芬顿和双氧水紫外处理稳定渗滤液的光谱特征

为研究芬顿(Fenton)法和双氧水紫外(H_2O_2-UV)法处理稳定(填埋场)渗滤液过程中不同类别有机物的去除规律,采用三维荧光光谱(3D-EEM)和254nm波长紫外吸光度(SUVA254),结合荧光区域一体化(FRI)EEM数据处理方法,分析总有机物去除水平相近条件下,两种处理方法去除不同有机物水平和组分变化的特征.结果表明:两种处理方法中,均是蛋白质类物质比腐殖质类物质优先被去除,酪氨酸类物质比色氨酸类物质优先被去除;较高的总有机碳(TOC)去除率段比低去除率段能去除更大比例的最难降解腐殖质类物质.在相近的TOC去除水平下,H_2O_2-UV法比Fenton法对腐殖质类物质的去除更有效,且能更多地去除胡敏酸类物质;Fenton法处理中,Fe2+投加量的增加能更多地通过絮凝沉淀作用去除胡敏酸类物质.Fenton和H_2O_2-UV作为预处理方法应用时,为了既能达到较好处理效果又能节约成本,应选择对腐殖质类物质去除率更高的H_2O_2-UV技术作为预处理方法.

不同年限露天煤矿排土场土壤剖面溶解性有机质荧光和吸光特征

露天煤矿开采对土壤剖面各土层溶解性有机质(DOM)组分含量影响巨大.该研究采用三维荧光光谱(3D-EEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)对锡林浩特露天煤矿1~7年排土场土壤剖面(0~100 cm)DOM荧光和吸光特征深入分析,解析排土场生态演替过程中土壤剖面DOM组分及来源时空变化.结果表明:①露天煤矿排土场土壤剖面各土层w(DOC)在102.70~475.80 mg/kg之间,荧光组分中蛋白质类组分占比(29.97%~60.39%)最高,类腐殖酸组分占比(16.09%~44.27%)次之.土壤剖面DOM主要来源于微生物代谢产物,芳香性、腐殖化程度较低,且随排土场年限增加,各土层DOM紫外吸光组分芳香环中羰基、羧基、羟基、酯类含量增加,类腐殖酸组分占比先降后增,蛋白质类组分占比先增后降,类富里酸组分占比呈下降趋势.②随土壤深度增加,DOM含量呈上升趋势,DOM自生源特征及土壤微生物活性减弱,次表层(20~40 cm)出现明显波峰.随排土场年限增加,深层土壤DOM荧光组分中蛋白质类组分占比呈下降趋势,类富里酸组合占比垂向变化较小,类腐殖酸组分占比呈增加趋势.随着地表植被由无到有,DOM自生源特征降低,腐殖化程度增强.③排土场土壤剖面pH可作为评估DOM腐殖化程度的良好指标,总氮(TN)含量可作为指示DOM分子量重要指标.研究显示,不同年限露天煤矿排土场土壤剖面DOM荧光和吸光特征能够作为露天煤矿环境治理与生态恢复的评价指标.

工业废水生化处理过程中SMP特性研究

为优化缺氧/好氧(A/O)法工业污水处理工艺,提高出水水质,对处理流程中水中可溶性有机物变化规律进行了深入研究。利用紫外吸收光谱、三维荧光光谱联合区域面积积分方法(FRI)解读A/O工艺过程中,溶解性微生物代谢产物(SMP)的荧光特性,分析了FRI值与COD,NH_4^+-N的相关性及SMP组成与有机质的转移代谢规律。结果表明,三维荧光的Ⅰ区、Ⅱ区与COD,NH_4^+-N浓度皮尔森相关系数均达到0.97以上;类腐殖质与类蛋白物质是该工艺SMP的主要荧光成分,类腐殖质在好氧段稳定在40×10~6 au·nm^2,其在该A/O工艺出水未能完全去除;类蛋白物质所占总荧光比例由最初的25.43%降低到2%以下,在缺氧段被大量去除。本研究可快速监测水中COD和有机物大类组分比例,为优化A/O工艺参数提供技术依据。

三维荧光分析评价腐殖酸高级氧化前处理效果的研究

地表水中腐殖酸类物质在常规水处理过程中很难被降解去除,大部分残留组分会在后期加氯消毒过程中产生消毒副产物等对人体有害的物质。选取紫外(UV)辐照、过硫酸根(peroxydisulfate,PDS)和双氧水(H2O2)高级氧化过程,对腐殖酸进行部分氧化降解,考察了不同的高级氧化作用对腐殖酸的处理效果。三维荧光光谱(fluorescence excitation emission matrix,FEEM)分析结果表明, UV/PDS共同作用可在10 min内极大程度地去除腐殖质类难降解组分,可减轻腐殖质带来的嗅味与色度问题,并可减少后续消毒处理过程中产生消毒副产物的问题。

利用短波紫外激发长波紫外荧光显现深色背景客体上的血指印

目的许多复杂客体上的血潜指纹通常无法由简单的拍照提取方法获取。为了有效并且无损的显现提取到现场血潜指印,运用短波紫外激发长波紫外荧光的方法,对客体上的血潜指纹进行拍摄。方法收集了四种生活中常见的、具有复杂且深色背景的客体。实验中使用红紫外照相机结合短波环形紫外灯系统,在常温的环境下,运用该设备的短波紫外激发长波紫外荧光技术显现血指纹,并且将其提取指纹效果与通过普通配光方法和紫外反射摄影方法所拍摄的指纹图片效果进行对比。结果对上述方法所得到的图片效果进行比较后,短波紫外激发长波紫外方法能够更加有效的提取深色复杂背景客体上的血指纹。结论该方法成像图像清晰,反差明显、操作简单,也能够有效的显现微弱的血潜指纹。

夏季巢湖入湖河流溶解性有机质来源及其空间变化

使用紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱-平行因子分析法(EEM-PARAFAC),分析了2019年夏季巢湖流域丰乐河、杭埠河、岐阳河、兆河和南淝河水体溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)的来源及其空间变化.结果表明,南淝河DOM吸收特征参数SUVA254显著低于其它河流,而光谱斜率比SR显著高于杭埠河,表明城市污染物径流排入降低了南淝河水体DOM的芳香性,但对其分子量影响较低.南淝河DOM荧光指数(FI)和生物源指数(BIX)大于其它河流,而腐殖化指数(HIX)低于其它河流,指示其DOM自生源高于其它河流.使用EEM-PARAFAC从河流DOM中提取出4种类腐殖质组分(C1~C4)和2种内源类蛋白荧光组分(C5、C6),其中,类腐殖质组分包括陆源有机质(C1、C3和C4)和微生物降解产物(C2).沿河流方向,5条河流河水溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、a(355)和DOM荧光组分呈不同的空间变化特征,其中丰乐河、杭埠河、岐阳河和兆河DOM受农田土壤径流输入影响明显,而南淝河DOM主要受城市污染物径流和污水处理厂出水影响.

富营养化巢湖沉积物溶解性有机质光谱时空分布特征及其环境意义

通过紫外吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱(3D-EEMs),研究典型富营养化湖泊巢湖沉积物溶解性有机质(DOM)光谱时空分布特征.结果表明,巢湖表层沉积物DOM的a(254)含量为13.1~101.7 m^-1,平均值为(32.2±16.2) m^-1.其中,夏季沉积物a(254)的含量((46.6±25.6) m^-1)要显著高于其它季节,且湖心区a(254)平均值和变异性均小于湖滨区.表层沉积物DOM的S275~295值从春季到冬季上随时间呈明显上升趋势.沉积物DOM荧光强度在夏季最高,在垂直剖面上总体呈下降趋势.DOM组分以酪氨酸类蛋白质和溶解性微生物产物为主,各组分在空间分布上无明显差异.巢湖沉积物DOM荧光指数(FI)为2.56~4.89,腐殖化指数(HIX)为0.57~6.78,生物源指数(BIX)为0.31~1.54.巢湖沉积物DOM主要来自于生物源,藻的生长循环会显著影响富营养化湖泊沉积物DOM的来源和性质.