大型通江湖泊有色可溶性有机物对不同水文情景的响应

鄱阳湖和洞庭湖作为我国面积最大的两个通江湖泊,其湖体水质变化对长江干流水质以及湖区周围居民用水安全至关重要.通过三维荧光-平行因子分析得到4个荧光组分,研究两个湖泊的有色可溶性有机物(CDOM)光谱组成在丰、平和枯这3种水文情景下的变化规律,试图揭示鄱阳湖和洞庭湖CDOM来源及组成对不同丰枯情景的响应机制.结果表明:不同水文情景对鄱阳湖CDOM水质参数影响更为显著,CDOM吸收系数a(254)和溶解性有机碳(DOC)浓度表现为丰水期>平水期>枯水期(t-test,P<0.01),CDOM光谱吸收斜率S_275-295表现为枯水期>平水期>丰水期(t-test,P<0.01),洞庭湖a(254)在不同水文情景下差异不显著,比紫外吸收系数SUVA₂₅₄最大值出现在平水期.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到4个荧光组分,枯水期两湖CDOM类蛋白组分贡献率较大,平水期类蛋白组分及类腐殖酸组分贡献率大致相当,丰水期两个湖泊类腐殖酸贡献率占主要部分.在空间分布上,枯水期鄱阳湖4个组分的荧光强度在上游南部湖区偏小,北部偏大...     

磨盘山水库溶解性有机质光谱特性及来源分析

结合紫外可见吸收光谱与三维荧光光谱法,利用平行因子分析方法研究哈尔滨市磨盘山水库水体中的溶解性有机质（DOM）。结果表明,水体DOM吸收系数α355平均值为（4.71±0.66）m-1,表明水库中有色溶解性有机质（CDOM）较高;水库水体DOM存在3个荧光组分,分别为类腐殖质C1（345 nm、440 nm）、类腐殖质C2（285 nm、405 nm）和类富里酸组分C3（275 nm、475 nm）;C1、C3呈现显著的正相关性,自生源指数与C1呈显著的负相关性;类腐殖质的荧光强度在深层水体中逐渐增加,且深层水体的腐殖化程度较高,较为稳定;水库中心水体中DOM的自生源特征较其他区域明显,浮游植物和细菌的有机体降解产物增加。     

嘉陵江重庆段DOM三维荧光光谱的平行因子分析

应用平行因子分析法对2010年6月嘉陵江重庆段水体13个取样点DOM(溶解性有机质)的三维荧光光谱进行指纹识别.结果表明,嘉陵江重庆段水体可识别出4类5个荧光组分,包括类富里酸荧光组分C1(250、320 nm/400 nm)和C4(230、340nm/450 nm)、类腐殖酸荧光组分C2(260、360 nm/450 nm)、浮游生物产生的荧光组分C3(260 nm/380 nm)和类蛋白物质荧光组分C5(280 nm/330 nm).它们的贡献率依次为类富里酸18%～38%,类腐殖酸11%～18%,浮游植物8%～22%,类蛋白物质33%～49%.嘉陵江重庆段水体的有机物污染主要以来自工业、生活污水和其他人为活动产生的陆源污染输入为主,其次是浮游植物和水体微生物代谢产生的污染.13个取样点的总荧光强度在空间分布上由西到东呈"升高—降低—升高—降低"的趋势.      

运用三维荧光光谱解析高温厌氧产氢反应过程对温度变化的响应

为建立反应器运行状态的荧光光谱快速监测方法,应用三维荧光光谱表征了高温厌氧反应器的出水,采用平行因子分析方法分析后得到3种荧光组分——蛋白质、辅酶NADH和核黄素,并获得它们的激发发射光谱图及相对浓度.结果表明,当温度从50 ℃上升到60 ℃的过程中,3种荧光物质的相对浓度均呈现相应的变化,它们与反应器的运行参数呈现明显相关性.进一步研究表明,核黄素是高温厌氧产氢反应中的特有荧光物质,采用标准加入法和二阶校正方法可以测定其实际浓度,出水中核黄素浓度变化范围为0.04~0.13 mg·L^-1.该研究为厌氧产氢反应器的运行监控提供了理论基础.     

铁盐与铝盐对腈纶废水生化出水混凝特性的对比

针对腈纶废水生化单元出水,对比研究了Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3在不同絮凝剂投量和pH时的混凝处理效果,并利用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)、凝胶渗透色谱(HPSEC)等对混凝特性进行了初步探讨。研究显示,2种混凝剂在投量为63.5 mg/L时可获得30%以上的COD去除率,且最佳pH为中性附近。当投量小于32 mg/L时,Al2(SO4)3较Fe2(SO4)3具有更高的COD去除率,进一步增大混凝剂的投量很难提高Al2(SO4)3对COD的去除率,而Fe2(SO4)3则在有限范围内能持续提高COD去除率。EEM光谱分析显示,与Al2(SO4)3相比,Fe2(SO4)3对有机物具有更广的处理范围和更好的去除效果。HPSEC分析表明,Fe2(SO4)3相对于Al2(SO4)3在去除重均分子量为2 776、1 856和1 325 Da的有机物组分方面具有优势。铁盐或铝盐混凝是深度净化腈纶废水生化单元出水的可行方案之一。     

预处理-水解酸化-厌氧-好氧工艺对玉米淀粉废水有机污染物的降解

采用气相色谱/质谱(GC/MS)、三维荧光光谱(EEM)等检测手段分析预处理/水解酸化/厌氧/好氧组合工艺对玉米淀粉废水有机污染物的降解情况。结果表明,竖流沉淀预处理阶段对TOC平均去除率36.7%,废水中主要为芳烃、烷烯烃以及杂环类物质,EEM产生的5个荧光峰均为芳香蛋白类有机物;水解酸化阶段大部分杂环以及芳烃类有机物水解成有机酸和醇类物质,TOC平均去除率22.7%;厌氧阶段TOC平均去除率最高,达到97.8%,废水中以芳烃和烷烯烃为主,荧光峰减少至2个且强度减弱;好氧阶段TOC平均去除率为61.3%,有机物主要为难降解的长链烷烃物质,芳香蛋白类有机物荧光峰全部消失,新生成了与微生物代谢相关的腐殖酸类物质。     

呼伦湖水体溶解性有机物荧光特征及来源分析

呼伦湖是我国北方生态安全屏障的重要组成部分,为探究呼伦湖水体中有机物的组成及来源,利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子（PARAFAC）分析技术进行溶解性有机物（DOM）荧光特征及来源研究。结果表明：呼伦湖DOM中含有3种荧光组分,分别为类色氨酸（C1）、类腐殖酸（C2）和类富里酸（C3）;平水期、丰水期和枯水期的C2和C3荧光强度占比约70%,表明呼伦湖水体DOM以腐殖质类物质为主,其中不同水期生态补水工程入湖口的C2和C3荧光强度均高于其他区域;平水期、丰水期和枯水期的荧光指数、生物指数和腐殖化指数平均值分别为1.50~1.54、0.85~1.00和4.12~4.68,表明呼伦湖DOM由陆源和自生源混合组成,具有明显的自生源特征;水质监测数据表明,2021年呼伦湖平水期、丰水期和枯水期水质均为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类,其中平水期和丰水期的BOD₅平均值高于枯水期,而平水期总有机碳平均浓度高于丰水期和枯水期;不同水期C2和C3的荧光强度均呈显著正相关,表明DOM中组分C2和C3的产生及来源具有一致性。

     

川西高原河流水体CDOM的光化学降解特性

川西高原部分河流溶解性有机碳(DOC)含量极高,因有色溶解性有机质(CDOM)具有独特的光学特性,其光降解特征与规律对于分析高寒区天然水体DOC动态及区域水-陆碳循环具有重要的环境意义.本文选取川西高原两种主要地貌类型的河流共5条,即高山峡谷区河流杂谷脑河、抚边河及岷江,丘状高原区河流白河、黑河,对河流水体CDOM三维荧光光谱(EEMs)与紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)采用平行因子分析(PARAFAC)与二维相关光谱(2D-COS)进行分析.结果表明:①白河和黑河CDOM的5 d降解率分别为64. 85%和63. 43%,光降解速率常数分别为0. 167 d-1和0. 173 d-1;抚边河CDOM浓度低(0. 71 m-1)光降解现象不明显,杂谷脑河和岷江CDOM光降解行为较为复杂;②在光降解过程中,除岷江外其余4条河流荧光溶解性有机质(FDOM)内源特征(FI)逐渐减弱,黑河和白河CDOM芳香性、疏水性特征(SUVA254和SUVA260)及腐殖化程度(HIXa)逐渐降低;③川西高原5条河流中FDOM组分均呈2类4个组分,即C1(275/310 nm,类酪氨酸)、C2 [280(250)/400 nm,UVA类腐殖质]和C3(255/440 nm,UVA类腐殖质)、C4[270(360)/492 nm,UVA类腐殖质],类腐殖质FDOM较易光降解;④5条河流中UVA类腐殖质FDOM(尤其是500 nm发射波段)光降解反应先于类酪氨酸物质;丘状高原河流中UVA类腐殖质FDOM对于光照的敏感度大于高山峡谷区河流;⑤白河的主成分分析中识别出了2个因子,解释了这些参数变化的87. 28%,反映了光降解过程对于CDOM特征、荧光组分等方面的影响.     

An investigation of changes in water quality throughout the drinking water production/distribution chain using toxicological and fluorescence analyses

Changes in water quality from source water to finished water and tap water at two conventional drinking water treatment plants(DWTPs) were monitored.Beside the routine water quality testing,Caenorhabditis elegans-based toxicity assays and the fluorescence excitation–emission matrices technique were also applied.Both DWTPs supplied drinking water that met government standards.Under current test conditions,both the investigated finished water and tap water samples exhibited stronger lethal,genotox...     

Microbial bioavailability of dissolved organic nitrogen (DON) in the sediments of Lake Shankou, Northeastern China

Dissolved organic nitrogen(DON)extracted from Lake Shankou sediments using KCl was isolated into hydrophobic and hydrophilic fractions.The bioavailabilities of the hydrophobic and hydrophilic fractions to three types of bacterial communities collected from sediments,activated sludge and compost products were examined.The DON recoveries obtained by DAX-8 and cation exchange resins treatment were 96.17% ± 1.58% and 98.14% ±0% for the samples obtained from N4 and N14 stations,respectively.After 25 days of incubation at 25°C,most DON(59% to 96%)was degraded.Hydrophilic DON exhibited a higher reduction rate than hydrophobic DON during the growth phase.Untreated wastewater from Changshuihe town was the main degradable DON source to station N4,and 93% of hydrophilic DON and 80% of hydrophobic DON were degraded.Station N14 received a large amount of refractory DON from forest soils and exhibited DON degradation rates of 82% and 71% for the hydrophilic and hydrophobic fractions,respectively.Amino acid contents and fluorescence intensities were also analyzed.Approximately 27% to 74% of amino acids were taken up by day 5,and their concentration gradually increased in the following days due to the decomposition of dissolved proteins.Parallel factor analysis resulted in identification of tryptophan-like proteins,tyrosine-like proteins and FA-like substances.During the growth phase,40%–51% of the tryptophan-like proteins were taken up by bacteria,and the accumulation of tyrosine-like proteins was attributed to the release of biotic substances.The concentration of the FA-like substances decreased due to microbial decomposition.