某印染废水的水质指纹特征

水质指纹携带了水样的发光有机物组成的信息,可以作为一种新方法来弥补COD和TOC等传统理化参数只能给出有机物总量信息的不足。印染废水是我国水量最大的工业废水之一,其特点是水量大、污染重,含有大量发光有机物质,且难降解,其对自然水体的危害尤为明显。对我国某印染废水处理厂废水进行了连续采样,对水样的水质指纹特征进行了研究。结果表明,该厂印染废水水质指纹特征比较明显,水质指纹上主要有激发波长/发射波长分别为230/340和280/310 nm左右的两个峰,其中230/340 nm处的强度最强,280/310 nm处的强度次之,各峰波长和强度比较稳定。该印染废水的两个水纹峰的峰强呈正相关关系,线性相关系数为0.910 8,斜率为1.506。激发波长/发射波长为280/310 nm的强度与230/340 nm强度比值的平均值为0.777,范围为0.712～0.829。对该印染污水水质指纹的可能荧光物质进行分析,结果表明生活污水和苯胺类物质的水质指纹与该印染污水的水质指纹不同,而几种大量使用的染料的水质指纹与该印染污水的水质指纹大致相同,所以染料的大量使用可能是导致印染废水产生上述典型水质指纹特征的主要原因。水质指纹可以用于水体水质预警。     

印染废水处理厂排水中有机物的荧光方法表征

我国苏南地区印染企业众多,废水排放量巨大,加强印染废水的处理排放管理势在必行。三维荧光光谱测量快速、灵敏,能够反映水中有机物组成,可以弥补化学需氧量等传统有机物指标评价水质的不足。采集了我国苏南某市5家运行良好、达标排放的印染废水处理厂的排水,进行了总有机碳、UV254和三维荧光光谱的测定,来表征其中的溶解性有机物。5家污水处理厂排水的单位总有机碳的UV254为1.42~4.29L·mg~(-1)·m~(-1),表明其有机物芳香化水平与城市污水处理排水接近。各个污水处理厂印染废水处理排水的三维荧光光谱有所差别,但主要都有两个荧光峰,其激发波长和发射波长分别位于230/340和275/320nm处,校正归一化后的荧光强度远高于城市污水处理排水,而腐殖化指数远低于城市污水处理排水,表明印染废水处理排水相比城市污水处理排水存在较大比例的非腐殖类芳香族化合物。通过测定周边印染企业常用染料的三维荧光光谱可以推测印染废水处理排水的荧光信号可能来自于残留的染料及其未完全降解的中间产物,可能会对水环境造成一定的危害。研究显示三维荧光光谱在显示水体有机物污染组成上具有一定优势。     

长江入海口段水质荧光指纹特征解析

水质荧光指纹技术是近年来新兴的水体污染检测技术,它可以展现水体有机物组成信息,弥补传统常规水质参数的不足。长江入海口段沿江地带是我国的产业密集带,区域内城市化程度高,工业发达,在此区域内,水环境质量变化会直接影响经济发展和民众身体健康,因此,研究长江入海口段的水质变化具有重要的意义。长江入海口段的pH、电导率、NH₃-N、COD_Mn、TP、TN和TOC等指标变化趋势不尽相同,但是从电导率、TN、COD_Mn、TOC这四个指标,反映出沿着长江入海口段从上游至下游的过程中具有一定的污染积累,尤其在下游的CJ-11和CJ-12采样点,可能受到了较大的污染源影响。从常规指标和TOC的结果并不能直接体现污染信息,只能反映污染总量从上游至下游的增加。长江入海口段水质荧光指纹主要包含三个荧光峰,记作峰A、峰B、峰C,它们的[激发波长, 发射波长]分别为[275, 335] nm,[230, 345] nm 和[250, 450] nm,其中峰A和峰B荧光强度的变化趋势同步,相关性较高,相关系数为0.994 8,表明两峰很可能来自相同污染源。通过水质荧光指纹比对,在长江入海口段CJ-11和CJ-12两点的水质荧光指纹与支流HPJ-1的水质荧光指纹相似度分别达到86%和88%,而与CJ-10的相似度＜60%。由此可见,长江入海口段下游水质荧光指纹（CJ-11和CJ-12）发生变化,可能是由支流HPJ汇入长江入海口段造成的。支流HPJ的水质荧光指纹信号与印染行业水质荧光指纹数据库相似度约90%,表明支流HPJ的水质荧光指纹信号可能与当地的印染废水排放有关。基于长江入海口段峰A和峰B的强度与NH₃-N浓度呈现良好的线性正相关性（相关系数为0.885 5）,水质荧光指纹具有作为指示长江入海口段NH₃-N浓度的潜力。水质荧光指纹技术可以展现水体有机物质组成和来源,在污染示踪以及水质状况评价方面具有重要的应用价值。     

基于水纹识别的水体污染溯源案例研究

三维荧光光谱是近年新兴的高灵敏度有机污染检测技术。以此技术,清华大学研制出污染预警溯源仪,并在南方A市投入使用,用于水体荧光水质指纹监测和异常情况污染溯源。这一新型监测手段打破了传统水质监测技术无法提供污染源指向性信息的局限,可以有效识别水质异常并快速诊断污染来源。研究中以污染预警溯源仪捕获的S河中一次水质异常事件为例,介绍这次事件的污染源诊断过程：仪器在线监测过程中捕捉到未知类型的水体水纹,根据水纹峰型及峰强度的变化初步推断污染入侵过程;随后通过仪器对水体水纹与污染源水纹的比对来实现溯源。研究采用pH、苯胺类、TOC和TN等水质指标的变化来检验诊断结果。结果表明,通过监测水纹变化,水纹预警溯源技术能够快速识别和预报水质异常,实现比较准确的污染源诊断。此次水质异常可能是河流上游某化工厂倾倒原料所导致。     

某半合成青霉素制药废水的水质指纹特性

近年来,地表水中时有抗生素检出,且浓度较高,因此加强抗生素废水的监管势在必行。三维荧光技术快速、简便且灵敏度高,可以反映有机物组成,其光谱被称为水质指纹。选取某典型半合成青霉素制药废水进行水质指纹特性研究。该废水共有4个主要水纹峰,分别位于激发波长/发射波长为360/445,255/445,275/305和230/300 nm附近。在一定浓度范围内,各峰强度与污染物浓度呈现良好的线性关系。该废水的两个峰275/305和230/300 nm可能源于产品中间体左旋对羟基苯甘氨酸邓钾盐、产品阿莫西林和水解产物左旋对羟基苯甘氨酸等。pH对水质指纹有明显影响,这显示出某些荧光污染物可能具有酸碱基团。水质指纹能够用于该种抗生素制药废水的监测。     

吲哚、3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率和荧光寿命

近年来，三维荧光技术已经成为常用的化学分析技术，但有些结构相近的荧光有机物的三维荧光光谱十分相似，可能导致分析结果错误。因此，如何精准区分具有相似三维荧光光谱的有机物是十分重要且亟待解决的问题。荧光量子产率和荧光寿命是荧光有机物两个重要的光学参数，对于分子结构的差异更灵敏。对吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的三维荧光光谱、荧光量子产率和荧光寿命进行了研究。结果表明，它们的三维荧光光谱都出现两个荧光峰，且荧光峰位置十分接近。吲哚和L-色氨酸的荧光峰大致位于[激发波长，发射波长]=[275, 340～350]和[220, 340～350] nm附近，3-甲基吲哚的荧光峰位于[激发波长，发射波长]=[280, 365]和[225, 365] nm附近。在相同浓度下，三种有机物在激发波长为275～280 nm处的最高荧光强度依次为：吲哚>3-甲基吲哚>L-色氨酸。利用绝对量子产率测量技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率分别约为0.264、 0.347和0.145;利用时间相关单光子计数技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光寿命分别约为4.149、 7.89...