九龙江河口有色溶解有机物的三维荧光光谱特征

采用三维荧光光谱(EEMs)技术,结合EEMs全光谱及特定光谱区荧光强度积分的方法,研究了九龙江口有色溶解有机物(CDOM)入海过程中在来源及性质上发生的变化特征,并分析了河口外高盐度海区CDOM各荧光组分的垂直分布特征.结果表明,九龙江河口区CDOM含有类腐殖质荧光峰A、C、M以及类色氨酸荧光峰T1、12,而在口外高盐度海区还观测到类酪氨酸荧光峰B.EEMs总荧光强度积分值(TOT)可作为表征河口区CDOM浓度的一个良好指标,且优于常规的单点荧光法.从河端至外海,TOT及CDOM各荧光团的荧光强度积分值(IFI)不断减小,表明陆源输入为河口区CDOM的主要来源.而在河口高盐度海区,类蛋白质荧光团T1、12在TOT中的比例不断升高,显示了生物活动的贡献.九龙江口外高盐度站位中层各荧光峰尤其是类蛋白质荧光峰(T1、T2、B)强度高于表、底层,反映了CDOM光化学反应和生物作用的共同影响.沉积物间隙水中C峰极其微弱,而类蛋白质荧光峰T1、12、B却非常强烈,反映了沉积物中微生物活动对蛋白质的显著降解作用.     

利用UV-vis及EEMs对比冬季完全混合下两个不同特征水库溶解性有机物的光学特性

结合紫外吸收光谱(UV-vis)与三维荧光光谱技术(EEMs),并利用平行因子分析的方法,对两个混合型水库(周村水库和金盆水库)水体中DOM的来源及差异性进行了分析.结果显示,两个水库水体均存在3个荧光组分,分别为长波类腐殖质(350/460 nm)、可见类富里酸(335/410 nm)和类蛋白(260,285/360 nm).但是两水库水体的DOM荧光强度及组分构成比例均存在显著差异(P0.01),两个水库均以类腐殖质为主,但相比金盆水库,周村水库水体中类腐殖质含量相对较低,类蛋白含量较高.周村水库DOM组分间的相关性大于金盆水库,表明后者的DOM来源更为复杂.通过荧光指数FI,自生源指标BIX,腐殖化指标HIX以及新鲜度指数(β∶α)综合对比表明:冬季,在径流量小的情况下,以耕地、畜牧、居民用地为主,沉积物内源污染严重的周村水库水体的DOM以自生源为主;沿岸以森林生态系统为主的金盆水库的DOM则来自混合输入.结果表明混合型水库水文条件及沿岸生态环境特征是决定DOM来源与特征的关键因素之一.     

污水中溶解性有机氮类化合物的氯化反应特性及其消毒副产物生成潜能

为探讨城市污水厂二级出水中溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)类化合物的氯化消毒副产物生成潜能及其化学结构变化,首先测定DON、溶解性有机炭(dissolved organic carbon,DOC)、NH4+-N和UV254等指标以及与氯反应前后DON相对分子质量分布,并采用气相色谱测定消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)质量浓度,最后应用红外光谱和三维荧光光谱对与氯反应前后的水样进行表征.结果表明,城市污水厂二级出水中DON、DOC、UV254和NH4+-N分别为2.47mg·L-1、14.45 mg·L-1、15.88 m-1和5.42 mg·L-1,DOC与DON比值[m(DOC)/m(DON)]为5.85 mg·mg-1,SUVA为1.09L·(m·mg)-1;与氯反应后,小相对分子质量(Mr<6 000)DON所占比例由70%提高到78%,大相对分子质量(Mr>20 000)DON所占比例从21%降到14%,占较小比例的中等相对分子质量(Mr6 000～20 000)DON基本不变;氯化消毒副产物生成潜能中一氯一溴乙腈(BCAN)质量浓度最大为6.887μg·L-1,三氯乙腈(TCAN)质量浓度最小仅为0.217μg·L-1;与氯反应前,水样的红外光谱出现6个主要吸收区域分别在3 500～3 400、2 260～2 200、1 700～1 640、1 500～1 450、1 150～1 100和850～800 cm-1;与氯反应后水样的红外光谱在1 380～1 350 cm-1和600～550 cm-1增加两个吸收区域;三维荧光光谱证实,与氯反应前后水样中变化与3个主要特征峰有关,分别代表色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类等物质.     

藻类有机物的特性以及对超滤膜的污染

采用凝胶色谱、亲疏水性、荧光色谱等方法研究铜绿微囊藻类有机物的特性.结果表明,铜绿微囊藻类有机物(AOM)主要由亲水性组分构成,占78%,比紫外吸光度仅为1.1 L/(mg.m).超滤膜法测定结果表明,藻类有机物中相对分子质量30 000的有机物占40%以上,并且主要由中性亲水性组分构成.荧光色谱分析表明,AOM中含有蛋白质类和腐殖质类物质.膜过滤试验表明,藻类有机物对超滤膜造成严重的通量下降,这可归结为大分子的中性亲水性组分堵塞膜孔的缘故.     

岗南水库沉积物溶解性有机物光谱时空分布特征及环境意义

为探究岗南水库沉积物溶解性有机物（DOM）的时空演变机制,本文使用紫外-可见光谱（UV-vis）和三维荧光光谱-区域积分法（EEM-FRI）,分析了岗南水库沉积物DOM的来源及分布特征.结果表明：岗南水库夏季沉积物DOM的相对浓度显著高于春季、秋季以及冬季（p<0.05）;E₂/E₃值显示岗南水库沉积物DOM分子量为夏季>春季>秋季>冬季;各采样点的紫外可见光谱特征指数存在显著的季节差异（p<0.001）.荧光区域积分显示各组分存在显著的季节差异（p<0.001）,采样点的空间差异不明显（p>0.05）;易降解类物质占比大于腐殖质物质,并呈现出显著的季节差异（p<0.05）,占比大小为春季>夏季>冬季>秋季.沉积物DOM具有高的荧光指数（FI指数均>2.0）以及低腐殖化指数（HIX指数大多数<4.0）,表明岗南水库沉积物DOM呈现出低腐殖化、较强自生源的特征.荧光区域积分各组分与三维荧光光谱指数的相关性表明,易降解类物质（P1、P2、P4以及P1+P2+P4）与BIX、β：α、以及Fn280呈现显著正相关（p<0.05）,与HIX以及Fn355呈现显著负相关（p<0.05）;类腐殖质物质（P3、P5以及P3+P5）呈现出与之相反的变化趋势.聚类分析显示易降解类物质与腐殖质物质明显被分离为两部分.与此同时,综合冗余分析（RDA）、层次聚类分析（HP）、随机森林分析（RF）、集成回归树分析以及多元回归分析,发现氨氮、溶解性总氮、pH值以及温度是影响沉积物DOM荧光区域积分组分演变的关键环境因子.     

五种红树植物根区原位溶解性有机物(DOM)浓度及其荧光构成分析

红树植物对根际微生物群落产生影响,应与其根区微域中的溶解性有机物(dissolved organic matter,简称DOM)密切相关.采用总有机碳(TOC)分析仪和三维荧光分析法对5种主要红树植物建群种的DOM浓度和组分进行原位采样与测定.根际土和非根际土孔隙水DOC的总平均值分别为207.87 mg·L-1、144.51 mg·L-1.从三维荧光光谱图及荧光特征值r和荧光指数FI判断,根际土中有机物浓度及成分均大于非根际土中,根际土孔隙水DOM的内源性较非根际土中强,外源输入的腐殖酸量大于富里酸量.     

A/O工艺膜生物反应器处理生活污水的脱氮特性及硝化菌群的分子检测

采用A/O工艺膜生物反应器(MBR),以生活污水为处理对象,考察了系统的脱氮特性,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)与荧光原位杂交(FISH)技术对系统中硝化菌群进行了分子检测.结果表明,A/O工艺MBR处理生活污水,TN去除率在85%左右,NH3-N去除率在95%以上;DGGE图谱显示,随着系统运行时间的延长,硝化菌群数量逐渐增加,并且不同菌种的丰度也发生了变化;FISH检测显示,系统中硝化菌的优势菌种为氨氧化菌和亚硝酸氧化菌.应用Motic Fluo 1.0软件对FISH结果进行分析,结果显示,系统运行初期到末期,氨氧化菌占硝化菌的比例一直保持在25%左右;亚硝酸氧化菌占硝化菌的比例由系统运行初期的35%逐渐增加到系统运行末期的55%左右.     

柱前衍生-固相萃取-高效液相色谱荧光测定生物脱氮反应器中痕量信号分子AI-2

为揭示污水生物脱氮工艺中污泥菌群间的群体感应作用,建立了柱前衍生-固相萃取-高效液相色谱荧光检测法(HPLC-FLD)定量检测介导细菌种间群体感应信号分子AI-2的方法。取反应器的泥水混合液,经0.45μm滤膜过滤后,用氨基磺酸掩蔽亚硝酸盐干扰,并与2,3-二氨基萘(DAN)发生衍生化反应,衍生化产物用C18固相萃取柱进行固相萃取,经氮吹浓缩后上机分析。采用C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm)进行分离,乙腈与水(含0.1%甲酸)作为流动相进行梯度洗脱,使用荧光检测器(激发和发射波长分别为271 nm和503 nm)进行检测。结果表明,该检测方法在1～200 ng·mL~(-1)范围内呈现出了良好的线性关系,检出限为1 ng·mL~(-1),回收率为55.08%～59.25%,相对标准误差为2.98%～10.41%。该方法适用于杂质干扰多的痕量信号分子AI-2定量分析,可为生物脱氮工艺中信号分子AI-2介导群体感应研究提供有效的分析方法。     

外源一氧化氮供体对镉胁迫下黑麦草幼苗活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响

为了探讨外源NO对镉胁迫下牧草生理响应的调节作用,采用溶液培养方法,以多年生黑麦草为试验材料,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对镉胁迫下黑麦草幼苗生长、活性氧代谢、光合作用和叶黄素循环的影响.结果表明,150 μmol·L-1SNP能明显缓解100mg·L-1Cd2+对黑麦草幼苗生长的抑制作用,提高幼苗的生长速度.与单纯镉胁迫相比,外源150 μmol·L-1SNP显著抑制镉胁迫下黑麦草幼苗根系和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的下降和过氧化物酶(POD)活性的升高,促进过氧化氢酶(CAT)活性和谷胱甘肽(GSH)含量的提高,降低抗坏血酸(ASA)、H2O2和丙二醛(MDA)含量及超氧阴离子(O2-)产生速率.同时,外源SNP处理不仅降低了镉胁迫下黑麦草叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qp)、光合电子传递速率(ETR)和光化学速率(PCR)的下降及初始荧光(F0)的上升幅度,还提高了非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和叶绿素含量及叶黄素循环库(V+A+Z)的大小,使叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)升高.由此表明,外源NO可通过提高活性氧清除能力和增强依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散,保护由镉胁迫引起的黑麦草幼苗叶片光合机构的破坏,从而提高光合效率.     

UV-B辐射增强对大豆叶绿素荧光特性的影响

利用脉冲振幅调制叶绿素荧光仪测定大豆不同生育期叶片的荧光参数和快速光曲线,以研究UV-B辐射增强对大豆叶绿素荧光特性的影响.结果表明, UV-B辐射增强20%条件下,大豆幼苗期、分枝-开花期和结荚期的叶绿素含量分别降低了5.03%、 7.70%和10.38%;分枝-开花期,F_v/F_m值降低了6.13%;幼苗期和分枝-开花期,有效量子产量(Y)在PAR>366 μmol·(m~2·s)~(-1)时显著降低,最大潜在相对电子传递速率(P_m)分别降低了28.92%和15.49%;但对三叶期和结荚期的Y和P_m无显著影响.UV-B辐射增强使三叶期和幼苗期半饱和光强(l_k)分别降低了21.18%和23.17%;使分枝-开花期的初始斜率(α)降低了21.05%;并显著降低了幼苗期PAR>366 μmol·(m~2·s)~(-1)的非光化学淬灭(NPQ)和分枝-开花期PAR>366 μmol·(m~2·s)~(-1)的光化淬灭(qP).本研究意味着UV-B辐射增强抑制了PSⅡ的电子传递活性,损伤了捕光系统和耗散保护机制,破坏了大豆光合系统,使其光合效率下降.