城市地表径流胶体与溶解性有机物下渗共迁移行为

针对城市地表径流胶体与溶解性有机物(DOM)共存特性,考察下渗柱中径流胶体和DOM的出流浓度,分析进水流速、pH值、离子强度和胶体粒径变化时城市地表径流胶体与DOM的共下渗迁移行为.结果表明,径流胶体与DOM结合后,会显著促进对方向下迁移;进水流速越高,径流胶体对DOM的携带迁移越明显,两者的出流浓度越高;进水流速为10 mL·min^(-1)时,径流胶体和DOM的穿透曲线相对峰值浓度分别比5 mL·min^(-1)时提高了3.5%、8.1%;径流胶体-DOM混合溶液在pH值为6时的下渗共迁移速度最快;Na^(+)存在抑制了径流胶体与DOM的下渗共迁移;共存地表径流胶体粒径越小,DOM的下渗出流时间越早、出流峰值浓度越低.

配施紫云英对不同类型水稻土溶解性有机碳氮淋溶及损失的影响

为探讨配施紫云英对不同类型稻田土壤溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)含量的影响程度,阐明稻田土壤DOC和DON的淋溶特性,本研究以亚热带3种典型水稻土(黄泥田、灰黄泥田和灰泥田)为研究对象,通过田间试验,探讨等氮磷钾条件下单施化肥(CK)和紫云英配施化肥(cmv)处理对不同水稻土DOC和DON的动态变化、淋溶特性及损失的影响。结果表明,不同土壤类型水稻土DOC和DON的淋溶特性有所不同。3种供试水稻土中,灰泥田水稻土DOC淋溶损失量最大,其CK处理DOC淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高24.09%和72.15%,cmv处理淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高16.53%和40.55%;而黄泥田水稻土DON淋溶损失量最大,其CK处理淋溶损失量较灰黄泥田和灰泥田分别显著提高18.93%和37.01%,cmv处理3种不同类型水稻土DON淋溶损失量无显著差异。配施紫云英可显著降低水稻土DON的淋溶损失量,每季水稻中cmv处理黄泥田、灰黄泥田和灰泥田DON淋溶损失量较CK处理分别降低了24.67%、14.88%和13.54%;黄泥田cmv处理DOC较CK处理提高了19.19%,而灰黄泥田和灰泥田2种施肥处理无显著差异。供试稻田中DOC和DON在土层间的淋溶具有一定的延迟性,且DOC的延迟时间大于DON。灰色关联分析表明,在土壤性质中有机质是影响水稻土DOC淋溶损失的重要因素,孔隙度是DON淋溶损失的重要影响因素。不同类型水稻土DON的淋失早于DOC,且DON在黄泥田中淋溶损失较高,而DOC在灰泥田中淋溶损失较高;在等氮磷钾的条件下,配施紫云英可减少水稻土DON的淋溶损失,而低肥力水稻土DOC的淋溶损失量有所增加。

污泥热水解厌氧消化滤液处理工程溶解性有机物

以典型的污泥热水解厌氧消化滤液处理工程为对象进行现场调查.结果表明,滤液中氨氮和COD的浓度分别高达(2034±465),(4128±276) mg/L,滤液中溶解性有机物(DOM)主要是大分子难降解有机物,大于1000Da的DOM占80.6%.现有“生物预处理+两级AO-MBR”滤液处理工艺总体上可实现高效脱氮(TN去除率94.9%)和部分COD去除(69.9%).脱氮主要依赖生物预处理单元(去除贡献率为79.9%),而DOM去除主要依赖MBR工艺的膜过滤(去除贡献率为184.7%).膜过滤截留的DOM依次为高分子聚合物>腐植酸类物质>低分子有机酸和中性物质,出水DOM主要以腐植酸和富里酸类物质为主,且腐殖化程度增高.现有的水洗、酸洗和碱洗对膜的有机污染均有一定的清洗效果,但清洗液中DOM类型差异明显.

生物质炭和有机肥配施对水稻土溶解性有机质光谱学特征的影响

为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质(DOM)的影响及其与有机肥配施的协同效应,通过5年连续定位试验,探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理:对照(CK)、生物质炭(BC)、化肥(F)、生物质炭+化肥(F+BC)、化肥+有机肥(25%氮替代,MF)和化肥+生物质炭+有机肥(25%氮替代,MF+BC)对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳(ROC)及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征,分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明:施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量,缓解土壤酸化,并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关(P<0.05)。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量,并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化;而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述,在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。

水环境溶解性有机质溯源与表征技术研究进展

水体中的溶解性有机质(DOM)来源广泛,成分复杂,可参与水中重金属迁移转化和生物地球化学循环过程,采用相应技术手段识别水体DOM来源,实现对DOM组分和性质的表征,对理解其生态环境效应具有指示意义。简要介绍了水环境中DOM的组成、特点及当前的研究热点,重点总结归纳了紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱、稳定同位素、生物标志物以及傅里叶变换离子回旋共振质谱等技术方法在水环境DOM溯源与表征中的应用特点、重要表征参数、影响因素和使用局限性。结果表明:紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱均有操作便捷、分析速度快、不破坏样品等优点,但二者对DOM表征的侧重点不同;稳定同位素技术重点关注DOM中的碳、氮等元素同位素组成及含量,生物标志物可记录DOM分子结构的信息,而傅里叶变换离子回旋共振质谱则是从分子级别对DOM进行表征。以上各技术对DOM的研究均有广阔的应用前景,但是由于DOM成分和组成元素的复杂性以及每种技术本身的局限性,多种技术的联合使用已成为水体DOM表征与解析的发展趋势。在此基础上阐述了多技术联用条件、目标和优点,归纳了现有研究中基于多技术联用的水环境DOM研究进展及研究案例,最后展望了DOM溯源与表征的未来发展方向。

天然气净化厂废水处理过程中溶解性有机物的变化

溶解性有机物(DOM)是废水达标排放标准的重要考虑因素,综合分析废水中DOM的分子组成是对其高效去除的前提。以某天然气净化厂废水为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(FT-ICR MS)和三维荧光光谱(3D-EEMs)从分子层面深入分析氧化过程中DOM的荧光性质、分子组成、质荷比、分子转化。EEM结果表明,废水中主要以类腐殖质物质为主,其次为富里酸类物质。O_(3)/H_(2)O_(2)氧化降低了类腐殖质物质的荧光强度,但DOM降解受限于臭氧与富含电子有机物的反应特性;而O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton联合氧化能大幅降低总荧光强度,有效去除类腐殖质。FT-ICR MS结果表明,O_(3)/H_(2)O_(2)氧化去除了部分CHO类、CHON类DOM,但对CHOS类、CHONS类DOM的去除效果欠佳。多环芳烃和高度不饱和的化合物被臭氧降解为脂肪族类化合物,增加了CHO类DOM含氧量。O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton氧化对CHOS类、CHONS类DOM具有较好的去除效果,去除了大部分多酚化合物,生成具有含氧量更低和饱和度更高的DOM。同时,联合氧化极大地缓解了超滤膜污染,去除了大部分可逆污染和不可逆污染。

不同碳氮比下后置反硝化工艺中溶解性有机质的分子特征及其转化机理

污水处理厂后置反硝化工艺中外加碳源的投加量会影响出水溶解性有机质(DOM)的特性,从而影响后置反硝化的处理效率和出水水质.本研究以实际污水中DOM为研究对象,利用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT ICR-MS)开展了不同碳氮比(C/N=3、4、5、6)下后置反硝化工艺中DOM的分子特征及其转化机理研究.结果表明,在4种C/N下,C/N=5的反应器出水芳香性DOM分子(AImod>0.5)和不饱和程度高的分子(DBE≥4)占比最高,分别为24.72%和97.6%,说明C/N=5时,出水难生物降解程度较高.通过分子转化分析可知,C/N=5的反应器产生的DOM分子占比(58.35%)最高且不饱和程度较高,去除的分子占比(2.80%)低且不饱和程度较低,再次证实C/N=5的反应器出水相较于C/N=3、4、6的反应器出水DOM分子惰性高,排放至受纳水体环境风险较低.此外,微生物群落结构及其与DOM的关联分析可知,Proteobacteria在C/N=5的反应器中相对丰度最高,其主导后置反硝化工艺中DOM分子的产生,Planctomycetota、Nitrospirota、Chloroflexi和Gemmatimonadota对DOM分子的去除和产生也具有重要作用.综上所述,推荐C/N比为5作为后置反硝化工艺中外加碳源的适宜C/N比.

好氧堆肥污泥农用后溶解性有机质释放特征

研究污泥农用后溶解有机质(DOM)的释放特征,有助于评价和预测土壤中共存污染物的环境行为和效应。以河南省洛阳市某污泥处理厂好氧堆肥后的市政污泥作为样本,利用扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳分析仪、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、凝胶渗透色谱(GPC)、三维荧光光谱(3D-EEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)等表征技术,研究污泥农用后释放DOM的浓度、分子量、组成和结构等性质的演变特征。结果表明,污泥还田60 d内,释放的DOM微观形貌上存在较大变化,由致密块状物变为不规则松散物质;污泥农用后释放溶解性有机碳(DOC)量在4.25~6.22 mg·g^(-1)污泥范围,呈现先上升后稳步下降的趋势;释放过程中,污泥DOM的分子量和芳香性等性质也存在显著的变化:污泥DOM重均分子量由0.5 d时2674 g·mol^(-1)的逐渐升高为60 d的129026 g·mol^(-1);污泥还田后释放的DOM分子中芳香性物质逐渐积累;3D-EEM结合平行因子分析(PARAFAC)模型分析污泥释放DOM中的荧光物质,发现DOM中荧光物质主要为类富里酸和类腐殖质,释放过程中,类腐殖质逐渐积累,DOM整体上呈现腐殖化趋势;FTIR图谱表征污泥DOM脂肪族烷烃类物质的减少和芳香烃物质生成。污泥还田后释放DOM数量和性质变化,显著改变土壤中共存污染物环境行为和生态效应。该研究可为评估和预测污泥农用后产生的环境影响提供理论依据,也对市政污泥的资源化利用具有一定指导意义。

溶解性有机质与铅、砷相互作用研究

为研究天然水体中有机质与砷(As)、铅(Pb)相互作用,文章以标准溶解性有机质(标准DOM)为研究对象,利用光谱、超高分辨率质谱分析、平行因子分析法等方法进行分析。结果表明:(1)与类富里酸和腐殖质相比,类蛋白质酪氨酸类与As、Pb表现出更高结合能力。(2)超高分辨率质谱检测结果显示,重金属能够改变标准DOM原有特性,使得有机质发生转变,如氨基糖类组分减少,类单宁组分增加,CHO相对丰度减少,其他杂原子相对丰度增加。(3)DOM-As显示紫外特征参数a254和荧光特征参数HIX具有强正相关性,通过超高分辨质谱仪获得的氨基糖组分、CHO与紫外特征参数a254、a260、a280、荧光特征参数HIX均具有正相关性,荧光组分C1和质谱获得的不饱和烃类组分具有正相关性。研究结果可为定量评估水体中有机质-重金属相互作用机理提供理论支撑,从而减少重金属等各种污染物的环境行为。

青藏高原源头河流水体溶解性有机物组分及其关键调控因素

水体溶解性有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)是河流生态系统的重要组成部分,其含量及组分的变化与生态系统功能密切相关。以青藏高原东缘龙苍沟流域27条Strahler 1级源头河流为研究对象,采用DOM荧光特性表示组分特征,同时调查各河流地理特征、气候特征和水化学特征,探究源头河流DOM含量和组分的关键调控因素。研究结果表明:溶解性有机碳(DOC)浓度在0.35—1.50 mg/L之间,平均值为0.85 mg/L。荧光指数(Fluorescence index,FI)的均值分别为0.91和1.11,类色氨酸与类酪氨酸比值(Trypto/Tyro)的均值为0.76,新鲜度指数β/α均值为0.61,表明蛋白质的生物可利用性较差、微生物活性较低。随着海拔的降低,龙苍沟流域河流DOC浓度降低,DOM组分外源性降低,而微生物生物活性升高(P<0.05)。DOM组分受地形、流域面积和气候因素影响不显著(P>0.05)。荧光指数FI、新鲜度指数β/α与Ca^(2+)/Mg^(2+)和NO_(3)^(-)浓度显著正相关(P<0.05)。逐步回归结果显示,海拔、坡降、温度、pH、氧化还原电位、DOC浓度、Ca^(2+)/Mg^(2+)和NO_(3)^(-)浓度都对DOM组分起到了一定作用(P<0.05)。结构方程模型结果显示,在Strahler 1级源头河流中Ca^(2+)/Mg^(2+)和NO_(3)^(-)浓度是驱动DOM组分海拔变异的主要环境因素。综合以上分析,随着海拔降低,岩石风化加剧,同时人类活动的增加引起NO_(3)^(-)浓度的增加改变了水化学环境,导致DOM组分品质改善。对源头河流DOM组分空间变异和调控因素进行了研究,加深对源头河流有机物代谢过程的认识。

济南泉域岩溶水系统溶解性有机质的光谱特性及指示作用

选取济南泉域岩溶水系统为研究对象,在分析水化学特征的基础上,采用紫外-可见光光谱、三维荧光光谱和平行因子分析方法,识别岩溶水系统中溶解性有机质(DOM)的组分、来源及其空间分布特征,探讨影响DOM分布特征的控制因素及其指示作用。结果表明:识别出的岩溶水系统中3种主要荧光组分分别为腐殖质物质、类蛋白色氨酸和类蛋白酪氨酸,间接补给区以腐殖质物质组分为主(31%),直接补给区和汇集排泄区以类蛋白色氨酸物质为主(48.5%和45.6%)。岩溶地下水DOM处于弱腐殖化水平,在微生物活动影响下以内源输入为主。腐殖质物质与TDS、Ec、K^(+)、Mg^(2+)等水化学指标显著相关;类蛋白色氨酸、类蛋白酪氨酸与微生物作用关系密切,可作为评价岩溶水系统生态及脆弱性的指标。

亚铁活化过硫酸盐体系对水体溶解性有机质分子转化的影响

亚铁活化过硫酸盐(PS/Fe^(2+))高级氧化是修复有机污染水体的常用技术,在修复过程中会诱导水体中溶解性有机质(DOM)分子结构转变。为研究PS/Fe^(2+)体系中DOM的分子转化特性,选取腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和天然有机质(NOM)3种不同种类的DOM为研究对象,利用光谱和高分辨率质谱对比分析了PS/Fe^(2+)反应前后DOM的理化特性和分子结构特征。结果表明:①与热或碱活化PS体系相比,PS/Fe^(2+)反应后DOM芳香度、分子数和分子量显著下降。②反应后,DOM中残留了含C、H和O的木质素和单宁类物质,去除了O/C<0.6的低氧化程度分子,生成了富含氮和硫的高氧化程度分子。③PS/Fe^(2+)体系去除了DOM中的不饱和态分子(49.3%~94.0%),生成饱和态物质的数量、类型因DOM种类表现出明显差异。研究显示,PS/Fe^(2+)体系在自由基氧化与络合作用的共同介导下显著增加了DOM的分子转化程度,进而可能影响共存污染物的环境行为。

林地土壤溶解性有机质荧光光谱特征及与重金属相关性

溶解性有机质(DOM)是土壤有机质中最活跃的成分,影响重金属迁移、转化过程,研究两者间相关性对环境监测和污染评价具有重要价值。采集位于小兴安岭的黑龙江省茅兰沟国家级自然保护区内典型针阔叶混交林表层(0~30 cm)土壤,采用三维荧光光谱-平行因子分析法,揭示林地土壤DOM荧光光谱特征,并进一步分析DOM荧光组分与重金属含量间相关性。结果表明:林地土壤DOM荧光指数在1.468~1.635之间,平均值为1.531,其来源兼具自生源和外生源特征;生物指数在0.563~0.646之间,平均值为0.603,新近自生源贡献率低;腐殖化指数在4.607~8.993之间,平均值为6.491,腐殖化程度不高。林地土壤DOM荧光光谱中共识别出3类5种荧光组分,包括类腐殖质(紫外类富里酸C1和可见类富里酸C2)、类腐殖酸(胡敏酸C3)和类蛋白质(类酪氨酸C4和类色氨酸C5)。类腐殖质占总组分和比例(60.12%)最大,显著高于类腐殖酸和类蛋白质,类腐殖酸占总组分和比例(11.25%)最小。C1、 C2和C3间均具有明显正相关性,C5与其余4种荧光组分均成显著负相关。5种荧光组分与荧光指数间均具有显著的相关性,仅C5与荧光指数成正相关。林地土壤重金属含量空间分布具有较大差异,As与Cr, Cu、 Ni与Zn, Hg与Pb均具有显著正相关性,Hg与Cu、 Ni及Zn, Cr与Pb均具有显著负相关性。3类荧光组分与As、 Cr和Pb的相关性均不显著,而均与Zn具有显著的相关性。同时,类腐殖质与Cu和Hg成显著相关,类腐殖酸与Cu、 Hg和Ni显著相关,而类蛋白质与Ni显著相关。研究结果可为茅兰沟国家级自然保护区林地土壤环境监测提供基础数据,为小兴安岭典型针阔叶混交林土壤重金属污染评价提供参考依据。

印染废水中溶解性有机质在非均相芬顿工艺下的转化与去除研究

随着工业化进程的加快,工业生产制造导致越来越多的污染物排放,造成了水体的严重污染。纺织行业所排放的废水成分复杂且难处理,而高级氧化工艺(AOPs)是解决这种难处理的工业废水的一种有效措施。本研究针对国内某工业园区一家印染厂采集的印染废水,开展非均相芬顿降解实验,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱对其组分进行检测与识别。探究印染废水中溶解性有机质(DOM)的组成特征及其在非均相芬顿实验中的转化与去除过程。结论表明印染废水中DOM以木质素和脂肪族化合物为主,非均相芬顿工艺反应30分钟后,大分子有机物降解为小分子物质,DOM的整体质荷比下降。反应4小时后的降解效果与30分钟相差不大,非均相芬顿工艺降解后DOM组分的O/C更高,富含更多含N有机物。

基于CiteSpace的三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质研究的进展

采用文献计量学方法厘清国内外三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质(DOM)的研究现状、热点和发展趋势。利用CiteSpace知识图谱分析工具,以CNKI和WoS核心合集为数据源,从年发文量、发文作者、发文国家、关键词聚类以及突显等方面进行可视化分析,并对三维荧光光谱技术研究内陆水体中的DOM及其数据分析方法与解析技术进行综述。结果表明该领域年发文量呈上升趋势且以外文文献量增长较快为主要特征,中国是发文量最多的国家,国际化交流合作程度高且已形成较为稳定的研究团体,研究潜力充足。国内外利用三维荧光光谱技术对内陆水体中DOM的研究主要集中在易受人类活动影响或富营养化严重的水域,包括富营养化水体与沉积物中溶解性有机质,有色溶解性有机质和消毒副产物的研究,以及涉及溶解性有机质与重金属相互作用、全球气候变化响应、生物利用性等方面。除了采用常规的数据分析方法外,综合运用三维荧光光谱与吸收光谱、质谱等技术相结合,从分子水平解析内陆水体中DOM的组成和来源特征是该领域未来的重要研究热点与趋势。

生物炭内源溶解性有机物的释放对 RhB 吸附的影响

生物炭所释放的溶解性有机物(DOM)可能会与污染物相互作用,但DOM的组分及其在生物炭吸附过程中的影响机制尚不清楚。研究对不同热解温度制备的生物炭释放的DOM进行表征,分析其组分和理化性质,通过吸附动力学和吸附等温试验探究DOM在生物炭吸附RhB的过程中的影响机制。结果表明,热解温度和生物质原料均会影响DOM的组分,低温生物炭(300℃)比高温生物炭(500℃和700℃)能释放出更多的DOM,玉米秸秆生物炭的DOM释放量高于松木锯末生物炭,低温生物炭释放的DOM主要组分为富里酸类物质和腐植酸类物质,且其极性指数与生物炭相反。吸附试验表明,DOM的添加延长了酸改性生物炭对罗丹明B(RhB)的吸附平衡时间(90 min→210 min),同时也大大降低了酸改性生物炭对RhB的吸附量(ACS300:7.86 mg/g→2.26 mg/g;APS300:6.41 mg/g→1.61 mg/g),DOM可以与RhB形成络合物(吸附率:14.29%~30.77%),从而抑制其在生物炭上的吸附。此外,还发现DOM的富里酸类和腐植酸类含量与生物炭的吸附量呈负相关。因此,DOM释放量越多,生物炭对RhB吸附效率越低。

汽提净化水回用原油电脱盐过程的溶解性有机物转移特征

汽提净化水回用原油电脱盐是炼化企业重要的节水措施。本研究基于气相色谱-质谱和静电场轨道阱高分辨质谱组合分析,从微观层次上探究了汽提净化水回用电脱盐过程的溶解性有机物转移特征。电脱盐过程中,汽提净化水有13种芳香胺类、34种含氮杂环类、13种中长链烷基酚类和1种醚类化合物转移到油相,对油品品质影响轻微,对油品收率有所促进,同时可将电脱盐污水的有机负荷总量降低约50%。原油中的8种环烷酸类、7种含氧杂环类、3种短链烷基酚类、504种低不饱和度的O_(2)、O_(4)、O_(3)S_(1)和N_(1)O_(3)类以及186种高不饱和度的O_(4)S_(1)和N1O_(2)类化合物转移到水相,使得电脱盐污水的有机污染组成更为复杂,急性生物毒性更强。本研究对于掌握高浓度点源污水的水质特性、提高炼化企业污水管控水平具有指导意义。

生态补水型城市河湖湿地系统溶解性有机质来源解析及其与水质关联性

为探究补水型城市河湖人工湿地系统枯水期和丰水期溶解性有机质(DOM)的组成特征、来源及其与水质的关联性,以巢湖流域典型城市人工河湖湿地为研究对象,运用三维荧光光谱(EEMs)技术,结合平行因子分析法(PARAFAC)解析枯丰水期湿地内水体DOM浓度组分变化和主要来源;分析常规水质指标pH、溶解氧、总磷(TP)、总氮、叶绿素a(Chl.a)和浊度的时空变化特征以及与DOM的关联性。结果表明:(1)通过PARAFAC识别出4种荧光组分,分别为紫外类富里酸C1、类色氨酸C2、类胡敏酸C3、类酪氨酸及可溶性微生物降解产物C4,丰水期DOM荧光强度高于枯水期,水体DOM受内源和陆源的双重影响,以自生源为主;(2)受城市地表径流及夏季巢湖蓝藻暴发的影响,各水质指标浓度的时空变化特征主要表现为丰水期高于枯水期、从上游到下游呈现先升高后下降的趋势,枯水期时的生态补水和方兴湖湿地能够对水质具有改善作用;(3)水质理化指标、DOM组分和荧光指数相关性分析结果表明,溶解性有机碳与Chl.a、浊度和C4组分呈显著正相关,TP与C1、C2和C3组分呈显著正相关,可见地表径流携带的有机污染物贡献了湿地中一部分DOM,浮游植物的内源产生是塘西河下游有机碳的重要来源。研究揭示了塘西河方兴湖湿地DOM的荧光特征、组分来源、水期差异以及水质变化,为进一步探明城市河湖湿地生态系统DOM时空分布特性和来源以及生态补水对水质的影响等提供了基础资料。

保护性耕作下不同区域农田黑土溶解性有机碳荧光特性分析

土壤溶解性有机碳(DOC)组成、含量和周转速率直接影响微生物群落组成及活性,从而影响土壤有机碳的矿化过程。研究不同区域保护性耕作措施对土壤DOC荧光特性的影响,可为科学选择耕作方式提供理论依据。本研究以黑龙江省克山(厚层黑土)和吉林省公主岭(薄层黑土)两区域耕作定位试验农田黑土为研究对象,设置免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NR)、深松(ST)和深松+秸秆还田(SR)4个保护性耕作处理,以传统翻耕(CT)、翻耕+秸秆还田(CR)为对照,共6个处理,采用荧光光谱法,分析不同耕作处理下厚层和薄层黑土区0~20 cm土层农田土壤DOC含量、组成及结构特征。结果表明:厚层黑土区,土壤总有机碳(TOC)含量表现为SR>NR>CR>ST>NT>CT,DOC含量为SR>ST>NT>NR>CR>CT,SR处理土壤TOC和DOC含量均最高,与CR相比分别显著增加6.88%和25.61%(P<0.05);薄层黑土区,NR处理土壤TOC和DOC含量均最高,与CR相比,DOC含量显著增加21.30%(P<0.05)。平行因子分析结果将厚层和薄层黑土区DOC均分为3个组分,C1组分为色氨酸类蛋白质,C2组分为类富里酸物质,C3组分为类腐殖质物质。荧光指数分析表明,厚层和薄层黑土区农田黑土均受内外源共同作用。厚层黑土区,SR处理DOC的自生源特性最低,受外源输入影响大,腐殖化系数最高,结构更稳定;薄层黑土区,NR处理DOC的自生源特性最低,微生物贡献率低,主要为外源秸秆输入,结构稳定不易被微生物分解利用。综上,保护性耕作措施对厚层和薄层两区域农田黑土TOC和DOC均具有一定的提升作用,深松秸秆还田措施更有利于厚层黑土TOC与DOC的积累及碳库稳定,免耕秸秆还田更利于薄层黑土有机碳的提升与稳定。

典型城市功能区雨水径流溶解性有机质特征及污染源解析

溶解性有机质(DOM)是城市雨水径流中有机污染物的重要组分,可与重金属、多环芳烃等污染物络合,对城市受纳水体造成危害。为探究雨水径流DOM的特性及污染来源,以西安市主城区为例,采集3个功能区(文教区、交通区和商业区)不同下垫面的径流样品,利用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析和红外光谱技术,分析DOM组分类型及变化特征,并采用主成分-多元线性回归模型(PCA-MLR)进行污染源解析。结果表明:①除TP以外,3个功能区雨水径流的常规水质指标均未达到GB 3838−2002《地表水环境质量标准》中Ⅳ类水质标准,路面径流DOM含量均高于屋面径流,其中,交通区DOM污染最为严重(42.17~58.80 mg/L),其次是商业区(27.37~54.72 mg/L)。②雨水径流共解析出3类6种荧光组分,路面径流DOM组分较屋面径流更为复杂,前者包括4种腐殖质、1种富里酸和1种类蛋白,后者包括3种腐殖质和1种富里酸,且随着降雨历时的延长,DOM各组分含量呈现下降趋势。③各功能区路面径流DOM所含的主要官能团种类相同,包括−OH、−COOH和苯环等官能团,以及C=C、C=O等不饱和键,其不随降雨历时的变化而改变。④源解析发现,屋面径流DOM污染源包括大气沉降污染(贡献率为44.2%)、屋面材料析出物与交通污染(贡献率为55.8%);路面径流DOM污染源包括交通活动污染(贡献率为39.8%)、大气沉降与土壤侵蚀污染(贡献率为22.4%)、生活污染(贡献率为37.8%)。研究显示,西安市各功能区不同下垫面DOM存在明显的结构性及来源差异,研究成果可为从源头控制城市水环境污染问题提供科学依据。