水体中溶解性有机质对有机污染物降解机制的研究进展

溶解性有机质(DOM)作为水体中普遍存在的天然光敏剂,具有促进光催化降解水体中污染物的潜能。该文首先概述DOM的来源特点、组成分类及其环境光化学特性,进而分析DOM对水体有机污染物光解的作用与机制研究现状,并提出今后该领域的研究趋势。     

水华期水体中DOM组成及其消毒副产物生成潜能

以太湖水华期原水为实验水样,初步研究水华期水体中溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的组成及其消毒副产物生成潜能(DisinfectionBy-Products Formation Potential,DBPFP).利用XAD-8大孔树脂,将水体中DOM分离为亲水性物质(Hydrophilic Substances,HIS)、疏水碱性物质(Hydrophobic Bases,HOB)、疏水酸性物质(Hydrophobic Acids,HOA)、疏水中性物质(HydrophobicNeutrals,HOB).4种DOM组分的溶解性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)浓度分布情况为:HIS最高为10.2mg/L,占原水DOC浓度的72.86%.不同DOM组分的DBPFP实验表明,HIS的三卤甲烷生成潜能(Trihalomethanes FormationPotential,THMFP)和卤乙酸生成潜能(Haloacetic Acids Formation Potential,HAAFP)分别占4种DOM消毒副产物生成潜能之和的63%和31.25%,为主要的消毒副产物前体物.由于HIS为水华期水体中DOM的主要组分,且具有DBPFP高、不易在水处理过程中去除的特点.因此进一步考查了不同氯化条件(氯化剂用量、氯化时间、水体pH值)对HIS氯化生成DBPs的影响.研究结果表明:DBPs生成量与氯化剂用量及氯化时间成正相关.pH对HIS氯化生成THMs和HAAs的影响并不相同.在实验所选取的pH范围之内,THMs生成量随pH的升高,呈逐渐增加的趋势,而HAAs产量却表现为先增加后减少.     

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。     

溶解性有机质对水体汞还原反应影响机制研究进展

汞是一种毒性很高的持久性污染物,可通过水生食物链中富集并进入人体.溶解性有机质(DOM)在水体汞(Hg2+)还原反应中起到重要作用.文章综述了近年来DOM对水体汞(Hg2+)还原反应影响的研究成果,主要对目前研究中尚存在争议及不足之处进行了探讨.     

浙江桂叶片凋落物DOM对土壤中PAHs解吸的影响

本文利用批次试验研究了浙江桂叶片凋落物溶解性有机质（DOM）对土壤中菲和芘的解吸动力学特征以及不同浓度的浙江桂叶片凋落物DOM对土壤中PAHs解吸的影响。结果表明,当浙江桂叶片凋落物DOM浓度为2055mg·L-1时,污染土壤中菲的解吸率在解吸6h出现最大值,而芘的解吸率在解吸2h时达到最大值。以解吸时间6h为基准,当DOM浓度较低时,土壤中菲和芘没有明显的解吸,随着DOM浓度的升高,土壤中菲和芘的解吸率也随之增大,在DOM浓度为8234.52mg·L-1时,土壤中菲和芘的最大解吸率为33%和25.32%。     

溶解性有机质降解作用对Cu结合特性的影响

天然水体中溶解性有机质(DOM)的降解作用对于DOM和重金属的相互作用具有显著影响。通过模拟紫外光照射条件和微生物降解条件,研究了这两种降解过程中DOM性状变化及对重金属Cu形态的影响。结果表明:在紫外光照射条件下,Cu的存在会促进紫外光对DOM的降解,而且自由态Cu的含量快速降低,然后又出现上升趋势;而在微生物降解条件下Cu会抑制DOM的降解,而自由态Cu的含量一直呈现为缓慢的降低趋势。分析原因可能是,紫外光照条件下,Cu离子起到了传递电子的作用,而避光条件下,Cu抑制了微生物的生长。     

水源水体溶解性机物(DOM)三维荧光特性研究

本文采用三维荧光光谱法对某城市几个水源水库表层水体DOM进行了研究,研究结果表明:不同水源水库表层水体DOM表现出不同荧光特性,溶解性有机物种类主要以富里酸为主(包括紫外区和可见区)。因此,如何控制和降低水源水体富里酸含量,提高水厂净水工艺对富里酸的去除效率是保证饮用水水质的关键所在之一。     

促性腺激素释放激素类似物/地欧酮对长臀血清雌二醇和睾酮质量浓度的影响

采用放射免疫测定技术,对长臀鮠(Cranoglanis bouderius)在不同的性腺发育时期的血清雌二醇(E2)和睾酮(T)质量浓度变动,以及注射促性腺激素释放激素类似物(GnRH-A)/地欧酮(DOM)后的血清E2和T质量浓度变动进行了研究。结果表明:血清E2质量浓度在雌鱼的性腺发育期明显升高,在性腺成熟期开始下降,性腺退化期降到最低;血清E2质量浓度在雄鱼的性腺发育过程中缓慢升高,并持续保持较低质量浓度,到性腺退化期略有升高。血清T质量浓度在雌雄鱼的变化情况相似,性腺发育期明显升高,而在性腺成熟期开始降低,到退化期降到最低。注射GnRH-A能显著提高性腺处于不同发育时期的雌鱼的血清E2质量浓度和雄鱼的血清T质量浓度,注射多巴胺拮抗剂地欧酮(DOM)对血清E2和T质量浓度没有影响,但是GnRH-A和DOM联合注射能使雌雄鱼血清E2和T质量浓度提高,在性腺发育期尤为明显,这和GnRH-A DOM促进血清GTH水平提高相一致。     

黑土对冻融有机质的吸附作用

用批次实验方法研究黑土对冻融溶解性有机质（DOM, 来源于秸秆和污泥）的吸附作用. 结果表明, 在DOM平衡质量浓度范围内, 多数情况下DOM不仅
未被黑土吸附, 反而促进黑土有机质的解吸释放. 与未冻融DOM相比, 冻融DOM对黑土有机质的解吸释放作用更强. 冻融DOM对黑土有机质的解吸释放作用受体系pH值、 离子强度和离子类型影响较大: DOM对黑土有机质的解吸作用随pH值的增加和离子强度的降低而增加; 当离子类型为二价阳离子Ca²⁺时, DOM对黑土有机质的解吸作用大于离子类型为一价阳离子的情形; 在不同阴离子条件下, DOM对黑土有机质的解吸作用为Cl^->SO^2-₄>NO^-_3.     

响应面法研究磺胺氯哒嗪在海水中的光解动力学

光化学转化是抗生素类污染物在表层水体的主要降解途径,且受水体中多种溶解性组分的影响.目前许多研究主要针对单一组分对抗生素光降解的影响,鲜有研究报道多溶解性组分共存对抗生素光降解的影响.本研究选取海水中经常检测出的磺胺氯哒嗪作为研究对象,采用响应面法(RSM)研究海水环境中代表性溶解性物质,溶解性有机质(DOM)、NO_3~-、Cl~-和Br~-的复合作用对磺胺氯哒嗪光解动力学的影响.通过RSM中的中心组合实验模块,并在P 0.05显著水平条件下对数据进行二次方程式拟合.结果表明在,DOM、NO_3~-、Cl~-和DOM-DOM相互作用是影响磺胺氯哒嗪光解的显著性因素.DOM抑制磺胺氯哒嗪光解,而NO_3~-、Cl~-和DOM-DOM相互作用则对磺胺氯哒嗪光解起到促进作用.     

无机盐和有机物对纳滤膜除砷效率的研究

采用纳滤膜(NF90,NF270,HL)低压错流过滤含砷水,研究一价、二价无机离子和溶解性天然有机物(dissolved organic matter,DOM)对纳滤膜去除水中五价砷(As(Ⅴ))的影响.研究结果表明,原水中无机盐使纳滤膜通量下降,且无机盐浓度增加,通量下降量增大.无机离子的存在导致纳滤膜除砷效率降低,但随着无机离子浓度的增加,砷的去除效率呈现出升高的趋势.天然有机物对纳滤膜除砷效率也有很大的影响,有机物能与砷缔合,且有机物在膜表面形成的凝聚层直接影响纳滤膜对砷的去除效果.     

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…     

渗滤液生化出水DOM在深度混凝过程中的去除特征

采用3种高新絮凝剂, 对采集自垃圾填埋场渗滤液处理工艺生化单元出水的样品进行3个阶段的深度混凝处理。采用紫外–可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)和电喷雾傅里叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)对3个阶段的样品中溶解有机物(DOM)进行表征, 以此来探究DOM在混凝过程中的去除转化特征。UV-Vis光谱分析结果表明, 经过混凝处理, 水中小分子物质的比例增大, 腐殖化程度降低, 缩合度降低。EEM分析结果表明, 经过混凝处理后, 类蛋白质和类腐殖酸物质的去除效果十分显著。FT-ICR MS分析结果表明, 在不同的混凝阶段, 絮凝剂去除的DOM有较强的选择性。最终出水残留的DOM主要是一些分子量较小、含有大量杂原子、具有较低不饱和度、O/C <0.3和H/C>1.5的物质。     

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(tyrosine-like, TYRLF)、类色氨酸(tryptophan-like, TRPLF)、微生物源类腐殖质(microbial humic-like, MHLF)和陆源类腐殖质(humic-like, HLF)4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...     

水体疏水性有机污染物的形态和生物有效性?

水体疏水性有机污染物的形态和生物有效性是当前环境领域研究的重点和热点之一.本文概括了水体疏水性有机污染物的存在形态,将其分为自由溶解态、溶解性有机质结合态和颗粒物结合态,并提出可根据有机质的相对分子质量和结构组成以及颗粒物的粒径和组成进一步细分.总结了水体有机污染物生物有效性的研究方法,包括化学方法和生物方法.分析了各种存在形态污染物生物有效性的研究进展,最后探讨了水体有机污染物形态和生物有效性的影响因素,并提出研究展望.     

Variable ageing and storage of dissolved organic components in the open ocean

Seawater dissolved organic matter (DOM) is the largest reservoir of exchangeable organic carbon in the ocean, comparable in quantity to atmospheric carbon dioxide. The composition, turnover times and fate of all but a few planktonic constituents of this material are, however, largely unknown. Models of ocean carbon cycling are thus limited by the need for information on temporal scales of carbon storage in DOM subcomponents, produced via the 'biological pump', relative to their recycling by bacteria. Here we show that carbohydrate- and protein-like substances in the open Atlantic and Pacific oceans, though often significantly aged, comprise younger fractions of the DOM, whereas dissolved lipophilic material exhibits up to approximately 90 per cent fossil character. In contrast to the millennial mean ages of DOM observed throughout the water column, weighted mean turnover times of DOM in the surface ocean are only decadal in magnitude. An observed size-age continuum further demonstrates that small dissolved molecules are the most highly aged forms of organic matter, cycling much more slowly than larger, younger dissolved and particulate precursors, and directly links oceanic organic matter age and size with reactivity.     

Efficient export of carbon to the deep ocean through dissolved organic matter

Oceanic dissolved organic carbon (DOC) constitutes one of the largest pools of reduced carbon in the biosphere. Estimated DOC export from the surface ocean represents 20% of total organic carbon flux to the deep ocean, which constitutes a primary control on atmospheric carbon dioxide levels. DOC is the carbon component of dissolved organic matter (DOM) and an accurate quantification of DOM pools, fluxes and their controls is therefore critical to understanding oceanic carbon cycling. DOC export is directly coupled with dissolved organic nitrogen and phosphorus export. However, the C:N:P stoichiometry (by atoms) of DOM dynamics is poorly understood. Here we study the stoichiometry of the DOM pool and of DOM decomposition in continental shelf, continental slope and central ocean gyre environments. We find that DOM is remineralized and produced with a C:N:P stoichiometry of 199:20:1 that is substantially lower than for bulk pools (typically >775:54:1), but greater than for particulate organic matter (106:16:1--the Redfield ratio). Thus for a given mass of new N and P introduced into surface water, more DOC can be exported than would occur at the Redfield ratio. This may contribute to the excess respiration estimated to occur in the interior ocean. Our results place an explicit constraint on global carbon export and elemental balance via advective pathways.