阿哈水库DOM的分离及其对消毒副产物的贡献

为研究高原喀斯特湖库DOM（dissolved organic matter,溶解性有机质）的组成及其化学特征对DBPs（disinfection by-products,消毒副产物）生成路径的影响,以西南喀斯特地区贵阳市阿哈水库的DOM为研究对象,结合XAD大孔树脂分离技术,通过化学表征〔包括UV-Vis（紫外-可见光光谱）、FTIR（红外光谱）和3D-EEM（三维荧光光谱）〕手段来研究各组分对C-DBPs（含碳消毒副产物）和N-DBPs（含氮消毒副产物）的生成贡献.不同组分芳香性的大小依次为HON（憎水中性物）> HIB（亲水碱）> HOA（憎水酸）> HIN（亲水中性物）≈HIA（亲水酸）> HOB（憎水碱）.憎水与亲水DOM的DBPs生成潜能相近.其中,HON最高,其次为HIB和HOA.HIB和HOA的主要卤代反应位分别来源于藻类有机物的蛋白质和富里酸,而HON的DBPs生成潜能的贡献主要为分子中的芳香和共轭不饱和结构.HIA和HIN的构成主要为脂肪烃,贡献较低的DBPs的生成潜能.对于C-DBPs,THMs和HAAs的生成潜能总体相近,不同组分的差异明显.对于N-DBPs,卤乙腈的生成潜能占80%以上,憎水DOM的贡献较高.DBPs的生成路径从UV-Vis、FTIR和3D-EEM的官能团和特征峰解析结果中均得到了较好的响应.      

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤Pb溶出的影响

研究了不同填埋年限（0 a、4～5 a、12 a）的垃圾渗滤液水溶性有机物（DOM）对2种污染土壤重金属Pb溶出的影响.结果表明,垃圾渗滤液DOM具有促进土壤Pb溶出的作用.填埋年限不同的垃圾渗滤液DOM对土壤Pb溶出的影响不同,填埋年限短的垃圾渗滤液DOM对土壤Pb溶出率最高.因为填埋年限越长,垃圾渗滤液DOM中高分子组分（相对分子质量>25?000）所占比例越高,而高分子组分相对于低分子组分（相对分子质量<1?000）对土壤Pb溶出能力较弱.红壤中,渗滤液DOM的低分子组分对Pb的平均溶出率高出高分子组分123.8%;潮土中也表现出类似的结果.与无渗滤液DOM的对照相比,垃圾渗滤液DOM的加入明显提高污染土壤Pb的平均溶出率,并且随体系pH的升高,DOM这种促进作用表现得更为明显.     

源自腐殖土的溶解性有机质组分对棕壤和黑土吸附苯并三唑的影响

溶解性有机质(DOM)影响着有机污染物在土壤中的吸附行为.将从腐殖土中提取的DOM(DOMbulk)用XAD-8树脂和阴/阳离子交换树脂进行分级,用红外光谱、元素分析、紫外分光光度计和电位滴定的方法对DOM不同组分特征进行分析.用吸附批次实验方法研究了DOM不同组分对棕壤和黑土吸附苯并三唑(BTA)的影响.结果表明,DOMbulk中疏水酸性(HOA)、疏水中性(HON)、亲水酸性(HIA)、亲水碱性(HIB)和亲水中性(HIN)组分比例分别为61%、17%、6%、2%和14%.由于黑土有机碳(OC)含量高于棕壤,黑土对BTA和DOM组分的吸附能力均大于棕壤.相对于黑土,棕壤吸附DOM的标化分配系数Koc较高,其原因是棕壤中含有较多的对吸附DOM起重要作用的黏粒和粉砂.由于水分子占据DOM结合点位,DOM组分与BTA在溶液中结合较弱.DOMbulk中HIN在土壤上吸附最强.HIN的吸附增加了土壤吸附BTA的点位,增加点位的促进吸附作用大于HIN与BTA的竞争吸附作用,最终表现为促进吸附.疏水组分在土壤上的吸附较弱,产生的新吸附点位较少,主要通过竞争吸附作用抑制土壤对BTA的吸附.DOMbulk由78%的疏水组分构成,对土壤吸附BTA的影响与疏水组分相似.     

堆肥过程水溶性有机物组成和结构演化研究

基于Leenheer的分组方法,用XAD-8树脂将鸡粪不同堆肥阶段样品提取出的水溶性有机物(DOM)按极性和电荷特性分为疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)、酸不溶组分(AIM)及亲水性组分(HIM),采用元素分析、核磁共振(~1H-NMR)及红外光谱(FTIR),对各组分的组成和结构特征进行了研究.结果表明,堆肥DOM中HIM和HOA组分的含量分别为32%~44%和35%~47%,而HOB、AIM及HON组分之和不到25%,经堆肥后HIM组分含量下降,而疏水性组分含量增加.元素分析显示,堆肥过程N、C、S含量呈增加趋势,经堆肥后有机质H/C比降低,腐殖化率提高;~1H-NMR分析表明:HIM组分中烷基链烃的含量最少,支链最短,分支较多,碳水化合物含量高,而HON组分的组成恰好与之相反,AIM组分结构类似胡敏酸,HOB富含含氮化合物.FTIR分析表明,HOA和HOB组分富含羧基、酯基和醇羟基官能团,而AIM和HIM除上述官能团外,还含有大量苯环官能团,HON组分富含脂肪族官能团,该组分官能团种类最多,经堆肥后,脂族官能团含量降低,苯环官能团增加.     

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤吸附重金属Cd2+、Pb2+的影响

采用序批次吸附试验,研究了不同填埋年限(0、4～5、12a)垃圾渗滤液中的DOM对土壤吸持重金属Cd2 、Pb2 的影响.结果表明,垃圾渗滤液中的DOM能促进土壤对重金属Cd2 、Pb2 的吸附.在有垃圾渗滤液DOM存在的条件下,Cd2 、Pb2 的吸附等温线可用Freundlich方程拟合(R2＞0.94),土壤对Cd2 、Pb2 的吸附量比对照处理(无垃圾渗滤液DOM)分别高1.13～1.42倍和1.09～1.84倍,填埋年限长的垃圾渗滤液较之填埋年限短的渗滤液对土壤吸附Cd2 、Pb2 的影响强烈.在Cd2 、Pb2 初始浓度相同时,潮土较红壤具有更高的吸持能力,并且随体系pH的增高,其吸持量增加.     

紫外-可见光谱研究堆肥水溶性有机物不同组分演化特征

按亲疏水-极性不同将鸡粪不同堆肥阶段样品提取出的水溶性有机物（DOM）分成疏水酸性（HOA）、疏水碱性（HOB）、亲水性（HIM）及酸不溶性（AIM）4个组分,通过紫外-可见光谱,选取了14个特征参数,研究了不同组分的组成与演化特征.结果显示：4个组分中AIM腐殖化水平最高,HOA次之,HOB第三,HIM最低;随着堆肥的进行,4个组分中HOB和HIM分子内团聚化程度提高显著,HOA、HOB及AIM的分子量显著增大,AIM及HOA的芳香类物质含量显著增加.相关性分析表明,不同波段面积积分相关性可达极显著水平,S_275-295与多个特征参数相关性达显著或极显著水平,因此,特征S_275-295、A_226-400、A_m/A_s、A_l/A_s及A_l/A_m比其他紫外-可见参数表征有机质腐殖化水平更为精确.     

Binding of pyrene to dissolved organic matters: fractionation and characterization

Based on a modified Leenheer DOM fractionation scheme, fractionation of DOM from the paddy soil was conducted by using XAD-8 resin into hydrophobic bases ( HOB), hydrophobic acids ( HOA), acid-insoluble matter ( AIM), hydrophobic neutrals ( HON ) and hydrophilic matter(HIM). In total carbon content of DOM, 35.32% were the HIM and only 0.73% the HOB. However, HOA and AIM altogether occupied 53.45%, while the HON fraction represented 10%. The sorption experiments were conducted to determine the sorption capacity of pyrene on unfractionated DOM and its fractions. Elemental analysis, ^1H-NMR and FTIR spectra were carried out on unfractionated DOM and its fractions to examine the relationship between the structure of DOM and partition coefficients( Kac ). The results showed that HON had a greater affinity for binding pyrene than other fractions. While HON was characterized by large long-chain alkylate (aliphatic structure). AIM exhibited relative higher Kac values than HOA and HIM, due to much aromatic structure in AIM, while the high content of carboxylic groups of HOA and HIM depressed their binding capacity. This study demonstrated HON is a key subcomponents of DOM in binding of pyrene, in other words, aliphalic structure in DOM play an important role in binding of pyrene.     

老龄垃圾渗滤液中溶解性有机物在SAARB和MBR处理过程的转化特征

生物法是常用的垃圾渗滤液处理工艺,然而垃圾渗滤液中有机物组成极为复杂,在生物处理过程有机物被完全去除、新产生、减少、保留和增加的5种情形不明.本文采用了超高分辨质谱电喷雾电离傅立叶变换离子回旋共振质谱从分子层面研究老龄垃圾渗滤液中溶解性有机物（DOM）分别在矿化垃圾床（SAARB）和膜生物反应器（MBR）处理过程的转化特征.结果表明,老龄垃圾渗滤液含有5000多个DOM分子式,主要由CHO、CHON、CHOS和CHONS类物质组成,分子组成十分复杂.经过SAARB和MBR处理后,出水中DOM数量分别小幅降低至4909和4864种,SAARB和MBR作为生物法对老龄垃圾渗滤液中有机物分子去除特性相似,被完全去除和减少的物质组成主要为生物可利用性较高的脂肪族类物质（H/C ≥ 1.5）、高度不饱和物质和酚类物质（0.50 ≥ AI,H/C<1.5）,这部分DOM表现出还原饱和的化学特性.新产生、保留和增加的部分物质主要是传统意义上指代的难降解有机物,其主要是高度不饱和物质和酚类物质（0.50 ≥ AI,H/C<1.5）以及芳香指数更高的多酚类物质（0.66 ≥ AI>0.50）,表现为氧化不饱和和还原不饱和的化学特性.本文揭示了老龄垃圾渗滤液在生物处理过程中DOM分子层面的转化特征,为老龄垃圾渗滤液在生物法高效处理提供理论参考.     

基于EEMs和DOM分离的荧光特征及DBPsFP研究——以南方某市水源水为例

以南方某市饮用水源地源水为研究对象,利用三维荧光-区域积分法(3D-EEMs-FRI)和DAX-8树脂富集分离技术,研究了水样各组分的溶解性有机物(DOM)组成特征、三维荧光光谱(3D-EEMs)特征;采用生成潜能测试,考察了典型消毒副产物三卤甲烷(THMs)和卤代乙酰胺(HAcAms)生成势以及其与水质指标和荧光强度之间的相关性.结果表明:DOM中疏水性有机物(以UV₂₅₄表征)的比例超过70%.HOB(疏水碱性物质)组分主要含有酪氨酸类蛋白质和色氨酸类蛋白质,而HOA(疏水酸性物质)和HIS(亲水性物质)组分相对于HOB组分则含有较多的紫外区类富里酸.调查水样HOA、HOB、HON和HIS组分的三卤甲烷生成势(THMsFP)分别为151.5~194.1,60.6~65,123.4~189.9和104.1~187.1μg/L,而卤代乙酰胺生成势(HAcAmsFP)分别为2.7~3.7,n.d.~0.1,1.3~3.9和2.2~8.4μg/L,THMs和HAcAms前体物在HOA、HON和HIS组分中的分布比较均匀.UV₂₅₄(R²为0.93)、腐殖化指数(HIX)(R²为0.59)与THMsFP有良好的线性关系,可作为预测组分间THMsFP的指标.UV₂₆₀(R²为0.80)、溶解性有机氮(DON)(R²为0.74)与HAcAmsFP有较强的线性关系,可作为预测HAcAmsFP的参数.Pearson相关性分析显示,类富里酸物质区域(III、V)与THMsFP显著相关,该类物质为组分间THMs的重要前体物.荧光的区域积分可以有效预测组分间THMs和HAcAms的生成势.     

简易填埋场垃圾渗滤液水溶性有机物对Pb(Ⅱ)迁移转化特性的影响

为研究简易填埋场垃圾渗滤液DOM(dissolved organic matter, 水溶性有机物)对重金属Pb(Ⅱ)的配位与迁移溶出的影响,运用荧光猝灭分析及柱模拟技术,研究了不同填埋年限(5和10a)简易填埋场垃圾渗滤液DOM与Pb(Ⅱ)的相互作用. 三维荧光猝灭分析表明,填埋10a的垃圾渗滤液DOM紫外区、可见区类富里酸配位荧光基团所占的比例分别比填埋5a的垃圾渗滤液增加了17.68%和7.96%;而配位稳定常数(lg K)则分别降低了10.13%和17.42%. 柱模拟试验结果表明,垃圾渗滤液DOM对土壤中Pb(Ⅱ)的纵向迁移具有促进作用,填埋5和10a的垃圾渗滤液DOM对Pb(Ⅱ)的累计迁移率分别是对照组的2.41和1.98倍. 与填埋5a相比,填埋10a的垃圾渗滤液DOM对Pb(Ⅱ)的溶出能力显著降低,表明随着填埋年限的增加,渗滤液DOM对Pb(Ⅱ)的溶出能力呈降低趋势. 对相同填埋年限的垃圾渗滤液,ρ(DOM)越高,对Pb(Ⅱ)的迁移溶出能力越强;Pb(Ⅱ)的平均迁移量会随着填埋时间的推移逐步降低.      

活性炭吸附石化二级出水有机物去除特性研究

采用活性炭对某石化二级出水进行吸附研究,考察了静态和动态试验下,活性炭对石化废水二级出水COD的去除效果,并讨论了吸附前后水中有机物的组分和相对分子质量的变化.结果表明:静态试验中,活性炭对石化废水二级出水的COD的饱和吸附量为1.1 mg·g-1,吸附速率为0.7 mg·min-1;通过动态试验得到了吸附的最佳条件,即HRT=1 h,水力负荷为0.76 m3·m-2·h-1,此时COD的去除率可达49.9%,出水COD低于50 mg·L-1.相对分子质量分级和树脂分级分析结果表明,活性炭对石化废水二级出水中相对分子质量小于5000的小分子有机物有较好的吸附效果,该组分被活性炭吸附的COD所占比例为59.72%,活性炭吸附作用对水中不同相对分子质量有机物分布影响不大;活性炭对石化废水中有机物组分的去除效果排序依次为:疏水碱性物质(HOB)疏水酸性物质(HOA)亲水中性物质(HIS)疏水中性物质(HON),对HOB和HOA的去除率可达到79%和61%,对HIS和HON的去除效果不佳.     

DAX-8和XAD-4串联树脂法大体积提取海水溶解有机质及其分子组成分析

采用DAX-8和XAD-4串联树脂技术（DAX-8/XAD-4法）对青岛近海表层海水的溶解有机质（dissolved organic matter,DOM）进行了大体积的提取制备,获得DOM中的疏水酸性组分（hydrophobic acid,HOA）、亲水酸性组分（hydrophilic acid,HIA）、疏水中性组分（hydrophobic neutral,HON）和亲水中性组分（hydrophilic neutral,HIN）共4个组分。从200 L海水中共提取海洋DOM固体样品0.3 g,总有机碳提取效率为48%。应用傅立叶变换离子回旋共振质谱（Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, FT-ICR MS）对得到的4个组分进行分子组成表征。结果表明,酸性组分（HOA和HIA）可鉴别出4000余个分子,具有相对较高的O/C值,其氧化降解程度较高;中性组分鉴别出1000余个分子,其H/C值较高,具有较低的缩合度。含氮类化合物在亲水组分（HIA和HIN）中相对富集。富羧基脂环化合物（carboxylic-rich alicyclic molecules,CRAM）在酸性组分中相对富集。DAX-8/XAD-4树脂串联法能用于含盐高、DOM含量低的海水,适用于分离提取大体积海水样品中不同极性的DOM亚组分,其样品量及较低的灰分能满足分析表征和模拟实验等应用需求。     

厌氧-缺氧-好氧处理出水中溶解性有机物组分的特征分析

本研究利用XAD-8大孔树脂对某城市污水处理厂的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺出水中的溶解性有机物进行了组分分离,分析了各组分的溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、紫外-可见光谱和遗传毒性.结果表明,污水中亲水性物质和疏水酸性物质的DOC含量分别占总DOC含量的65%和24%.亲水性物质组分中的芳香族化合物含量显著高于其它组分,但是单位质量的亲水性物质、疏水酸性物质和疏水碱性物质中的芳香族化合物含量相近.污水具有一定的遗传毒性,主要遗传毒性物质为亲水性物质和疏水酸性物质,而疏水碱性物质和疏水中性物质则未检出遗传毒性.     

石化污水厂二级出水溶解性有机物分级解析研究

以某石化污水处理厂二级出水为研究对象,采用大孔吸附树脂将污水中溶解性有机物分离成亲水性物质、疏水酸性物质、疏水中性物质和疏水碱性物质4个组分,分析了各组分的有机物的组成特征、三维荧光光谱特征及红外光谱特征.结果表明,亲水性物质和疏水酸性物质分别占水样中溶解性有机碳的49%和29%,是该石化污水厂二级出水中的主要物质类别.亲水性物质中含有较多的生物源腐殖质类物质,疏水中性物质含有较多的芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物类物质.4种组分的红外光谱图中600~1200cm-1波数的指纹区波峰数量最多,多为芳香类同分异构体化合物.     

黄河干流宁蒙段溶解性有机物组分特征及其与金属离子的相关性

溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)是天然水体的重要组成部分,由于化学极性及所含的官能团不同,其在水体中的化学行为也不同.本研究以黄河干流宁蒙段为研究对象,于2015年4月采集了下河沿至头道拐沿程7个断面的水样,采用XAD系列树脂将DOM分为疏水性酸(hydrophobic acid,HOA)、疏水性碱(hydrophobic base,HOB)、弱疏水性酸(weak hydrophobic acid,WHOA)和亲水性物质(hydrophilic matter,HYI)这4个组分,探讨了DOM组分含量、荧光峰值及其与Pb、Zn、Cu、Cr、As这5种金属离子之间的相关性.结果表明,黄河宁蒙段DOM总量由下河沿至头道拐沿程逐渐增加.各断面DOM腐殖化程度较低,以亲水性的蛋白质类小分子物质(HYI)为主,疏水性酸(HOA)次之,这与黄河沿岸排污导致内源作用增强有关.三维荧光光谱中类腐殖质和类蛋白质荧光峰型显著,且类腐殖质峰沿程逐渐增强,进一步证实了内源污水输入的影响.SPSS相关性分析结果表明,DOM与5种金属离子呈现出不同程度的相关性,其中与Cu离子显著相关;4种组分中HYI与Cu离子的相关性最强,说明二者在迁移转化过程中存在显著相互作用.进一步研究发现,芳香蛋白类物质荧光峰强度随Cu离子浓度的升高而降低,这可能是Cu与亲水性组分中的芳香类蛋白质发生络合产生荧光淬灭效应,从而导致荧光强度降低.     

厌氧膜生物反应器中亲疏水性有机物的膜污染特征

采用树脂吸附脱附的方法对厌氧膜生物反应器（AnMBR）中溶解性微生物代谢产物（SMP）的6种亲疏水性有机物进行了分离,其中,亲水中性物质是SMP的主要成分,占总有机物的74.84%.多糖、蛋白质和腐殖质类物质在亲疏水性有机物中均有分布.采用恒压死端过滤的方式对比分析了6种亲疏水性有机物的微滤特性,发现在TOC浓度相同的条件下,亲水性碱（HIB）是造成膜通量下降最快的物质,其次是亲水中性物（HIN）和疏水性酸（HOA）,膜通量下降速率与有机物平均粒径呈指数相关关系（R²=0.9965）.采用过滤模型对微滤过程进行拟合,HOA、HIN和HIB的过滤过程分别符合标准堵塞模型、中间过滤模型和滤饼过滤模型的特征,与其粒径分布特征相对应.试验进一步对比了亲疏水性有机物污染层的可逆性,结果表明HIN造成的膜污染不易通过物理反冲洗得到恢复.