溶解有机氮组分对莱州湾硅藻-甲藻演变的影响及其动力学研究

本文针对莱州湾硅藻向甲藻优势种群演替的潜在问题,设置岸基培养实验,研究溶解有机氮(DON)及其亲水和疏水组分在不同氮磷比条件下对浮游植物群落结构的影响。结果表明,初始无机态氮磷营养盐浓度不受限实验条件下,硅藻(菱形藻(Nitzchia spp.)、扁面角毛藻(Chaetoceros compressus)等)因更强的溶解无机氮(DIN)亲和力(吸收速率常数/半饱和常数)而成为优势藻;高氮磷比和疏水性DON实验条件下,甲藻(塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense))因对DON具有更强的亲和力而在培养后期演变为优势藻。三维荧光光谱和酶活性分析表明,高腐质化指数(HIX=1.17)的DON疏水性组分含有较高占比的类腐殖质C峰(27.0%)和M峰(16.1%),以及高氮磷比条件下DON微生物降解速率慢等原因,是促进甲藻以DON类腐殖质组分为氮源生长的内在原因;而高生物指数(BIX=1.29)的DON亲水组分含有高占比的类蛋白质吸收峰T1峰(42.5%)和B峰(33.6%),以及低氮磷比条件下DON微生物降解速率快等原因,是促进硅藻以DON类蛋白质组分为氮源生长的内在原因,这也反映在硅藻高活性表达的类氨酸氨肽酶上。

机物料中溶解性有机质对土壤吸附除草剂的抑制作用

溶解性有机质(DOM)是陆地及水生生态系统中十分活跃的组分,对有机污染物质的环境行为(如毒性、迁移转化及生物可降解性等)有着重要的影响,而施用有机物料会释放大量的DOM。采用批量平衡法研究了水稻秸秆腐解产生的溶解性有机质对苄嘧磺隆(BSM)在土壤中吸附行为的抑制作用。结果表明,线性方程能很好地描述BSM在土壤中的吸附行为;添加DOM降低了BSM在土壤中的分配系数即logKd值,其logKd值与对照(不加DOM)间存在极显著差异(P<0.01),秸秆腐解时间越长,logKd值越小;亲水组分和疏水组分在DOM抑制土壤吸附BSM中起着不同的作用;BSM在土壤上的吸附自由能小于40kJ·mol-1,推测BSM在土壤上主要以物理吸附为主,吸附机理可能有范德华力、疏水键、氢键和偶极键力,不存在化学键吸附作用。

生活垃圾生物炭源溶解性有机质分馏和络合重金属的作用

为揭示生活垃圾衍生的溶解性有机质的成分及其与重金属的相互作用机制,利用固相萃取与分馏技术,将生活垃圾衍生的溶解性有机质进行分馏,并采用荧光猝灭滴定与光谱分析探究各馏分与Cu的络合作用.结果表明,分馏共得到4种组分,分别为疏水酸性组分、疏水中性组分、疏水碱性组分和亲水性组分,按C含量分别占5.64%、64.37%和11.66%和18.33%.在这4个组分的三维荧光光谱中观察到5个荧光峰:A(Ex/Em=240/425 nm,类富里酸物质)、C1和C2(Ex/Em=270/425 nm和Ex/Em=315/412 nm,类腐殖酸物质)、T1(Ex/Em=240/354 nm,类色氨酸物质)和T2(Ex/Em=275/358 nm,微生物代谢产物);其中在疏水中性组分中观察到3个荧光峰A、C1和C2.Cu对疏水中性组分的络合顺序为:405—450 nm>383 nm>397 nm>323—340 nm;Ryan-Weber模型拟合表明络合稳定常数(lgK):C2(4.10)>A(3.97)>C1(3.91);这表明与Cu络合时类腐殖酸物质优先于类富里酸物质.总体来说,生活垃圾衍生的溶解性有机质的主要成分为疏水中性组分,与Cu络合可以改变疏水中性组分的分子微环境,从而改变Cu的形态和归趋,影响其生物有效性和生态毒性.

湖泊沉积物溶解性有机氮组分的藻类可利用性

选择乌梁素海和洱海沉积物样品,利用XAD-8树脂分离和三维荧光光谱技术,在室内培养条件下,研究了其溶解性有机氮(DON)不同组分的藻类可利用性.结果表明:①DON分组后,所研究湖泊沉积物DON及DOC平均损失低于5%,即XAD-8树脂分离技术可以用于湖泊沉积物DON的分组研究.②通过三维荧光光谱分析,湖泊沉积物DON亲水组分以类蛋白质为主,疏水组分以类腐殖质为主.③亲水组分培养条件下,来自乌梁素海和洱海沉积物的DON处理,其藻类生长分别呈"S"型曲线和直线上升趋势,最大藻密度分别达到535.5×104个·mL-1和709.5×104个·mL-1;其ρ(DON)均呈显著降低趋势,培养后ρ(DON)分别降低了2.46 mg·L-1和2.98 mg·L-1,表明湖泊沉积物亲水DON组分是藻类可利用的有机氮形态.④疏水组分培养条件下,来自乌梁素海和洱海沉积物的DON处理,其藻类生长均呈"单峰"曲线变化,最大藻密度分别达到113.5×104个·mL-1和275.5×104个·mL-1;ρ(DON)均在培养初期迅速下降,培养后期几乎不变,表明湖泊沉积物疏水DON组分在短时间内藻类可利用性较低,对藻类生长几乎无贡献作用.

无排泥条件下的膜-生物反应器系统处理焦化废水可行性研究

小试规模浸没式厌氧/缺氧/好氧-膜-生物反应器(A1/A2/O-MBR)系统用于处理实际焦化废水,在无排泥条件下连续运行160 d.考察了长期运行条件下系统对不同污染物的去除性能,并通过亲疏水组分分离和三维荧光光谱法,对进出水焦化废水中溶解性有机物(DOMs)特征进行分析.结果表明,A1/A2/O-MBR系统能稳定去除88.0%±1.6%的COD,>99.9%的挥发酚,99.4%±0.2%的浊度和98.3%±1.9%的NH4+-N,相应的平均出水浓度分别为249 mg/L±44 mg/L、0.18 mg/L±0.05 mg/L、1.0NTU±0.2 NTU和4.1 mg/L±4.3 mg/L;最大TN去除率可达到74.9%.在系统160 d运行过程中,MLVSS/MLSS维持在90.2%±1.0%,没有出现无机物的积累;污泥的表观产率(MLVSS/COD)逐渐降低并最终稳定在0.035 kg/kg.在焦化废水DOMs的疏水酸性、疏水中性、疏水碱性和亲水物4种组分中,疏水酸性物是进出水中最主要的溶解性有机碳(DOC)和色度组分,分别占进出水总DOC的70%和67%,总色度的75%和76%.三维荧光光谱分析表明腐殖质类物质是系统出水中残留的主要难降解有机物和致色物质.