微山湖(下级湖)中溶解性有机质(DOM)的降解实验研究

利用微山湖原状水样,模拟光降解和微生物降解两种方式作用下,探讨溶解性有机质(DOM)的降解过程和不同的降解特性。结果显示,DOM的去除率和氨氮的浓度以及活性磷酸盐(SRP)的浓度存在显著正相关关系;同时利用三维荧光光谱研究了微山湖水体中的DOM的荧光光谱特性,微山湖水体DOM的三维荧光光谱图中出现了4个明显的荧光峰,分别为:类蛋白(B)、(D)峰,紫外富里酸(A)峰及可见光富里酸(C)峰。通过设置不同的光照条件(紫外光照、可见光照、避光)研究DOM降解过程,对比发现,紫外光照降解DOM最为彻底,其次为避光条件,最后为可见光条件;而就各种组分来看,类蛋白物质较容易被降解,尤其是芳环氨基酸结构的蛋白类物质最容易被降解,而大分子的富里酸物质较难被降解。     

百花湖沉积物孔隙水中溶解有机质的光谱特性

运用紫外-可见吸收光谱法和分子荧光光谱法对云贵高原水库之一的百花湖中的天然溶解有机质(DOM)进行研究.试验显示百花湖沉积物孔隙水DOM的荧光指数处于1.43～1.76之间,从总体而言f450/f500值更接近于1.5;百花湖孔隙水DOM的R3/E4值范围在2-5之间,绝大多数在2～3之间,现位于水流上游2、3号点以及中游的5号点的E3/E4值最大;对沉积物孔隙水DOM在254 nm和280 nm处吸光度值的分布特征进行研究,推断出溶解有机碳(DOC)浓度从大到小的采样点依次是8＞6＞1＞7＞5＞10＞9＞4＞3＞2;百花湖沉积物孔隙水DOM的3D-EEM均出现4个明显的荧光峰,峰A和C为类紫外区和可见光腐殖酸荧光,峰B和D为类富里酸荧光;荧光峰强度除个别样品外大体上随着沉积深度的增加,荧光峰强度呈上升趋势;百花湖的r(A/C)值在0.57～0.71之间,r(D/B)值在0.66～0.92之间,与r(A/C)比较接近,且均随着沉积物深度而下降,所以百花湖沉积物孔隙水中r(D/B)与r(A/C)值之间有着一定的相关性.结果表明百花湖沉积物孔隙水DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入,沉积物间隙水的DOM的富里酸与腐殖酸物质可能有相同的来源,或者两者结构有特殊关系;百花湖长期主要受到点源污染而非面源污染,而且在过去很长一段时间和现在工业发展的时期污染源的地点和程度有所不同,污染源发生了转移.     

孝义河枯、丰水期溶解有机物(DOM)的光谱特征

采用紫外-可见光谱和激发-发射矩阵光谱与平行因子分析相结合的方法，研究了孝义河溶解有机物(DOM)光谱特征和荧光成分的时空变化，分析了DOM与水质参数的关系.结果表明：枯水期发色团溶解有机物(CDOM)浓度、芳香性、分子相对质量和光化学反应活性显著高于丰水期(P<0.01),丰水期的腐殖化程度高于枯水期；模型共检出3种类腐殖质组分(C1,C2和C3)和1种类蛋白组分(C4),枯水期腐殖质成分和类蛋白成分来源于流域点源排放，丰水期蛋白质成分来源于点源，腐殖质成分受点源和面源共同影响；荧光溶解有机物(FDOM)组分与水质参数的相关性和回归分析表明其对关键水质指标(化学需氧量，COD)具有良好的预测能力.因此，DOM的紫外光谱参数和荧光组分可用于快速水质监测和污染源指示.     

基于 PARAFAC 分析的西藏昌都大骨节病地区水体腐殖质性质研究

基于荧光平行因子分析法(PARAFAC), 对西藏昌都大骨节病病区与非病区饮水及沉积物中腐殖质进行研究。腐殖质总有机碳含量在病区和非病区样本间未表现显著差异。PARAFAC识别出5个荧光成分:成分1为类氧化醌, 成分2为类色氨酸, 成分3为陆地源类腐殖质, 成分4为类还原醌, 成分5为类酪氨酸。病区水中富里酸(FA)的成分1 (p<0.10)、成分4 (p<0.05)以及水中胡敏酸(HA)的成分4 (p<0.10)等类醌成分含量高于非病区, 并且存在显著差异。对比水中腐殖质醌氧化还原系统在病区和非病区之间的差异, 发现还原醌形态的差异大于氧化醌形态, FA醌系统的差异大于HA醌系统。虽然HA中还原醌含量较高, 但HA在水中的碳含量很低, 对大骨节病影响较弱, 在病区与非病区之间差异较小。沉积物中腐殖质还原醌含量较高, 且与水中腐殖质存在一定的相互转化关系, 但在病区和非病区之间未表现显著差异。深入了解腐殖质不同组分以及醌的不同氧化还原形态在病区与非病区之间的差异, 对病区改水工程有重要意义。     

添加有机肥对滨海盐渍土壤溶解性有机碳特征的影响

【目的】研究添加有机肥对滨海盐渍土壤溶解性有机碳(DOC)的影响,探究土壤DOC的组分来源以及滨海盐渍土壤碳库的稳定性,为改良滨海盐渍土并发挥其碳汇效应提供依据。【方法】以江苏大丰滨海两种不同盐分的盐渍土壤为研究对象,利用紫外-可见光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析法,分析添加牛粪有机肥后两种盐渍土壤中DOC含量及紫外-可见光谱、三维荧光光谱特征的动态变化。【结果】添加有机肥的土壤DOC含量显著增加,且有机肥的添加提高了土壤DOC的腐殖化程度,试验第15天和第60天时高盐土壤DOC的腐殖化程度更高,土壤中DOC主要来源于添加的有机肥。三维荧光光谱特征显示,添加有机肥后土壤DOC中类富里酸峰较为明显。平行因子分析法将土壤DOC分为4个荧光组分:C1为外源类短波类腐殖质组分(紫外光区为类富里酸、海洋类富里酸),C2为外源类腐殖质组分(紫外光区、可见光区均为类富里酸),C3为内源类蛋白质组分(类络氨酸、类色氨酸),C4为内源类蛋白质组分(类络氨酸),随时间的变化各组分的占比也表现出不同的情况。【结论】滨海两种盐渍土壤添加牛粪有机肥后,土壤中DOC的含量、类腐殖质组分占比及腐质化程度均显著提高,类络氨酸组分的占比显著降低(P<0.05)。添加有机肥有利于盐渍土壤中活性碳库的稳定,但由于影响DOC的因素众多,不同的盐渍土壤表现情况各异。     

山仔水库间隙水不同分子质量CDOM来源及分布规律

选择福州山仔水库沉积物间隙水中不同分子质量的有色溶解性有机质(CDOM)为研究对象,基于吸收和荧光光谱并结合平行因子分析法(PARAFAC),研究水库沉积物间隙水中不同分子质量CDOM的来源和分布规律.结果表明,间隙水中不同分子质量CDOM的分布规律与总量的分布总体一致.沉积物间隙水中CDOM的主要成分是腐殖化程度中等的陆源可见光富里酸.水面开阔的库区有利于陆源有机质沉降到库底并释放到间隙水中.库区间隙水中CDOM总量大小依次为水库中游坝前水库上游.水库开阔区域对分子质量5~10 ku CDOM的截留效应显著,导致坝前沉积物间隙水中该分子质量级别的CDOM含量相对较低.     

废水生物处理反应器出水的三维荧光光谱解析

利用平行因子法结合三维荧光光谱法,分析了废水生物处理反应器中微生物产生的四种荧光物质：色氨酸、酪氨酸、维生素B6和辅酶NADH,在此基础上成功解析了以乙酸钠为底物的好氧生物反应器出水和高温厌氧产氢反应器的出水．试验结果表明四种荧光物质的浓度与测试结果具有很好的相关性．好氧反应器的出水中以蛋白、类富里酸物质以及类胡敏酸物质为主,而高温厌氧反应器的出水中则富含蛋白、辅酶NADH和核黄素．该研究提供了一种简便、快速且不需外加试剂的监测废水生物处理反应器出水的方法．     

雨水中溶解有机质的光谱学研究

利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光激发-发射矩阵光谱(EEMs)技术研究了广州市番禺区大学城雨水中溶解有机质(DOM)的吸收和荧光等光谱特性.结果表明:不同气候特征的雨水DOM的吸收光谱随波长增加呈指数衰减,UV-Vis光谱的斜率指数S的变化表明不同季节DOM的相对分子量不同:夏季DOM平均相对分子量较高,而春季和冬季DOM相对分子量相对较低.雨水中DOM的EEMs光谱表明样品中存在3个类腐殖质峰:紫外类腐殖质峰A、海洋类腐殖质峰M和类蛋白(色氨酸)峰T,其中紫外类腐殖质峰A在雨水DOM中占主导作用.另外腐殖化指数(HIX)表明冬季雨水样品的腐殖化程度较高.     

基于光谱学的溶解性有机物与重金属作用机理研究

采用三维荧光光谱、平行因子分析、同步荧光光谱、二维相关光谱相结合的方法,对养殖废水中溶解性有机物与Cu(Ⅱ)络合机理进行研究。结果表明:与Cu(Ⅱ)络合后,溶解性有机物中多糖和蛋白质质量浓度分别从24.1、 19.2 mg/L下降到17.5、 2.35 mg/L;溶解性有机物中主要荧光组分分别为蛋白质类物质、富里酸与腐殖酸类物质;溶解性有机物与Cu(Ⅱ)反应后,不同荧光区域均表现出不同程度的荧光猝灭,并且荧光猝灭发生的顺序为富里酸与腐殖及类物质、蛋白质类物质。     

用主成份-聚类分析方法研究河水、沉积物和土壤腐植酸红外光谱的特征与差异

测定了采用自黑龙江、黄河和长江河水、沉积物及流域土壤中的腐殖酸的富里叶红外谱图。用主成份分析和聚类分析方法研究了它们的特征和差异。根据12个主要吸收峰相对强度的主成份分析结果,可将方差分量的主体部分归入前两个主成份:其一代表含氧官能团在分子骨架上的取代,另一个则表现了样品中酮醛羰基的相对丰度。可以根据实测谱和积分谱,用聚类分析方法将不同种类(胡敏酸和富里酸)以及不同起源(水生、沉积物和土壤)样品红外谱图区分开来。     

冻融条件下溶解性有机物在冰-水-沉积物体系中的迁移

通过设置室内控制实验,测定冻融过程中冰水两相的三维荧光光谱（EEMs）、SUVA254、TN、TP、DOC,并对三维荧光特征指数、SUVA254、TN、TP、DOC进行相关性分析。结果表明,冻结过程中水相的三维荧光光谱中类色氨酸峰A、类酪氨酸峰B、类腐殖酸峰C的荧光强度增强,TN、TP质量浓度增加至原水样的1.47、1.13倍。说明在冻结过程中由于冷冻浓缩效应,类色氨酸、类酪氨酸、类腐殖酸三类溶解性有机物、TN、TP由冰相向水相迁移。随着冰相体积的增加,三类溶解性有机物、TN、TP向沉积物迁移,并在溶解过程中,由沉积物向水体释放。通过测定冻融条件下冰水两相中BPA、E2、EE2的质量浓度发现,在冻结过程中BPA、E2、EE2向水相中迁移,结合相关性分析结果说明芳香族物质更易向水相中迁移。     

Three-dimensional fluorescence spectral characteristics of dissolved organic carbon in cave drip waters and their responses to environment changes: Four cave systems as an example in Guizhou Province,China

Understanding the responses of fluorescence spectral characteristics of cave drip waters to modern environment and climate changes is key to the reconstructions of environmental and climatic changes using fluorescence spectral characteristics of speleothems. The fluorescence spectral characteristics of dissolved organic carbon （DOC） in four active cave systems were analyzed with a three-dimensional （3D） fluorescence spectral analysis method. We found that the fluorescence types of DOC were mainly of fulvic-like and protein-like fluorescences, both in soil waters and cave drip waters. The intensity of fulvic-like fluorescence was positively correlated with the concentrations of DOC, suggesting that the DOC of cave drip waters was derived from the overlying soil layer of a cave system. Compared with the other cave systems, the variation range of the excitation and emission wavelengths for fulvic-like fluorescence of cave drip waters in Liangfeng cave system that had forest vegetation was smaller and the excitation wavelength was longer, while its fluorescence intensity varied significantly. By contrast, the excitation and emission wavelengths and fluorescence intensity for that in Jiangjun cave system that had a scrub and tussock vegetation showed the most significant variation, while its excitation wavelength was shorter. This implies that the variation of vegetation overlying a cave appears to be a factor affecting the fluorescence spectral characteristics of cave drip waters.     

Relationship between fluorescence characteristics and molecular weight distribution of natural dissolved organic matter in Lake Hongfeng and Lake Baihua, China

Dissolved organic matter (DOM) in natural waters is a mixture of organic compounds with complicated chemical composition and structure, originating from animal and plant debris in soils and aquatic environ- ments. It is well known that DOM usually consist…     

阶梯式景观河流夏季溶解性有机质构成与分布

溶解性有机质（dissolved organic matter,DOM）构成复杂,是河流生物地球化学循环中重要的组成部分,对水环境状况有很好的指示作用。为研究基于同步荧光光谱（synchronous fluorescence spectrum,SFS）的城市河流DOM含量与构成变化与水环境参数的相互作用关系,以阶梯式城市景观河流为研究对象,采用荧光区域积分、冗余分析（redundancy analysis,RDA）、二维相关分析（two-dimensional correlation spectroscopy,2D-COS）和主成分分析（principal component analysis,PCA）对SFS及水环境参数进行解析。将SFS光谱划分为类酪氨酸（TYRLF）、类色氨酸（TRPLF）、微生物源类腐殖质（MHLF）和陆源类腐殖质（HLF）四个荧光积分区域,提出SFS区域积分校正因子算法以提高SFS的半定量分析的准确性。结果表明：阶梯式景观河流夏季水体中DOM以生物源（TYRLF、TRPLF和MHLF）组分为主（>80%）;SFS-RDA表明环境参数对DOM构成有显著影响,水面覆盖率（Cover）与类腐殖质组分的占比呈正相关;SFS-2D-COS表明类蛋白组分（TYRLF和TRPLF）与类腐殖质组分（MHLF和HLF）变化趋势相反,水体中DOM组分变化顺序为：TYRLF> TRPLF> HLF> MHLF;SFS-PCA将水体DOM按结构特性进行了划分,实现了基于SFS的水体DOM快速归类定性分析。     

Dynamics of sediment resuspension and the conceptual schema of nutrient release in the large shallow Lake Taihu,China

On the basis of investigations in situ, it was found that mass exchange on the water-sediment interface occurred chiefly on the superficial sediment within 5-10 cm. The spatial physicochemical character of sediment was distributed uniformly. The observation of lake currents and waves indicated that the dynamic sources, which act on the interface of water and sediment, came mainly from waves under strong wind forcing, while the critical shear stresses     

三维荧光分析O3和UV-C处理铜绿微囊藻过程

采用三维荧光色谱(EEM)研究O3和UV-C处理铜绿微囊藻(Microcystic Aeruginosa)过程中胞外溶解性有机物(EDOM)及胞内溶解性有机物(IDOM)的荧光特性变化,并对其进行定性和定量分析。研究结果表明:未处理的铜绿微囊藻的胞外荧光物质以类蛋白质物质为主,胞内以类蛋白质和类氨基酸物质为主;定量分析采用区域积分方法,经过处理之后,胞内、外类蛋白质峰和类腐殖质峰强度均有变化,不同氧化剂处理过程中各个特征荧光峰的变化趋势不同,存在不同的反应机理,其中,中等强度UV-C对藻类荧光有机物降解效果显著,低浓度的O3对藻类荧光有机物降解效果不佳。