鄱阳湖湿地溶解性有机质的光化学属性对水体光活性中间体(PPRIs)季节性变化的影响

湿地的水文和水化学在时空尺度上会呈现显著差异,进而会引发光化学反应的变化,光活性中间体(PPRIs)是水体间接光反应的产物,具有极强的氧化性,对水环境中有机物和污染物的归驱具有重要的影响,因此迫切需要探究湿地中PPRIs的产生过程。本研究通过捕获剂法监测了鄱阳湖湿地4个季节水体中3种PPRIs(^(1)O_(2)、·OH及^(3)CDOM^(*))的产生速率和稳态浓度的变化,并通过紫外吸收光谱、三维荧光光谱、以及傅立叶变换离子回旋共振质谱等技术对水体中可溶性有机质(DOM)组分的化学特征进行分析,揭示了鄱阳湖湿地不同季节水体中的DOM的光化学反应特性及与PPRIs产生的相关性。结果发现:鄱阳湖夏季和秋季水体的pH值、溶解有机碳(DOC)浓度较高,相反,硝酸盐、亚硝酸盐浓度在夏季和秋季较低。夏季和秋季的DOM中芳香族化合物丰度较高,并且木质素丰度明显高于冬季和春季。不同季节鄱阳湖水体有色可溶性有机物产生能力依次为秋季>夏季>冬季>春季。夏季和秋季水体中^(1)O_(2)和·OH产生速率和稳态浓度显著高于春季和冬季水体。pH、DOC、E2/E3、脂类、蛋白类及木质素类与PPRIs产生速率展现出了良好的正相关关系,尤其是其中的DOC与木质素类组分;另外在三维荧光指标结果中,荧光指数(FI)和新鲜度指数(β/α)与PPRIs呈现负相关关系,证明FI值越低即DOM陆源性越高、非新生DOM比例越高,则PPRIs产生速率越高。综上,PPRIs的光化学产生与植物源DOM密切相关。与春季和冬季相比,夏季和秋季鄱阳湖水体的有机质高,而其中DOM组分中芳香族化合物丰度较高,主要来自陆生植物和土壤有机质,其有机质的腐殖化水平较高,而在春季和冬季水体有机质主要来自湖泊本身和微生物产生的有机质,属于内源。淹水植物残体降解过程释放的有机组分,对夏、秋季DOM的来源和组成有着极易被忽视的影响和作用,而其中光化学活性较强的有机组分如木质素是造成其PPRIs产率更高的主要原因。

草源型可溶性有机物降解过程中活性氧物种产生过程

活性氧物种(ROS)参与天然水体系统中的光化学反应、氧化还原反应,是影响水体中有机污染物的迁移、转化、环境归宿及生态效应的重要因素.然而目前对草源型可溶性有机物(DOM)分解过程中ROS的产生过程并不清楚.本文通过室内模拟实验,首先构建了室内测定3种ROS(3CDOM^*、1O2、·OH)的方法,进而分析草源植物——苔草(Carex tristachya)残体浸出液中DOM光降解过程中ROS的产生过程.结果表明:ROS累积含量的产生随着DOM的降解逐渐升高,在3种自由基含量中,3CDOM^*的产生含量最多,·OH产生含量低于另外2种ROS两个数量级.CDOM含量与3CDOM^*、1O2、·OH浓度呈现正相关关系,尤其与3CDOM^*和1O2浓度的显著性水平最高,·OH次之.ROS浓度与水质指标呈现出不同的线性相关关系,与硝态氮浓度呈负相关关系,而与亚硝态氮浓度呈现正相关关系,并且亚硝态氮对ROS浓度影响效果极显著.同时类蛋白荧光峰值强度的衰减与ROS累积含量呈现极显著负相关关系,说明在DOM的光降解过程中蛋白质小分子的降解是产生ROS很重要的一个部分.综上,通过对草源型DOM光降解过程中ROS产生过程的研究,增加了对湖泊生态系统中水生植物产生ROS的过程、迁移、转化、归宿及其作用机制的认识.

建筑泥浆资源化利用技术研究

针对建筑泥浆随意投弃、填埋且未进行资源化利用的问题,基于建筑泥浆基本理化性质,对比分析国内外建筑泥浆处理技术与处理效果,总结我国建筑泥浆资源化利用存在的问题,并提出改进建议,以实现建筑泥浆资源化、减量化、稳定化、无害化的防治目标。

基于建筑泥浆脱水泥饼的基质配方对绿植生长发育的影响

以建筑泥浆脱水泥饼为试验材料,经过理化性质的初步调整后,使用4种辅材以及不同配比的微生物有机肥料对脱水泥饼进行结构性改良,研究不同基质配方对高羊茅、小松菜、豌豆生长发育的影响。结果表明,经过改良后脱水泥饼的理化指标达到绿植标准,试验绿植的发芽率均超过80%,植物干质量有极大的提高。其中,稻壳炭基质的添加对高羊茅的生长促进效果最明显;在肥料施加量适当的情况下,稻壳炭基质也能促进小松菜的生长;纸屑基质更适合于豌豆的生长。脱水泥饼改良基质(人工绿化种植土壤)能有效提供植物生长发育的条件,本研究结果实现了将城市固体废弃物——建筑泥浆脱水泥饼资源化利用于城市绿化种植。

浅水湖泊水生植物残体降解过程中活性氧物种的产生及其作用分析

水生植物是湖泊生态系统中的重要组分,每到秋冬季水生植物大量衰亡,植物残体分解过程对水体生源要素循环有重要影响。大型水生植物残体的分解一直被认为是微生物降解的过程,而光降解在很大程度上被忽视了。主要探究单可见光、单微生物和可见光+微生物联合作用下芦苇残体降解过程中各组分去除效率的差异性及不同条件下的降解机制。结果表明,与单可见光降解或单微生物降解相比,可见光+微生物联合降解在110 d内去除植物残体生物量最多(54.9±2.1%),同时产生更多的活性氧物种(Reactive Oxygen Species,ROS),且残体的各个组分(纤维素、半纤维素和木质素)的去除率与累积生成的ROS均呈正相关性,尤其是其中的难降解组分——木质素。因此,为了更准确地预测水生生态系统的碳循环,需要考虑可见光在植物残体降解中的作用,而对浅水湖泊中水生植物残体降解机理的深入认识将有助于湖泊科学管理和治理修复。