三维荧光光谱研究垃圾渗滤液水溶性有机物与汞相互作用

为了研究垃圾填埋过程中渗滤液水溶性有机物(DOM)对重金属配位能力的影响,采用三维荧光光谱、共振瑞利散射、荧光猝灭滴定技术及非线性回归拟合分析,研究了不同填埋年限渗滤液DOM与Hg(II)的相互作用过程.结果表明: Hg(II)与DOM中不同荧光基团配位比接近1: 1,配位过程中没有生成沉淀;不同填埋年限渗滤液DOM中类蛋白物质和类富里酸物质与Hg(II)配位的条件稳定常数分别为4.30～5.70和4.35～4.98;参与配位的荧光基团分别为54.1%～92.3%和35.8%～60.1%.随着填埋年限的增加,类富里酸物质对Hg(II)的配位能力降低,但参与配位的荧光基团的比例增加.渗滤液DOM-Hg(II)配位过程受介质pH值的影响,在酸性和碱性范围内尤为明显.     

堆肥过程不同分子量水溶性有机物电子转移能力的演变及影响因素

利用超滤技术、电化学方法和光谱技术, 以堆肥水溶性有机物的不同分子量(MW)组分为研究对象, 分析在堆肥过程中不同分子量水溶性有机物(DOM)的组成特征、结构演变和电子转移能力变化的影响因素.结果表明, 类蛋白物质主要存在于堆肥前期的DOM(MW<1 kDa)中, 随着堆肥的进行, 类蛋白物质不断降解, 类富里酸物质持续合成, 堆肥后期类蛋白物质被完全降解, 类富里酸物质成为DOM(MW<1 kDa)主要的荧光组分.类腐殖物质是DOM(MW=1～3 kDa)、DOM(MW=3～5 kDa)和DOM(MW>5 kDa)的主要荧光组分, 堆肥过程中类腐殖质物质在3种不同分子量组分的变化各不相同, 但是堆肥后期类腐殖质物质在3个不同分子量组分的含量均高于堆肥初期. 堆肥过程中DOM(MW<1 kDa)的电子供给能力(EDC)呈降低趋势, 而电子接受能力(EAC)呈升高趋势; DOM(MW>5 kDa)的EDC在堆肥过程中呈上升趋势, 而EAC则无明显的变化规律.DOM(MW=1～3 kDa)和DOM(MW=3～5 kDa)的EDC和EAC在整个堆肥过程无明显变化规律.不同分子量组分堆肥DOM 的EAC受控于堆肥过程木质素降解产物的含量, 而其EDC变化与荧光参数和紫外参数无明显关系.     

光催化氧化处理过程中渗滤液溶解性有机物组分的三维荧光光谱变化特征

采用三维荧光光谱分析技术研究了垃圾渗滤液DOM不同组分的光催化转化特征。结果表明,憎水性碱(HOB)、憎水中性(HON)、憎水性酸(HOA)、亲水性酸(HIA)、亲水性碱(HIB)和亲水中性(HIN)组分在光催化处理过程中荧光光谱发生显著变化,HIA组分相对稳定。各组分中代表类腐殖酸区域的荧光信号在处理过程中变化最大,处理60 h后,该区域荧光峰完全消失,说明类腐殖酸类物质能优先发生光催化降解。在72 h光催化处理液中,主要残留可见区富里酸、类色氨酸和类酪氨酸的荧光信号,其中代表类蛋白的类色氨酸和类酪氨酸类物质占主要部分,说明光催化氧化能将大分子的腐殖酸和富里酸降解为小分子的类蛋白物质。     

堆肥中亲水性有机物还原容量表征及影响因素研究

还原容量(RC)是衡量水溶性有机物(DOM)还原特性的重要指标。分别取未腐熟和腐熟后筛分的堆肥样品提取DOM并分离亲水性组分(Hy I)作为电子供体及电子穿梭体,以3种不同形态的铁作电子受体测定其还原容量。结果表明,对于3种形态的电子受体Fe2(SO4)3,Fe(NO3)3和柠檬酸铁(FeCit),腐熟筛分后Hy I的还原容量值分别为15.88,13.41和51.45 mmol e-/mol C,均大于未腐熟阶段的Hy I还原容量值13.45,11.77和43.16 mmol e-/mol C。同时还发现不同电子受体对Hy I的还原能力影响明显,FeCit条件下测得的RC值明显高于在Fe2(SO4)3和Fe(NO3)3条件下的RC值。而且Hy I的微生物还原容量低于本底还原容量。通过紫外-可见光谱特征值(包括SUVA254和SUVA280)、特征值比值(包括A250/A365和A465/A665)及面积积分比值分析发现,芳香族、不饱和共轭双键结构、芳化度和有机质分子量都会对Hy I氧化还原能力产生影响;结合三维荧光光谱体积积分值及百分比分析发现,类腐殖质(包括类富里酸和类胡敏酸)相对含量是Hy I还原容量主要影响因素。本研究为科学表征亲水性组分的氧化还原特性、揭示其在堆肥体系污染物降解转化中的作用提供了科学依据。     

含蒽醌生色团的水溶性聚合物的制备及其光致电子转移

采用1-氨基蒽醌经酰氯化,合成含双键的单体,再与丙烯酰胺单体共聚,随后对共聚物进行了Hofmann反应,制得含伯胺侧基和蒽醌生色团的水溶性聚合物．利用傅立叶红外光谱、核磁共振氢谱及紫外,可见光等测试手段对所合成的聚合物的结构进行了表征,并探讨了含蒽醌生色团的水溶性聚合物的光致电子转移性能．     

不同分子尺寸溶解性有机物的光解行为研究

研究了三个分子量区间(0.45μm~100kDa,100~5kDa和5kDa)的溶解性有机物(DOM)在不同光源辐照下的光解行为。溶解有机碳(DOC)和UV254的测试结果表明,光解可以有效地减少所有分子量区间的DOM总量,而且UVC光源的存在可以进一步促进DOM的降解。三维荧光光谱测定结合平行因子分析,识别出3个腐殖质类荧光组分(C1:UVA+UVC,C2:UVA+UVB,C3:UVC)。在光解过程中,较大分子腐殖质类(5kDa)的荧光强度相对较稳定,甚至增强;而小分子腐殖质类(5kDa)的荧光组分C1和C2具有显著的光解行为,UVC的存在可以促进两种荧光组分的光解。所有分子量区间的C3组分都发生了光生成现象。     

荧光法研究阳离子水溶性聚芴与牛血清白蛋白的相互作用

用荧光光谱法研究了阳离子水溶性聚芴:聚[9,9-二(3'-(N,N-二甲基)-N-乙基铵)丙基)-2,7-芴)-alt-l,4-亚苯基]二溴化物(PF)与生物大分子牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用,并进一步研究了酸度和离子强度对二者相互作用的影响.结果表明,极微量的BSA便会使PF的荧光产生可分辨的降低,改变蛋白质BSA的表面电荷,BSA对PF的猝灭效率也发生较大变化;而PF可猝灭BSA的荧光,同时自身的荧光增强并存在一个等发射点,说明BSA和PF之间存在相互作用,二者之间发生了能量转移.     

靛蓝衍生物的电子转移研究

合成了两个N,N′-取代的靛蓝染料,反式-N,N′-双对硝基苯甲酰基靛蓝(1)和反式N,N′-双间硝基苯甲酰基靛蓝(Ⅱ)。研究了这两个染料与电子给体(胺类化合物)或与电子受体(紫精化合物)之间的电子转移。结果表明,这两个染料在激发单重态经荧光猝灭,被紫精猝灭的速度常数(k_q)比被胺猝灭的速度常数大。     

卟啉酞菁模型化合物光致电子转移研究

本文采用时间相关单光子计数对卟啉酞菁ＴＴＰ－（ＣＨ２）ｎ－Ｐｃ模型化合物的光致电子转移进行了研究，发现激发Ｐｃ时，呈现单指数衰减，ｎ＝４时电子转移速率减小，活化能，重排能增加，电子转移效率下降，电子转移反应△ＧＣＳ与电荷分离活化络合物衰变速率ＫＣＴ，按以下规律：△Ｇ＾（５）ＣＳ〉△＾（３）ＣＳ〉△＾（４）ＣＳ〉△＾（２）ＣＳ，ｋ＾（２）ＣＳ〉ｋ＾（３）ＣＳ〉ｋ＾（４）ＣＳ〉ｋ＾（５）ｃｓ。其△Ｇ＾     

三维荧光等高线特征谱及其应用研究

用图像信息统计法,得到了三维荧光等高线指纹图谱在发射波长方向和激发波长方向的1对特征谱以及1个沿发射波长方向并带有激发波长信息的特征谱.基于3种特征谱,对花生油、调和油和芝麻油的29个食用植物油样本进行了模式识别,结果表明:3种特征谱均能以数值集的形式描述物质的荧光性质,具有特征性和可计算性;数据客观,识别结果准确.将现代的数值分析技术与3种特征谱结合,不仅可实现物质的分类与鉴别,还可揭示化学变化过程中物质结构变化的客观规律.     

三维荧光光谱结合物理和数学分离研究溶解性有机质组成

采用分子排阻色谱和激发/多波段发射荧光检测器,结合三维荧光光谱和平行因子分析,研究了新、老填埋垃圾渗滤液中溶解性有机质( DOM)的组成。实验结果表明,两种渗滤液来源的DOM均含有类蛋白和类腐殖质物质。在新填埋垃圾渗滤液中,类蛋白物质有4种存在形态,包括大分子蛋白质形态、高/低分子量腐殖质结合态和多肽/氨基酸形态;在老填埋垃圾渗滤液DOM中,类蛋白物质只有两种形态,分别为大分子蛋白质形态和腐殖质结合态。相比于分子排阻色谱,三维荧光光谱结合平行因子分析能够分辨出腐殖质和非腐殖质结合态的类蛋白物质,但不能有效区分蛋白质和以多肽/氨基酸形态存在的类蛋白物质。结果表明,三维荧光光谱结合平行因子分析和分子排阻色谱,可以表征DOM中不同形态分布的类蛋白和类腐殖质物质。     

Electron Transfer Capacities of Dissolved Organic Matter Derived from Swine Manure Based on Eletrochemical Method

Dissolved organic matter (DOM) is the most active fraction of compost organic matter. The presence of the redox-active functional groups in DOM allows it to act an electron shuttle to promote the electron transfer between microorganisms and terminal electron acceptors. In this study, the electron transfer capacities (ETCs) of compost DOM samples at eight different composting stages were determined by electrochemical method. 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) and Diquat dibro-mide monohydrate (DQ) were used to measured electron donating capacity (EDC) and electron accepting capacity (EAC) at working voltage 0.61 V/–0.49 V, respectively. The evolution characteristics of the chemical structures and components were analyzed by combining the three-dimensional fluorescence spectra, Fourier transform infrared (FTIR) spectra and elemental analysis. The results showed that the EDC of DOM increased from 16.850 μmol e^? (g C)^?1 to 22.077 μmol e^? (g C)^?1, The EAC decreased from 1.866 μmol e^? (g C)^?1 to 1.779 μmol e^? (g C)^?1. The results of three-dimensional fluorescence spectroscopy showed that the relative contents of humic-like and protein-like components gradually increased and decreased, respectively, during the composting process. The humuc-like components were the main contributor for the ETC of DOM. FTIR spectra showed that there was no significant change in the hydroxyl and carboxyl group contents of DOM during composting, suggesting no contribution of these function groups to the ETC of DOM. The elemental analysis showed that the content of oxygen in the DOM increased during the composting process, while the sulfur-containing group might be dominated contributor for its ETC.     

城市污水处理过程中有机污染物三维荧光特性的变化规律

采用三维荧光光谱法研究了城市污水处理过程中溶解性有机物的三维荧光特性变化规律。研究结果表明,生活污水中荧光类溶解性有机物主要以类蛋白有机物、UV腐殖质和可见腐殖质为主;污水生物处理前后特征荧光峰中心位置和强度均发生明显的改变,表明污水中有机物的相对组成和含量随生物处理过程而变化。三维特征荧光参数可以反映污水处理过程中污染物的种类、性质和含量变化等丰富信息。其测定迅速简便、灵敏度高,可用于污水处理效果的定性分析、定量评价,易于实现污水处理过程的实时在线监测,指导污水处理工艺的设计、运行、管理和控制。     

可溶性有机质对污染土壤中铊迁移行为的影响

目的 为了查明可溶性有机质（DOM）对土壤中污染元素铊赋存形态的影响,方法 采用形态分级提取方法,将土壤中的铊重金属分成酸可交换态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态和残留态4组分,并采用Elan 6100型ICP-MS质谱仪测定各组分中铊的质量浓度.结果 DOM可降低酸可交换态的Tl,增加铁锰氧化物结合态和有机质结合态Tl的百分含量,但对残留态Tl的百分含量没有明显影响.因此,DOM可降低铊在土壤中的活动性,从而改变了铊在土壤中的迁移行为.结论 可溶性有机质（DOM）自身的络合（螯合）能力及其吸附特性是改变重金属铊形态分布的主要因素.     

工业废水中溶解态有机物分析方法研究

采用0．45μm玻璃纤维滤膜将工业废水分离为悬浮态和溶解态有机物质,以二氯甲烷为萃取剂,采用液液萃取一气质联用法对工业废水中溶解态有机物进行测定。优化的最佳萃取条件为：每个pH范围各萃取2次,静置时间5min,氯化钠加入量15g。方法的加标回收率为91．1％～103％,测定结果的相对标准偏差小于5％fH=6）。该法分析时间短,易于操作。     

天然水体中可溶性有机质的自由基光化学行为

可溶性有机质在天然水体中广泛分布,是全球碳循环的重要组成部分。大部分的可溶性有机质含有苯环、羧基、羟基和羰基等发色团,能够吸收特定波长的太阳光,产生水合电子、单线态氧、羟基自由基等活性自由基,从而影响天然水体污染物的光化学转化以及降解过程。本文综述了20世纪90年代以来可溶性有机质的自由基光化学行为以及其在水体污染物转化中的作用方面的研究进展,并探讨了今后研究中应该关注的问题。     

基于超高分辨质谱的溶解性有机质分子转化机理分析

本研究对比分析了不同处理工艺对制药废水中溶解性有机质(DOM)的降解, 通过三维荧光图谱(EEM)、总有机碳(TOC)、zeta电位以及动态光散射技术进行表征分析, 并利用超高分辨质谱进一步探究了过硫酸钾(PS), 碳纳米管(CNTs), CNTs/PS工艺诱导的DOM分子转化机制. 结果表明, PS通过静电聚合作用和氧化作用对DOM中的缩合芳香类化合物(76%)和蛋白质/多肽类(65%)去除较大, CNTs通过吸附作用对不饱和水平较低的含氧化合物(木质素类、蛋白质/多肽类和氨基糖类(90%))的去除最为显著, 而CNTs/PS则是通过吸附作用、电子转移以及单线态氧(¹O₂)的生成以实现不同组分的DOM的高效去除. 化学参数定量分布以及线性拟合分析表明, PS和CNTs/PS体系对于DOM分子的化学参数分布影响较小, 而CNTs的吸附作用会导致残留分子的平均氧碳比(O/C)、芳香指数(AI_mod)、等价双键(DBE)和碳的名义氧化态(NOSC)数值增加, 且氧原子对DBE的贡献作用增大. 本研究结果为进一步理解DOM在水环境中的去除和分子转化提供了理论依据.     

光化学降解溶解有机物及其对生物过程的影响

溶解有机物对控制海洋和淡水水生系统的化学、生物和物理特性有重要的影响.光化学降解溶解有机物改变了生态体系的溶解有机碳、有机物的分子量及光学特性,并且产生复杂的反应性氧化合物、二氧化碳、一氧化碳、小分子量的有机酸、氨基酸、二硫化碳等,对生物过程有重要的影响.本文简要综述了光化学降解溶解有机物的过程机理及其对生物过程的影响.     

平行因子分析在赤潮藻滤液三维荧光光谱特征提取中的应用

在实验室条件下培养我国沿海常见的10种赤潮藻,测定了赤潮藻生长过程中藻滤液的三维荧光光谱.用平行因子分析对光谱进行分解,获得每种赤潮藻滤液荧光峰的个数及类型,即每种赤潮藻的特征光谱.在此基础上比较每种藻特征光谱的相似性和差异性,并分析了赤潮藻生长过程中滤液的荧光峰强度和生长阶段的关系,为基于赤潮藻滤液三维荧光光谱的赤潮藻种类识别测定技术提供依据.结果表明:不同赤潮藻的特征光谱之间存在差异.在指数生长期,类蛋白和类腐殖质荧光峰强度与藻密度呈正相关,说明两类有机物在水体中不断积累;在稳定期和衰亡期,两类有机物的荧光强度迅速增大,这可能是衰老和死亡细胞的破碎释放,以及细菌降解作用所致.平行因子分析可以有效提取赤潮藻的荧光特征,考察了赤潮藻荧光峰强度和生长阶段的关系.