黄浦江水中卤乙酸前体物的荧光光谱分析

使用三维荧光光谱(3D- EEMs)分析黄浦江水中的有机物特性.结果表明,黄浦江水3D- EEMs包含2个类蛋白峰(T峰)和1个类腐植酸峰(A峰),其中类蛋白质峰较高,说明污染较为严重.类腐植酸峰沿着水厂工艺流程的变化与传统指标高锰酸钾指数DCODMn、紫外吸收AUv 254和溶解性有机碳ΡDOC的变化一致.卤乙酸生成潜能实验表明,随着氯化反应程度的增加(增加反应时间、从氯胺转到自由氯消毒以及增大自由氯的投加量),三维荧光光谱特征值减少,相对应的卤乙酸(HAAs)生成量增加.投加溴离子后,氧化能力随自由氯含量降低而降低,而取代能力随次溴酸增加而增加,所以反应后水体中残余有机物的三维荧光光谱特征值增加,而HAAs先升后降.三维荧光光谱可作为水中溶解性有机物的补充指标,更全面反映水中有机物的变化.     

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.     

不同土地利用方式对苏打盐碱土水溶性有机物荧光特性的影响

利用三维荧光光谱技术考察吉林省西部不同土地利用方式(草原、旱田和水田)对苏打盐碱土水溶性有机物荧光特性的影响.结果表明:水田中有机物质的质量比最高,为27.08g/kg,草原中有机物质的质量比最低,为21.63g/kg;水溶性有机物(WEOM)的质量比为水田旱田草原,芳香化程度为草原水田旱田,其值分别为3.90,3.79,3.31L/(mg·m);WEOM三维荧光光谱在区域Ⅲ和区域Ⅴ的荧光强度最高;WEOM荧光区域积分值为类腐殖酸类富里酸类溶解性微生物的代谢产物类色氨酸蛋白质类酪氨酸蛋白质;类富里酸质量比为草原旱田水田,类溶解性微生物代谢产物的质量比为水田旱田草原,类腐殖酸质量比为旱田草原水田.即不同土地利用方式对土壤中WEOM的质量比和组成影响显著.     

MBR+蠕虫床耦合系统内胞外聚合物三维荧光特性

采用三维荧光技术研究了MBR+蠕虫床耦合系统内蠕虫作用对MBR内胞外聚合物(EPSS及EPSB)特性的影响.MBR-A、MBR-B和SSBWR内EPSS的EEM光谱中均主要有四个特征峰,SS-BWR的作用未破坏MBR-B内EPSS中酪氨酸类蛋白质的结构,使色氨酸类蛋白质的峰发生了较大程度的红移,两类芳香性蛋白质、类腐殖酸以及类富里酸物质含量均有大量增加.耦合系统内EPSB的EEM光谱均主要有两个特征峰,分别为酪氨酸和色氨酸类蛋白质,EPSB主要由蛋白质类物质构成.经SSBWR作用后EPSB中两类蛋白质含量减少明显,并且色氨酸类蛋白质的特征峰产生了5～10nm的蓝移.MBR-B的污泥混合液经SSBWR作用后,其I(B)/I(A)值有了一定程度的降低,蠕虫的捕食作用使污泥混合液中易生物降解的有机质减少,降低了污泥混合液的可生化性.     

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。     

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.     

水力停留时间对溶解性有机物特性的影响

借助凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱,研究膜-生物反应器处理餐饮废水中水力停留时间thr对溶解性有机物特性的影响.研究表明,随着thr的减少,膜出水GFC图谱中的第二个峰值不断向小分子量方向迁移,且分子量分布范围逐渐变宽;thr对污泥胞外聚合物的分子量分布影响较小;进水中主要荧光物质是高、低激发波长类色氨酸,出水中主要荧光物质是紫外区和可见区类富里酸,且随着thr的减少,4号和5号装置的膜出水中出现高激发波长类色氨酸,同时峰值的发射波长较进水分别红移5 nm和10 nm.     

三维荧光区域积分法评估不同植物对溶解性有机物去除效果

以滏阳河复合人工湿地为研究主体,通过三维荧光光谱结合荧光区域积分方法、同步荧光分析方法,研究不同植物对溶解性有机物的净化效果。研究结果表明:滏阳河水体接纳城市污水后,蛋白类有机物为主要的污染物,占到了70.62%。不同植物对5个区域的有机物去除效果有所差异,6种植物中美人蕉对区域Ⅰ(酪氨酸类蛋白物质)去除效果较好,去除率达到了17.84%;水葱对区域Ⅱ(色氨酸类物质)的去除最好,去除率达到了26.97%;睡莲对区域Ⅲ(紫外区类富里酸)的去除率最高,为30.61%;香蒲对区域Ⅳ(微生物代谢产物)的去除率最高,为28.08%;香蒲和芦苇对区域Ⅴ(可见光区类富里酸)的去除分别达到了43.55%和42.30%。三维荧光光谱结合荧光区域积分方法,能够分析水体中有机物的相对变化情况,可以作为一种定量分析溶解性有机物的有效方法。     

豆腐渣堆肥过程中的多维光谱解析与建模

以豆腐渣为底物进行混合好氧堆肥,采用三维荧光光谱（3D-EEMs）分析了堆肥产物淋溶上清液DOM的组成,运用傅里叶红外光谱（FTIR）技术解析了堆肥样品中官能团信息。利用三维荧光结合平行因子法研究了堆肥过程中DOM的动态变化过程,分析得出两种组分即可见区类色氨酸（Ex/Em=285 nm/350 nm）与类腐殖酸（Ex/Em=335 nm/415 nm）,随着堆肥的不断进行,可见区类色氨酸荧光强度逐渐下降,类腐殖酸荧光强度逐渐上升,表明堆肥进入腐熟阶段。傅里叶红外光谱分析表明堆肥过程中多糖类小分子物质逐渐减少,而腐殖酸类大分子物质逐渐增加。进一步运用近红外光谱（NIRS）和区间偏最小二乘法等化学计量学方法构建了堆肥过程有机质含量分析预测模型,结果表明,优化选择区间5831.95~6086.52 cm-1可以建立稳健的有机质定量分析模型,堆肥有机质实测值与近红外预测值的相关系数（R）为0.9861、交叉验证均方差（RMSECV）为0.8247、偏差（Bias）为0.005,表明堆肥有机质含量与近红外光谱具有较好的相关性。     

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。     

A/O-混凝-BDD组合工艺处理垃圾渗滤液的研究:Ⅱ.有机物去除机理

在A/O-混凝-BDD组合工艺系统最优运行条件下,采用紫外扫描、分子荧光、GC-MS、红外光谱等多种方法从不同角度深入分析A/O-混凝-BDD组合工艺的各段工艺进出水有机物组成和结构特性的变化,剖析不同工艺去除有机物的机理。结果表明,A/O工艺对脂肪族有机物支链和类色氨酸容易去除,对类富里酸有较好的去除,而对类腐殖酸较难去除;水力停留时间(HRT)从4.0 d增加至10.7 d时,增强了系统对类色氨酸和类富里酸的去除;回流比从3.0增加至3.5时,增强了系统对类色氨酸的去除,但对类富里酸的去除效果变差。混凝过程主要去除脂肪族和蛋白质类有机物以及类腐殖酸,对类富里酸去除效果较差,出水中仍残留部分芳香性物质。BDD对渗滤液中残留的各种难降解有机物均能够有效降解。     

基于环境容量的入湖污染负荷削减分析

水环境污染是困扰城市发展和影响人居生活的重要因子。为探索研究河湖水环境改善措施,尤其是研究与人居环境密切相关的城市内湖水环境提升,以武汉市南湖为例,开展了典型城市公园型湖泊的水质提升问题。通过对南湖汇水范围内污染物来源的进行精细化定量解析,结果结果表明南湖入湖总氮(TN)和总磷(TP)负荷分别为835.6 t/a和92.56 t/a;污染负荷空间分布有三个典型峰值区域,其面积仅占汇水范围的10.7%,而其TN产污负荷占25.18%,总磷产污负荷占23.97%。采用狄龙模型计算得出南湖水域TN环境容量为315.2 t/a,TP环境容量为21.01 t/a。在完成城镇生活污水和底泥释放中60%TN去除和75%TP去除的基础上,同时地表径流中TN控制率达到67%、TP控制率达到87%,即TN和TP排放量控制在环境容量限值以内,可使TN浓度达到1.5 mg/L,TP浓度达到0.1 mg/L,南湖水质总体达到地表水Ⅳ类要求。基于环境容量分析的入湖污染物来源定量解析,以及进一步对汇水范围内污染负荷的空间分析,可为河湖水环境污染治理措施的合理安排提供科学依据。     

底泥疏浚对温州市牛桥底河水环境质量的影响

以温州市牛桥底河为研究对象,对河道疏浚前、中、后水体中理化指标、重金属含量及生物毒性进行跟踪分析.结果表明,牛桥底河底泥疏浚显著降低了水中的CODCr浓度,提高了DO含量和透明度.疏浚工程实施后,水中NH+4-N、TN、TP及重金属含量呈现"先升高,后降低"的变化趋势.疏浚不同阶段牛桥底河水样对发光细菌和胚胎的生物毒性先增强后逐渐减弱,总体上,疏浚有助于减轻水样的生物毒性.相关性分析表明水样的生物毒性与TN相关性显著,与重金属相关性不大.     

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。     

冷冻保护剂葡聚糖-聚赖氨酸对冷冻皇冠梨品质的影响

为了解冷冻保护剂葡聚糖、聚赖氨酸对冷冻皇冠梨品质的影响,以氯化钙、氯化钙-葡聚糖、氯化钙-聚赖氨酸、氯化钙-葡聚糖-聚赖氨酸为冷冻浸渍液对皇冠梨进行冷冻处理。用无纸化温度记录仪测定冻结时间,分析样品冻结过程中温度随时间的变化,并对冻融后样品进行汁液损失、质构、水分分布等指标测定。结果表明:氯化钙、氯化钙-葡聚糖、氯化钙-聚赖氨酸、氯化钙-葡聚糖-聚赖氨酸浸渍冷冻处理样品通过最大冰晶生成带所需时间分别为12.87、10.12、10.20、7.50min,加入冷冻保护剂浸渍冷冻的样品解冻后汁液损失显著降低(P＜0.05)。冷冻保护剂浸渍冷冻处理组抗坏血酸含量、硬度较氯化钙浸渍冷冻对照组均有所提高,样品液泡水(T₂₃)所对应的峰面积S₂₃也有一定程度的提高。研究结果表明,与氯化钙浸渍冷冻相比,加入冷冻保护剂葡聚糖和聚赖氨酸后能有效降低冷冻对梨细胞结构的损害,减少营养物质的流失,有利于维持产品品质。     

寒区隧道围岩水热耦合数值分析

寒区隧道土体中的水分迁移和相变是冻害问题的主要诱因.基于混合物理论,建立考虑水分迁移和水冰相变的联合求解微分方程对水热耦合问题进行求解,并使用 COMSOL Multi-physics 软件进行模块开发,实现渗流-温度耦合数值模拟,进而将模拟结果与土柱冻结实验的结果进行对比,证明水热耦合模型是正确的.最后以西藏自治区米林隧道为例,对温度场、水分场模拟分析并对是否考虑水分迁移的温度场进行对比.结果表明:随着时间的增加,隧道顶部边界气温由-0.82℃降低到-9℃,隧道内部边界温度由-0.74℃ 降低到-11.11℃,并在3月份隧道温度回升;含冰量峰值出现在1月份,在3月份含冰量开始下降.同时,未考虑水分迁移的温度场中热传导速度较快,证明相变潜热对隧道中温度场的分布影响远大于液态水靠重力迁移造成的热对流传热.研究成果直观反映富水寒区隧道的冻害发生过程,具有一定的参考价值.     

轮叶黑藻腐解过程营养物质释放及微生物胞外酶活性变化规律

通过轮叶黑藻腐解模拟试验,分析了底泥和砂石2种基质条件下营养物质释放和微生物胞外酶活性变化特征。结果表明,试验结束时底泥组和砂石组的轮叶黑藻质量损失率分别为64. 62%和62. 15%。植物腐解过程释放的营养物质使得水体溶解氧含量迅速降低,TN、TP质量浓度迅速增加。试验结束时(146 d),上覆水体的水质基本恢复初始水平。水体有机质在56 d以色氨基酸类蛋白质为主,之后逐渐以类富里酸和类腐殖酸类物质为主。植物腐解过程与微生物胞外酶活性具有一定的响应关系,跟水体水质及植物本身的特性相关。纤维素酶、蔗糖酶密切相关(r=0. 70,P0. 05),且受植物TOC和水体TN的影响,过氧化氢酶与水体的DO和EC相关(P0. 05),碱性磷酸酶及脲酶则分别受TP和NH_3-N的抑制调节(P0. 05)。     

水合物低场核磁共振弛豫响应

水合物核磁共振表征对于海上水合物储层勘探以及地层描述具有重大意义。设计实验探究了溴化四丁基铵(TBAB)水溶液在分级降温与升温过程中的低场核磁共振弛豫响应特征。实验数据结果表明,变温过程中横向弛豫时间(T₂)分布存在3个区间,即小峰区间(小于4 ms)、中峰区间(4～100 ms)和大峰区间(100～3 000 ms),核磁共振弛豫信号分别来源于水合物、TBAB分子和水中的氢原子核。测试样品的温度以及T₂分布演化规律能够识别样品中所包含物质,即固态水合物、TBAB水溶液、水、冰。小峰信号由水合物提供,依此建立了水合物核磁共振信号(幅值和T₂)与温度的关系,可以作为量化分析水合物含量的温度校准依据。     

超声辅助冷冻对湿面筋蛋白中可冻结水含量及冰晶粒度分布的影响

超声辅助食品冷冻过程是一种新的技术。本文通过对湿面筋蛋白中可冻结水含量及冰晶粒度分布的检测,研究超声辅助食品冷冻过程中冰结晶的热力学机制。用差示扫描量热仪测定了不同冷冻环境下湿面筋蛋白中可冻结水的含量,结果可见：超声辅助冷冻和液氮浸渍冷冻的湿面筋蛋白中可冻结水的含量比传统冷冻过程的高。用扫描电镜间接观察和分析了冷冻的湿面筋蛋白中冰晶的形状和粒度分布,表明适当的功率超声能加速湿面筋蛋白的冷冻过程;超声辅助和液氮浸渍冷冻的湿面筋蛋白中冰晶细小且分布均匀,可减少冷冻时对面筋蛋白网络结构的破坏。显示超声辅助冷冻是改善冷冻食品品质的实用技术。