基于光谱特征的多重金属离子与DOM结合特性

通过淬灭滴定实验,文章采用同步荧光光谱和傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱分析,探究Cu^(2+)和Cd^(2+)多重离子与溶解态有机质(DOM)结合特性。研究结果表明,(1)DOM与Cu^(2+)和Cd^(2+)结合稳定常数(lg KM)分别为4.75~5.18和3.71~4.12,Cu^(2+)与DOM的结合能力要强于Cd^(2+)。(2)Cd^(2+)浓度为0和100μmol/L时,DOM点位与Cu^(2+)的结合顺序均为430~500 nm>330~420 nm,且Cd^(2+)存在时Cu^(2+)与DOM的lg KM为4.56~4.95。对比结果表明Cd^(2+)的存在并未影响DOM点位与Cu^(2+)的结合顺序,但减弱了DOM与Cu^(2+)的结合能力。(3)FTIR结果表明,Cd^(2+)浓度为0和100μmol/L时DOM官能团与Cu^(2+)结合顺序依次为酚类C-O>酰胺N-H>酰胺C=O>羧基C=O>芳香族C-H>多糖C-O和酰胺N-H>酰胺C=O>酚类C-O>芳香族C-H>多糖C-O。Cd^(2+)与酚类C-O结合后影响了Cu^(2+)与DOM中酚类C-O和羧基C=O官能团的结合。水环境中多重金属离子共存时的生物有效性和生态风险应受到关注。

秋季洪泽湖水体有色溶解有机物分布特征及来源解析

利用紫外/可见光谱和三维荧光光谱分析了秋季洪泽湖水体有色溶解有机物(CDOM)的组成和空间分布特征,并探究了其来源。三维荧光光谱共解析出3种类腐殖质和2种类蛋白质组分,其中类腐殖质为主要组分。波长254 nm处的吸收系数(A_(254))及其与溶解有机碳的比(SUVA)和3种类腐殖质组分均表现出入湖河口区高于其他区域的空间分布特征,表明外源河流输入是秋季洪泽湖CDOM的主要来源,自生源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)也佐证了这一结论。人工调蓄对洪泽湖CDOM的组成和来源影响显著。

基于光谱特征的pH对溶解态有机质与铜相互作用的影响研究

环境条件的变化能够影响和改变溶解态有机质(DOM)的组成结构及化学特征,进而影响其生物地球化学循环过程。采用同步荧光光谱、三维荧光光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR),结合二维相关光谱分析方法,研究了pH条件变化对DOM特性及其与Cu^(2+)相互作用的影响。结果表明,(1)随着pH值由5逐渐升高至10,DOM不同组分的荧光强度显著增强,其中类腐殖酸组分变化最显著,类富里酸组分变化最优先,这是由于pH的变化引起的醛酮、酚基、羧基等相关基团暴露导致的。(2)荧光光谱二维相关分析表明,pH的改变能够显著地影响DOM不同组分与Cu^(2+)的结合能力,但并不能影响其结合顺序。三维荧光光谱结合平行因子分析共解析出3个荧光组分,荧光组分的淬灭曲线非线性拟合结果更是定量验证了这一结果。(3)FTIR结果表明高pH条件下DOM与Cu^(2+)结合点位更多,结合强度更强。pH 5和pH 10条件下DOM官能团与Cu^(2+)的结合顺序分别依次为:多糖C—O>酚基>醛酮CO>芳香族C—H和多糖C—O>酰胺Ⅱ带C—N>酚基>脂肪族C—H>醛酮CO>羧基C—OH>芳香族C—H>羧基CO。荧光光谱和FTIR的异谱二维相关分析进一步表明Cu^(2+)与DOM类腐殖酸组分的相互作用滞后于酚基和芳基等基团。

天然胶体的水环境行为

胶体是一种分散相粒子具有特定粒径(通常为1 nm~1μm)的混合物,天然水体中的胶体通常是指水环境中普遍存在,而又符合“胶体”形态定义的物质的总和.因为具有特殊的表面性质以及独特的水动力学特点,天然水体中的胶体被认为是一种重要的污染物载体,尤其在促进重金属类的污染物迁移以及性质转化的过程中具有重要作用.本文归纳总结了水环境研究领域中胶体概念的提出与发展,讨论了现有研究中对胶体的定义与理解,比较了当前几种主要的胶体提取手段的特点.同时,针对胶体在水环境中的环境行为,详细归纳了河湖水体中胶体的物质组成、特征以及相应的检测手段,重点总结了胶体在水环境中对污染物的结合作用、胶体污染物的生物效应、胶体自身的团聚规律以及胶体对污染物迁移的影响机制.本文提出了胶体在水环境中复杂的组成成分与动态变化在胶体研究中的重要性,并对进一步揭示胶体环境效应的研究思路以及方法手段进行了展望.

烟碱污染对土壤细菌功能酶活性的影响

土壤微生物功能酶活性的变化可在一定程度上反映土壤微生物群体对环境污染物的响应机制和对污染物的降解活性。针对烟碱及烟碱型农药对菜地土壤的污染问题,在实验室设计并构建均一的土壤微生态系统,并初步分析了烟碱污染对菜地土壤细菌功能酶(过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶和磷酸酶)活性的影响。结果表明:烟碱对土壤过氧化氢酶和蛋白酶的活性表现为先抑制,后促进,其中对蛋白酶活性促进作用强烈;对脲酶活性而言,在短期内,烟碱污染高低浓度组呈现差异化特性,14d后各处理组脲酶活性均显著高于对照组;对土壤磷酸酶活性开始表现为刺激作用,但于第21 d受到抑制,28 d后各处理组趋于一致。

太湖和洪泽湖天然有机质与重金属结合特性研究

利用同步荧光光谱表征浅水湖泊太湖和洪泽湖中天然有机质(NOM)的组成,同时利用荧光淬灭滴定试验研究了NOM与Cu^2+和Cd^2+的结合特性.结果表明:两个湖泊的NOM中类蛋白质和类腐殖质组成比例存在显著的差异,太湖NOM主要由类蛋白质和类腐殖质组成,洪泽湖NOM则以类腐殖质为主;太湖和洪泽湖NOM与Cu^2+和Cd^2+的结合点位及结合能力存在显著差异,NOM中类腐殖质的结合点位要显著多于类蛋白质;太湖贡湖湾和梅梁湾NOM中类蛋白质与Cu^2+的结合能力以及梅梁湾NOM中类蛋白质与Cd^2+的结合能力强于类腐殖质,但贡湖湾NOM中类蛋白质与Cd^2+的结合能力则弱于类腐殖质,而洪泽湖NOM中类蛋白质与Cu^2+和Cd^2+的结合能力均强于类腐殖质;太湖NOM与重金属Cu^2+和Cd^2+的结合能力要显著高于洪泽湖NOM.

洪泽湖溶解态有机质与重金属汞的结合特性

水体中溶解态有机质(DOM)能够与重金属络合形成复合化合物,进而影响水环境中重金属的迁移转化、生物可利用性和毒性.通过荧光光谱结合不同的光谱分析方法研究了洪泽湖不同季节水体DOM与重金属汞(Hg)的结合特性.结果表明,春季DOM以类蛋白质为主,秋季则以类腐殖质为主,洪泽湖秋、冬季蓄水导致DOM性质存在显著差异.同步荧光光谱结合二维相关光谱分析结果表明,洪泽湖春季DOM与Hg(Ⅱ)的结合强度依次为:360~425 nm>290 nm>300~350 nm,秋季DOM与Hg(Ⅱ)的结合强度依次为:290 nm>315~355 nm>365~380 nm>380~465 nm.三维荧光光谱和荧光淬灭实验表明,洪泽湖水体DOM的5种荧光组分均与Hg(Ⅱ)有不同程度地络合.Ryan-Weber模型拟合结果进一步表明,春季DOM类腐殖质组分与Hg(Ⅱ)结合能力强于类蛋白质,秋季则是类蛋白质组分的结合能力强于类腐殖质.总体而言,洪泽湖秋、冬季蓄水能够显著改变DOM的性质,从而影响DOM与重金属Hg(Ⅱ)的结合特性,可能会增强洪泽湖水体中Hg的生物可利用性和毒性.