示有BrC的生成;0.1 mmol/L低浓度溶液出现了先变黄加深后变浅的光漂白现象,而其他高浓度溶液在365 nm处的吸光度呈逐渐增加趋势;光解速率呈现3,5-二羟基苯甲酸大于4-甲基邻苯二酚,以及2-甲氧基苯酚大于2,6-二甲氧基苯酚的差异,表明酚类化合物结构对光解过程有重要影响。结合三维荧光中心红移分析,推测酚类化合物的直接光解过程为有机自由基反应驱动的低聚过程。     

城市纳污河流有色溶解有机物时空演变特征

利用平行因子分析和主成分分析方法,结合紫外吸收光谱与三维荧光光谱技术,研究了典型城市纳污河流-河北洨河水体有色溶解有机物(CDOM)的来源及随季节和空间变化特征,探讨了水体CDOM与水质指标间关系.结果表明:洨河水体CDOM主要为新近微生物源产生,受人类活动影响较大.CDOM浓度在时间变化上表现为春夏(2、5月)低,而秋冬(8、11月)高,从上游至下游呈现先升高再降低变化特征.荧光鉴别出的4种组分:组分1(类富里酸),组分2(类腐殖酸)及组分3(类胡敏酸)为类腐殖质,组分4为类蛋白物质.不同季节各组分来源及分布存在差异,除夏季外其他季节水体类蛋白与类腐殖质来源相似,尤其与类胡敏酸组分;类蛋白组分在各季节分布变化显著,冬春含量相对较高.洨河水体荧光物质与氨氮、亚硝氮具有共同来源,其中类腐殖质对COD贡献较为明显.采用光谱分析法并结合平行因子、主成分分析及聚类分析方法可识别污染源空间分布,揭示河体CDOM随季节变化规律.     

受四环素影响的活性污泥胞内外聚合物特征

利用离心加超声的方法对处理四环素抗生素废水的活性污泥胞外聚合物(EPS)和胞内聚合物(IPS)进行提取,将其分为-溶解型胞外聚合物(slime)、松散附着型胞外聚合物(LB)、紧密附着型胞外聚合物(TB)、胞内聚合物(IPS).用BCA法和蒽酮-硫酸法测定了各层EPS和IPS溶液中的蛋白质和多糖含量,同时用三维荧光光谱扫描(EEM)和同步荧光光谱扫描(SFS)对其中的溶解性有机物(DOM)进行定性和定量分析,结果表明在EPS中的蛋白质和多糖的含量高于IPS,且蛋白质含量均比多糖含量高,而在slime和IPS中的蛋白质和多糖的含量高于LB和TB;低激发波长类色氨酸和高激发波长类色氨酸是EPS和IPS溶液的主要成分,且溶液中的溶解性代谢产物和芳香蛋白类物质相对含量在slime、LB、TB和IPS逐渐增加,而难降解有机物-腐殖酸类物质的相对含量逐渐降低;进水四环素浓度与污泥各层EPS和IPS溶液中DOM也具有较好的相关性;三维荧光法检测溶液中的DOM与化学分析测试出的蛋白质含量具有较好的相关性.     

辽河东西支流与干流水体光学特性和组分对比研究

通过对东、西辽河和辽河干流有色溶解有机物(CDOM)吸收特性和荧光特征以及溶解有机碳(DOC)浓度的分析,对比研究不同子流域CDOM的光学特性差异,并分析影响CDOM与DOC浓度的主要因素.对比研究发现,辽河干流CDOM与DOC相关性(R = 0.89,P < 0.01)高于西辽河(R = 0.81)与东辽河(R = 0.75).总悬浮物浓度(TSM)和总碱度与不同子流域CDOM/DOC相关性较高.不同流域内CDOM与DOC的浓度变化较大,西辽河CDOM和DOC浓度明显高于东辽河和辽河干流.流域内土地利用、气候条件对两者浓度的影响显著,林地和CDOM及DOC浓度存在显著负相关(R = -0.41, -0.56),即林地面积越大,CDOM和DOC浓度越低;而农田与两者存在正相关(R = 0.40, 0.32),农田面积越大,相应的CDOM和DOC浓度越高;降雨量与CDOM和DOC呈现明显的负相关(R = -0.53, -0.38),说明降雨对河流CDOM的稀释作用较大.对于CDOM荧光强度Fn(355)与CDOM浓度来说,在每个子流域两者均存在较好的相关性,特别是西辽河流域(R = 0.96, P < 0.01).CDOM的三维荧光光谱发现,东、西辽河及辽河干流均表现出较强的类腐殖酸荧光峰(A峰和C峰),同时辽河干流表现出很强的类蛋白质峰(T峰).CDOM的吸收斜率(S)以及基于荧光光谱的FI和HIX表明东、西辽河和辽河干流CDOM的主要来源是外源高等植物输入的大分子量DOM,但是,西辽河和辽河干流CDOM的分子量要小于东辽河CDOM组成物质.     

TiO2@酵母微球吸附废水中的荧光增白剂-VBL及再生研究

采用静电自组装的方法制备出具有草莓结构的TiO2@酵母微球作为吸附材料,对阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)废水进行吸附研究,考察了溶液pH、溶液初始浓度和TiO2@酵母投加量对吸附效果的影响.结果表明,酸性条件有利于TiO2@酵母微球对FWA-VBL的吸附,平衡吸附量随着溶液初始浓度的增加而增加,随着TiO2@酵母微球投加量的增加而减小.TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附行为更加符合Langmuir等温模型,在温度为323.15K下最大吸附量为167.50mg/g; 吸附动力学符合二级动力学方程; 热力学参数表明吸附过程是自发的吸热过程.归因于光催化-吸附耦合效应,TiO2@酵母微球展现出了良好的原位再生能力.H2O2的添加有助于提高TiO2@酵母微球的再生性能.     

基于PLIF的混合气温度和浓度测量及其应用

缸内混合气温度和浓度分布,对发动机稳定运行,保障行车安全、避免发生路上人身伤亡或财物损失有重要影响。为了测量发动机缸内混合气的温度和浓度分布,建立了利用单波长激光诱导双示踪剂产生双荧光的测试系统,并拍摄了不同混合气温度、压力和浓度下的荧光图像,获得了不同示踪剂的荧光强度及其比值随温度、压力和浓度的变化关系,并将标定结果用于光学发动机缸内混合气的温度和浓度测量。结果表明,荧光强度及荧光比值均受到环境的压力、温度和混合气浓度的影响。利用PLIF方法得到的片光源穿过的缸内水平截面内的平均温度与用气缸压力计算的同一曲轴转角下的缸内平均温度变化趋势相同,两者之间的差值随着活塞上行而逐步减小。