红树林湿地沉积物中WSOM与Cu^(2+)的络合特性研究

水溶性有机质(WSOM)与重金属络合可以控制重金属的固定和释放过程,从而影响重金属在环境中的毒性。通过提取海口市东寨港红树林湿地根际区、红树区和光滩区3个区域沉积物中的WSOM,与Cu^(2+)进行室内络合试验,以荧光光谱为表征手段,并结合多种分析方法,研究了东寨港红树林湿地3个区域沉积物中WSOM与Cu^(2+)的络合特性。结果表明:(1)东寨港红树林湿地沉积物中WSOM的组成在3个区域内具有显著的差异,根际区以类蛋白质为主要组分,红树区和光滩区则以类腐殖质为主要组分;(2)3个区域沉积物中,色氨酸类WSOM更易于与Cu^(2+)结合,类腐殖质组分比类蛋白质组分形成的络合物具有更好的稳定性;(3)根际活动并没有明显加强WSOM对Cu^(2+)的络合作用,根际区重金属含量较高是由于根际沉积物中整体WSOM的含量高。

西安PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物分子特性和来源季节差异

利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbon,OC)和元素碳(Elemental Carbon,EC)的质量浓度由高到低依次为:冬、秋、春、夏,且南北郊差异不显著。PM_(2.5)中水溶性有机碳(Water-Soluble Organic Carbon,WSOC)质量浓度为3.50~17.29μg/m^(3),冬季WSOC质量浓度最高。四季的WSOM中均含有紫外光类腐殖质和可见光类腐殖质。秋、冬和夏季类富里酸的荧光强度占比最大。WSOM的E_(2)/E_(3)、E_(3)/E_(4)和AAE值由高到低依次是:冬、春、夏、秋。SUVA 254和MAE_(3)65值均在冬季最高,夏季最低。冬季WSOM的相对分子质量和腐殖化程度较小,分子苯环取代程度最大,光吸收能力对光吸收的波长依赖性较强;秋季WSOM的相对分子质量较大,腐殖化程度较强,光吸收的波长依赖性较弱;夏季WSOM的芳香化程度和光吸收能力及春季WSOM分子苯环取代程度最弱。碳组分质量浓度、UV 254、α350和荧光强度两两呈显著正相关(p<0.01)。WSOM的荧光指数(Fluorescence Index,FI)、生物源指数(Biogenic Index,BIX)和腐殖化指数(Humification Index,HIX)值分别为1.51~2.15、0.88~1.46、1.18~3.19。冬季WSOM的自生来源最高,夏季WSOM的陆源来源比例相对较大。西安市污染气团主要来自于陕西省区域气团传输。西安市四季PM_(2.5)碳组成及WSOM的荧光组分、分子特性和来源存在季节差异,但北郊和南郊的紫外荧光光谱特性和来源差异不显著。

太湖草、藻湖区沉积物WSOM组成和分子结构分析

草型湖泊(区)和藻型湖泊(区)是浅水湖泊的两种典型状态,两种湖泊中有机质(OM)的来源和转化存在明显差异.有机质在沉积物上的埋藏是湖泊碳汇功能的重要体现.沉积物中的有机质可能发生后续的转化,影响湖泊碳汇功能;其转化过程与其固有的性质密切相关.目前为止,有关草型和藻型湖泊沉积物中有机质的组成,特别是分子结构差异的信息较少.为此,采集太湖草型湖区(东太湖)和藻型湖区(梅梁湾)沉积物,提取和纯化沉积物中的水溶性有机质(分别记为M-WSOM和A-WSOM),并采用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱、傅立叶红外光谱和傅里叶变换-离子回旋共振-质谱(FT-ICR MS)对WSOM性质组成和分子结构进行详尽的表征与分析.结果表明:(1)M-WSOM的相对分子质量比A-WSOM的(E_(2)∶E_(3)指标)稍大;FT-ICR MS的数据显示,M-WSOM和A-WSOM的相对分子质量分别为388.9和379.9.(2)M-WSOM的芳香性略高于A-WSOM的(SUVA_(254)和HIX指标);同样地,FT-ICR MS的结果显示,M-WSOM中稠环芳烃(6.3%,强度加权平均占比,下同)、芳香类物质(7.7%)的含量高于A-WSOM(分别为1.1%和4.4%);(3)荧光组分结果表明A-WSOM中类蛋白质组分的含量大于M-WSOM;FT-ICR MS的结果与之对应,A-WSOM的多肽含量(35.5%)高于M-WSOM的(15.6%);(4)质谱数据显示了高分辨的分子信息:M-WSOM和A-WSOM中,沉积物中含杂原子的分子分别占82.9%和91.7%;其中含氮元素的分子占比高达53.5%和78.5%;含磷元素分子占30.4%和41.4%,M-WSOM磷元素主要分布在脂肪烃和高度不饱和低氧物质中,而A-WSOM则主要分布在多肽中.揭示了浅水湖泊两种典型状态沉积物OM的组成和分子结构;有助于研究湖泊沉积物的温室气体排放,及碳、氮、磷元素的生物地球化学过程.

PM_(2.5)中水溶性有机物吸光特性的模拟研究

研究建立了超声雾化器与光声光谱仪,扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪联用的分析系统,将深圳市2011年夏季采集的PM2.5膜样品提取液雾化发生气溶胶,使之进入光声光谱仪检测其吸光强度以研究气溶胶中水溶性有机物(WSOM)的吸光特征.结果表明:观测期间PM2.5中WSOM平均质量浓度为(4.3±2.3)μg/m3,分别占PM2.5和OM质量浓度的11.9%±4.8%和49.2%±18.5%.WSOM在405,532,781nm波长下的质量吸收效率值(MAE)分别为(0.55±0.31),(0.54±0.31),(0.21±0.13)m2/g.经计算所得:深圳市夏季大气PM2.5中WSOM在405,532,781nm波长下的平均吸收系数分别为(2.30±1.08),(2.25±1.26),(0.86±0.45)Mm-1,对应的WSOM对大气PM2.5整体吸光效应的贡献率分别为7.6%,10.6%和5.8%,说明WSOM对PM2.5整体吸光效应的贡献不容忽视,有机气溶胶在大气灰霾中的能见度损害作用值得进一步深入研究.

深圳大气气溶胶中水溶性有机物粒径分布特征

建立了雾化器-气溶胶化学组分检测仪（ACSM）联用的分析方法,实现了对2013年春季深圳MOUDI多级采样膜（0.056~18μm）中WSOM与无机离子组分的同时测定.结果表明：所测得的水溶性颗粒物总质量浓度变化范围为（17.4±2.1）μg/m^3,其中有机物和硫酸盐是最主要的两种化学组分;粗、细粒子中的WSOM主要以二次来源为主,且大部分粗粒子中的WSOM可能来源于非均相反应;不同粒径范围WSOM的氧化态（以O/C计）估计值在0.46~1.4范围内,平均为0.96,对应的有机物/有机碳比（OM/OC）估计值在1.8~2.9范围内,平均为2.4,粗粒子中WSOM的O/C比细粒子更高,暗示粗粒子中WSOM可能经历了更多的老化过程.

深圳市冬季PM2.5中水溶性有机物的来源特征

利用连续液化采样器(PILS)-超声雾化器-气溶胶化学组分检测仪(ACSM)联用系统,对深圳市冬季PM_(2.5)中水溶性组分进行在线连续观测,获取高时间分辨率的水溶性有机物(WSOM),SO_4^(2-),NO_3^-,NH_4^+和Cl^-浓度信息以及WSOM的质谱结构信息.分析结果表明:PM_(2.5)中水溶性组分的总质量浓度变化范围为4.0～117μg/m^3,平均浓度为20.1μg/m^3,其中WSOM(25.2%)和SO_4^(2-)(22.4%)是最主要的贡献组分.ACSM质谱显示WSOM具有氧化态有机气溶胶(OOA)的质谱特征,其氧碳比(O/C)的平均值达到(0.60±0.09),且WSOM与二次无机离子(SO_4^(2-)+NO_3^-)和钾(K)有强相关性,与黑碳(BC)的相关性较弱,表明了观测期间WSOM主要来源于二次反应产生的二次有机气溶胶(SOA)和生物质燃烧,与机动车等一次排放没有明显关系.

深圳大气PM2.5中水溶性有机物的来源特征

对2017年9月~2018年8月深圳市北部大气PM2.5中水溶性有机物(WSOM)的质量浓度、质谱及来源结构进行测量和分析.结果表明:PM2.5的质量浓度为(32.3±18.4)μg/m^3,WSOM的质量浓度为(9.4±5.7)μg/m^3,占颗粒物总有机物的(77.6%±14.0%).质谱分析显示,WSOM的氧碳比(O/C)平均值达到(0.57±0.09),属于二次有机物的O/C值范围,且生物质燃烧排放的离子碎片C2H4O^2+的丰度显著,说明WSOM的来源中有显著的生物质燃烧排放的有机气溶胶.为了明确WSOM的来源结构,利用正矩阵因子分解法(PMF)模型进行来源解析,发现3个合理因子:高氧化态有机气溶胶(MO-OOA),低氧化态有机气溶胶(LO-OOA)和生物质燃烧(BBOA),贡献比例分别为51.7%,31.8%和16.5%.MO-OOA和BBOA贡献浓度均呈现秋冬高、春夏低的季节变化特征,反向轨迹分析显示其与内陆污染传输关系密切.LO-OOA的变化相对稳定,本地源的贡献较大.结合14C同位素示踪法对秋冬季WSOM样品分析,发现机动车等化石源二次有机物是WSOM的主要来源,贡献比例达到53.9%,需继续加强对化石燃料控制来降低WSOM污染.

不同深度土壤中水溶性有机物荧光光谱特征研究

以淮南市山南新区为例,测定了区内不同深度土壤中水溶性有机物的含量,同时利用RF-5301荧光分光光度计对不同深度土壤水溶性有机物进行荧光特征分析。研究结果表明:不同深度土壤中水溶性有机物的荧光特征基本相似,深层土壤的水溶性有机物含量较高,表层土壤水溶性有机物荧光强度较其他层大。

西安冬季PM_(2.5)中不同极性水溶性有机物的污染特征及氧化潜势

大气细颗粒物(PM_(2.5))通过产生活性氧(ROS)对健康造成不利影响.酸性、中性和高极性水溶性有机物(WSOM)是有机气溶胶中产生ROS的重要成分.采集西安市区2019年冬季PM_(2.5)样品,深入探究不同极性水平WSOM组分的污染特征和健康风险.结果表明,西安市PM_(2.5)中ρ(WSOM)为(4.62±1.89)μg·m^(-3),类腐殖质物质(HULIS)是WSOM的重要组成部分(78.81%±10.50%),霾天HULIS的占比更高.三类不同极性WSOM的碳浓度水平在霾天和非霾天大小分别为:中性HULIS(HULIS-n)>酸性HULIS(HULIS-a)>高极性有机物(HP-WSOM)和HULIS-n>HP-WSOM>HULIS-a.采用DCFH(2′,7′-二氯二氢荧光素)法测量其氧化潜势(OP),发现霾天和非霾天单位质量OP(OPm)的规律均为HP-WSOM>HULIS-a>HULIS-n,单位空气体积OP(OPv)特征为:HP-WSOM>HULIS-n>HULIS-a.整个采样期间OPm与WSOM的三类组分碳浓度呈负相关.霾天HULIS-n(R2=0.866 9)和HP-WSOM(R2=0.858 2)的OPm与其碳浓度高度相关,非霾天HULIS-n、 HULIS-a和HP-WSOM的OPm对各碳浓度都有很强的依赖性.

不同离子条件对提取沉积物中水溶性有机质光谱特性的影响

水溶性有机质(WSOM)是环境中溶解性有机质(DOM)的重要组成部分,对WSOM化学特性的研究有助于了解环境中DOM对污染物环境归趋的作用.本文利用紫外-可见吸收光谱法(UV-vis)及三维荧光光谱法(3D-EEM)分析了3种不同来源沉积物的WSOM在不同种类及浓度离子浸提液中的光谱特性差异,以揭示天然水化学离子种类及浓度对提取沉积物中WSOM光谱特性的影响.UV-vis光谱分析结果表明:①WSOM在SO4^2-及K^+浸提液中的溶解性有机碳(DOC)含量及其芳香度较高,在Cl^-及K^+浸提液中的有色溶解性有机质(CDOM)丰度高,在NO3^-、Na^+浸提液中的富里酸含量较高、分子量较小;②浸提液中WSOM的DOC含量及其芳香度、CDOM丰度随离子浓度增加呈先增后减的趋势,同时大颗粒WSOM比例逐渐增加.通过3D-EEM光谱数据结合平行因子分析法发现,沉积物(城市内湖)中WSOM主要由4种荧光组分组成,即可见腐殖酸(C1)、土壤富里酸(C2和C3)、微生物源类腐殖质(C4).4种荧光组分在SO4^2-、K^+浸提液中的荧光强度较高,且随离子浓度增加WSOM的荧光强度、类蛋白物质及类腐殖物质浓度均表现为高浓度受抑制的现象,这一点与吸收光谱数据一致.