基于平行因子法分析湖泊沉积物间隙水中DOM的三维荧光光谱

采用平行因子法对湖北省内31个湖泊沉积物间隙水DOM的三维荧光光谱进行分析,并对DOM荧光组分进行了聚类分析,以研究湖泊沉积物间隙水DOM是否有按流域聚类现象.结果表明:(1)所有样品荧光光谱形状及峰位置基本相似,主要为类腐殖质荧光峰和类蛋白荧光峰,但是荧光峰的位置存在偏移和重叠现象;(2)用平行因子法将荧光光谱分成5个独立的成分,分别为类富里酸、类胡敏酸、类色氨酸和类酪氨酸,以及受类酪氨酸和类富里酸之间相互作用影响而被分离出来的另一种类富里酸;(3)荧光成分相对含量分析中,类富里酸总含量高于类胡敏酸和类蛋白,成为所研究湖泊沉积物中较为活跃的有机酸;(4)从聚类结果看,湖北省内湖泊沉积物间隙水中的DOM荧光组分差异不明显,只存在小范围的流域差异性.     

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.     

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。     

沣河洪水过程溶解有机物的荧光特征及来源分析研究

利用三维荧光光谱技术对陕西西安境内的沣河秦渡镇水文站和高桥水文站的暴雨期间洪水过程的溶解有机物进行研究,讨论了荧光溶解有机物的来源、组成、分子结构等特征.结果表明强降水带来了更多荧光溶解有机物,表现为冲刷效应,洪水过程河流溶解有机物的荧光峰主要以代表陆源有机物的类富里酸荧光为主,类蛋白荧光较弱或没有检测出,表明人为污染影响较小.结构特征为腐化程度高、芳香性大,以大分子的有机物为主.春季首次强降水冲刷的有机物结构成分较为复杂,点源污染稀释作用和水库泄洪作用对洪水过程有机物的浓度、组成、结构等变化特征也有很大影响.     

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.     

生化-物化法处理渗滤液溶解性有机物光谱特征

为了研究垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)在生化-物化组合工艺处理过程中的降解特性,采用XAD-8和XAD-4树脂将DOM分成五种组分,并结合紫外和荧光光谱对DOM及其组分降解变化进行探讨.研究表明,组合工艺能有效降低渗滤液中DOM,溶解性有机碳(DOC)去除率达99.64％,其各组分去除率在99.48％～99.73％...     

工业废水生化处理过程中SMP特性研究

为优化缺氧/好氧(A/O)法工业污水处理工艺,提高出水水质,对处理流程中水中可溶性有机物变化规律进行了深入研究。利用紫外吸收光谱、三维荧光光谱联合区域面积积分方法(FRI)解读A/O工艺过程中,溶解性微生物代谢产物(SMP)的荧光特性,分析了FRI值与COD,NH_4~+-N的相关性及SMP组成与有机质的转移代谢规律。结果表明,三维荧光的Ⅰ区、Ⅱ区与COD,NH_4~+-N浓度皮尔森相关系数均达到0.97以上;类腐殖质与类蛋白物质是该工艺SMP的主要荧光成分,类腐殖质在好氧段稳定在40×10~6 au·nm~2,其在该A/O工艺出水未能完全去除;类蛋白物质所占总荧光比例由最初的25.43%降低到2%以下,在缺氧段被大量去除。本研究可快速监测水中COD和有机物大类组分比例,为优化A/O工艺参数提供技术依据。     

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。     

氯化和UVC灭活铜绿微囊藻的机理

采用荧光光谱矩阵(EEM)法探讨了铜绿微囊藻胞内外溶解性有机物的荧光特征,并结合蓝藻生化指标(总蛋白含量、藻蓝蛋白含量、叶绿素a含量以及藻毒素( MCLR)含量）研究了氯化和短波紫外线照射(UVC)处理铜绿微囊藻的机理.结果表明,与铜绿微囊藻相关的EEM荧光物质主要有类蛋白质物质（位于峰A和B）与类腐殖质物质（位于峰C...     

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。     

再生水地下回灌去除溶解性有机物的三维荧光光谱分析

为了识别再生水人工地下回灌过程中所去除溶解性有机物(DOM)的类型和含量,利用"臭氧+砂滤+井灌"的再生水回灌系统,进行DOM三维荧光光谱(three-dimen-sional excitation/emission matrix,3DEEM)分析。结果表明:臭氧和砂滤使再生水中腐殖质类有机物的荧光光谱峰强度显著降低;再生水进入含水层后,48.71%的DOM被氧化去除;沿含水层继续运移,逐渐转化为还原环境,厌氧微生物为了维持其新陈代谢活性,将大分子DOM厌氧转化为小分子DOM。利用臭氧氧化作用和含水层降解作用,可有效地去除再生水中DOM。     

黔江区小南海湖水不同季节的磷形态分布特征

为研究小南海不同区域表层湖水中磷形态含量、磷形态分布及季节变化特征,分别于2013年8月(丰水期)、12月(平水期)和2014年2月(枯水期)连续监测小南海湖水中不同磷形态含量与水质参数之间的相关性和湖水综合营养状态进行详细分析。研究结果表明:小南海湖水在不同季节的总磷(TP)都以溶解态(DTP)为主要存在形式,溶解态(DTP)以DP为主要组成成分,TP和DTP含量均呈现枯水期>丰水期>平水期的季节变化特征,DP含量呈现丰水期>平水期>枯水期的季节变化特征。小南海湖水中PP形态磷与电导率和DO呈极显著正相关,DP形态磷与p H呈极显著正相关,其余形态磷和现场测定参数无显著相关性。小南海湖水5号点位区域TP的浓度呈增长趋势,小南海湖水为中营养状态,总体水质较为良好。     

天津大沽排污河及大沽沙航道水体中CDOM光谱分析

应用紫外–可见吸收光谱、三维荧光光谱对大沽排污河及大沽沙航道水体中有色溶解有机物(CDOM)的空间分布、组成、来源进行了分析.结果显示吸收系数a_(355)变化范围为1.73~23.62,m~(-1),CDOM丰度空间分布为大沽排污河下游最高,上游次之,大沽沙航道最低,表明大沽排污河下游水体有机污染负荷最大.CDOM荧光物质包括类蛋白质(T1、T2)和类腐殖质(A、C、M)两类组分,以类蛋白质组分的百分比最高,但相关性分析表明类腐殖质组分与CDOM的吸收相关性更好.A峰和C峰对应的最大发射波长及紫外–可见吸收光谱参数E253/203结果显示,大沽排污河下游水体CDOM芳香性较高,且芳香环取代基中含有较多的羟基、羰基、羧基、酯基.荧光指数HIXb显示大沽排污河下游水体CDOM来源以陆源输入(工业废水)为主,而排污河上游及航道水体CDOM主要由生物活动产生.     

通过DOM的光谱特性对长江源头典型高原深水湖泊进行评价

天然溶解有机质（dissolved organic matter, DOM）研究在水体生态环境系统的修复研究中扮演着重要的角色，是近年来水环境研究领域的一个热点和难点。目前，紫外―可见光谱和分子荧光光谱在天然溶解有机质是表征天然溶解有机质的重要有效的手段，也是研究天然溶解有机质的主要手段。红枫湖为贵阳市5 个主要饮用水源地之一，对贵阳市社会发展具有重要作用。采用紫外―可见光谱和分子荧光光谱相结合的研究方法，对采自红枫湖中10个点的水样中天然溶解有机质的光谱特性研究。研究结果表明，红枫湖水体光谱特征主要表现为紫外―可见吸光值参数 E3/E4的变化范围是1.70~8.77。除后五火电厂外，水下10 m比水下5 m的 E3/E4 值要高。此外，荧光指数 f 450/500 的变化范围是1.38~1.52。初步认为红枫湖目前的主要有机物污染是陆源性的。后五火电厂，北湖湖心和张官三点水样的光谱特征与其他地方不同。同时还表明溶解有机质的腐殖化程度与水深具有一定的相关性。     

淮北临涣采煤沉陷区水域水体污染源解析

在采煤沉陷区水资源管理与污染控制研究过程中,水质特征的分析与评价具有重要意义.选择淮北临涣采煤沉陷水域5个功能区(A、B、C、D、E区)作为研究对象,应用综合水质标识指数法对其2014年丰水期、枯水期水污染特征进行了分析和评价,并利用主成分分析法对研究区污染源进行了分析.结果表明:(1)主要污染物为总氮、总磷、重铬酸盐指数,水体具有富营养化风险;(2)不同功能区的综合水质评价结果显示,丰水期:E区(4.240 9)D区(4.130 9)C区(4.040 9)B区(3.940 9)A区(3.630 9),枯水期:E区(4.330 9)=D区(4.330 9)C区(4.020 9)B区(3.920 9)A区(3.620 9);(3)污染源分析结果表明,污染源主要来自居民生活、工业、煤矿和农业生产,从丰水期到枯水期,污染源基本呈现从点源向非点源过渡的规律.     

不同水期嘉陵江北温泉段表水中COD的变化特征

为进一步了解河流表水中化学需氧量(COD)在丰、平、枯3个水期的变化特征,于2011年7月-2012年3月连续监测了嘉陵江北温泉段水中的COD含量,分析了COD与水质参数之间的相关关系.结果表明,嘉陵江北温泉段表水中COD随水期呈现明显的变化,大小顺序表现为丰水期、平水期和枯水期,由面源污染带入的有机污染比较严重.同步监测的水质参数也随水期呈现明显的变化,温度(T)和pH变化大小顺序表现为丰水期、平水期和枯水期,溶解氧(DO)由小到大为丰水期,平水期和枯水期,氧化还原电位(Eh)由小到大为丰水期、枯水期和平水期.Pearson相关分析发现,COD与水温和DO分别呈极显著的正相关和极显著的负相关关系,而与pH和Eh分别呈微弱的正相关和负相关关系.     

城市污水处理厂出水的三维荧光指纹特征研究

传统表征有机物含量的水质参量如化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）等只能表示总量,无法展示有机物成分．荧光光谱可以作为一种新型的水质表示方法,它像指纹一样与水样一一对应,被称为水质荧光指纹．本研究采用三维荧光光谱（EEM）技术研究了城市污水荧光指纹特征．研究结果表明污水处理厂排水在Ex／EM320／400nm附近有明显的可见富里酸荧光峰,在EX／EM：272／303nm,220／301nm处具有2个明显色氨酸荧光峰,色氨酸荧光峰强度远远高于出水水样．而受纳水域在320／400nm附近没有明显的可见富里酸荧光峰．在EX／EM：272／303nm,220／301nm处色氨酸荧光峰强度远远高于出水水样．     

干旱区垃圾渗滤液中溶解性有机质与PAEs相互作用的光谱研究

本文利用UV-vis、3DEEM、PARAFAC和荧光发射光谱探究了干旱区垃圾渗滤液溶解性有机质（DOM）与邻苯二甲酸酯（PAEs）之间的相互作用及机理。结果表明：（1）渗滤液DOM主要成分为富里酸类物质（FA）、腐殖酸类物质（HA）和类蛋白物质。（2）渗滤液DOM与PAEs之间存在强烈的相互作用,渗滤液DOM与PAEs的结合改变了渗滤液DOM的微结构和环境。（3）DEHP与渗滤液DOM各组分的结合能力要强于DBP;类蛋白物质与PAEs的结合能力强于类腐殖质物质;PAEs-FA的结合能力强于PAEs-HA。（4）PAEs对渗滤液DOM各组分荧光猝灭属于静态猝灭过程。渗滤液DOM各组分与PAEs结合的主要作用力是疏水作用、范德华力和氢键,并存在静电作用,且低温更有利于它们的结合。     

赤水河上游水质时空特征分析及其污染源解析

选取赤水河上游流域5个监测断面开展2010—2012年丰水期(7月份)、平水期(10月份)、枯水期(1月份)的水质时空分析,并借助单因子水质标识指数法和多元统计分析方法识别水质时空分布特征,并对其进行污染源解析,为赤水河上游流域管理提供一定的理论依据.结果表明:1)赤水河上游流域丰水期、枯水期、平水期水质结果差异并不明显.2)茅台站污染最严重,其NH_4~+-N和粪大肠菌群水质指标均超出水环境功能区要求,其余各监测断面水质指标均达标.3)选取丰水期进行污染源解析,其主要污染源为农田径流面源污染,其次是煤矿源和白酒工业源污染,主要污染物有高锰酸盐指数、粪大肠菌群、BOD_5和COD_(Cr).研究可为赤水河上游水环境治理制定针对性措施并提供决策依据.建议流域发展高效生态农业,提高污水处理率,并重视白酒生产厂排出的污水对水质的影响.     

潜流人工湿地对污水厂尾水中有机物去除效果

采用凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱(EEM)分析技术,研究了两种基质水平潜流人工湿地对城镇污水处理厂尾水中有机物的去除特征.结果表明:尾水经过人工湿地系统处理后,水中溶解性有机物(DOM)重均分子质量Mw均有明显降低;进水中表征出四类溶解性有机物,即色氨酸类芳香族蛋白质、溶解性微生物代谢产物、可见类富里酸、紫外类富里酸物质,经过人工湿地净化处理后相对荧光强度均有不同程度的降低;人工湿地对化学性质较为稳定、难以分解、不易被生物利用的类腐殖质有较好的去除效果.陶粒基质湿地水平潜流人工湿地对有机污染物向低碳小分子转化更为彻底,对污水处理厂尾水中有机污染物的去除效果更好.