1 北京化工大学化学工程学院, 北京 100029
2 北京市北运河管理处, 北京 101100
采用三维荧光光谱技术和平行因子分析, 对北方某潜流-表流复合人工湿地水体中溶解性有机质（DOM）的光谱特征、 演变过程及其来源进行研究, 以期为深入理解人工湿地的作用机理和污染物溯源提供科学依据。 结果表明, 人工湿地中各阶段的出水呈现相似的三维荧光特性, 均出现明显的类腐殖质尖峰和类蛋白峰, 但强度有所不同。 混凝沉淀对类蛋白和类腐殖质两种DOM的荧光强度均有一定的削减作用; 潜流湿地出水的荧光图谱显示, 微生物代谢副产物和类色氨酸等类蛋白峰强度明显降低, 而类腐殖质峰强度无明显变化, 这表明潜流湿地对再生水中的类蛋白物质具有明显的降解作用, 而对类腐殖质物质降解效果较弱; 相反, 在表流湿地出水的荧光图谱中发现类蛋白峰和类腐殖质峰的强度均削弱, 而且在表流湿地下游3 km处的强度达到最低。 这一趋势归因于潜流湿地中滤料表面生物膜对DOM的生物降解以及表流湿地内部活跃的微生物活动和水生植物的根系对DOM的吸附作用。 平行因子分析结果显示, 该湿地水体DOM中包含5个荧光组分, 分别为类富里酸组分C1（240, 330/430 nm）、 微生物活动相关的类腐殖质组分C2（285, 330/380 nm）、 类色氨酸C3（230/350 nm）、 微生物代谢副产物C4（280/320 nm）和陆源类腐殖质C5（270, 380/470 nm）。 采用多种荧光光谱指数对湿地中DOM的来源进行解析, 荧光指数和自生源指数均表明该湿地中DOM的来源以生物代谢输入为主, 而陆源输入的影响较小; 腐殖化因子则表明该湿地存在弱腐殖化的特征且生物来源占主导地位。 斯皮尔曼相关性分析表明5个荧光组分具有同源性, 而且与水中氮元素的迁移转化密切相关。
三维荧光光谱 平行因子分析 溶解性有机质 人工湿地 Three-dimensional excitation-emission matrix fluor Parallel factor analysis Dissolved organic matter Constructed wetland 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1240
水系沉积物中重金属元素的生态风险评价对流域重金属的污染程度和迁移转化规律等研究具有十分重要的意义。 北运河是京津冀地区重要的纳污河道, 全流域重金属的分布特征和生态风险尚不清楚。 为全面了解北运河全流域沉积物中重金属的赋存水平, 该研究在上、 中、 下游共选取17个国控及省控断面采集表层沉积物。 使用王水提取-水浴消解以及连续提取法对沉积物样品进行前处理, 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)同时测定As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb和Zn八种元素的含量及形态, 并对其进行生态风险评价。 结果表明, 北运河表层沉积物中重金属平均含量为Mn>Pb>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd>As。 重金属元素Pb, Zn和Cu平均含量高于背景值, 其中Pb元素平均含量为背景值4倍以上。 不同重金属空间变化差异性较大, 中下游含量相对较高。 通过形态分析发现, Cd和Zn元素的形态以酸可溶态和可还原态为主, 生物活性较强, 对环境危害较大; As, Mn, Cr, Cu, Ni和Pb元素的形态以可氧化态和残渣态为主, 生物活性较弱, 对环境危害较小。 地质累积指数(Igeo)表明重金属外源污染严重, Pb(Igeo=2.24)污染水平较重, Cu(Igeo=1.44)和Cd(Igeo=1.45)污染水平中等, Zn(Igeo=0.99)污染水平较轻, 其他元素均处于无污染水平。 潜在生态风险指数表明, 北运河流域表层沉积物重金属的综合生态风险较低, 仅有Cd元素的存在使北运河具有中等风险, 其他元素均未给北运河带来风险(低风险)。 主成分分析表明北运河流域表层沉积物重金属主要来源于农药和化肥的不合理使用、 大气沉降以及工业与交通的排放。 与我国其他典型流域相比, 北运河流域表层沉积物重金属含量相对较低, 这主要归因于近些年来京津冀地区产业结构调整、 大气污染控制以及河道修复工作的有效实施, 该研究可为后续北运河治理和管理提供数据支持。
沉积物 重金属 形态分析 风险评价 源解析 ICP-OES Surface sediments Heavy metals Speciation analysis Ecological risk assessment Source apportionment ICP-OES 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3912
