李磊 1,2李忠佩 1,2刘明 1,2马晓焉 1,2唐晓雪 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏 南京 210008
2 中国科学院大学, 北京 100049
猪场废水中物质组成与其潜在的环境效应密切相关, 研究废水中有机物的组成特征将可为制订科学的资源管理措施提供理论依据。 通过采集江西省余江县不同养殖规模(以年出栏量计)的吴杨高(WYG, 2 000头)、 成林牧业(CL, 5 000头)、 万谷(WG, 20 000头)和正邦(ZB, 24 000头)等猪场自然氧化塘内的养殖废水, 运用三维荧光(3DEEM)和平行因子分析(PARAFAC)模型研究废水中可溶性有机物(DOM)组成及其荧光特性。 结果表明, 成林和吴杨高猪场废水中化学需氧量(COD)、 全氮(TN)、 氨氮(NH+4)以及可溶性有机碳(DOC)浓度均显著高于万谷和正邦猪场。 通过3DEEM和PARAFAC建模发现, 猪场废水中可溶性有机物(DOM)主要有三个组分, 其中包括两个类蛋白质组分(C1, C2)和一个类腐殖质组分(C3)。 线性拟合结果表明, C1分别与C2, C3组分荧光强度间呈极显著正相关, 表明不同组分间可能具有相同的物质来源或变化趋势。 与养分浓度变化趋势一致, 成林和吴杨高猪场DOM组分的荧光强度显著高于万谷和正邦。 此外, C1和C2组分对猪场废水中DOM总的贡献率依次为成林(897%), 吴杨高(879%), 万谷(775%)和正邦(729%), 而C3所占比例分别为成林(103%), 吴杨高(121%), 万谷(225%)和正邦(271%)。 可见, 废水中类蛋白质组分比例明显高于类腐殖质组分。 与此同时, 荧光指数(FI370)和腐殖化指数(humification index, HIX)的变化趋势, 整体表现为正邦和万谷猪场显著高于成林和吴杨高猪场。 Pearson相关性分析表明, 不同的荧光指数受环境指标的影响存在一定差异, COD与DOC浓度分别与DOM组分荧光强度间呈极显著相关性。 综上, 不同的规模化猪场废水中养分水平在一定程度上影响着DOM组成和荧光特性的形成。
规模化猪场 废水 可溶性有机物 三维荧光光谱 平行因子分析 Scale pig farm Wastewater Dissolved organic matter Three-dimensional excitation-emission matrices (3D Parallel factor analysis (PARAFAC) 
光谱学与光谱分析
2017, 37(2): 577
李磊 1,2李忠佩 1,2刘明 1吴萌 1[ ... ]唐晓雪 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏 南京 210008
2 中国科学院大学, 北京 100049
猪场废水排放的环境污染问题日益受到重视, 研究废水中有机物的组成结构变化将可为制订合理的污染防治措施提供科学依据。 本研究通过设置不同规模化猪场废水的室内培养试验, 在培养过程中定期采样, 采用抽滤、 冷冻干燥等方法获得可溶性有机物(DOM)固体样品; 运用FTIR光谱仪采集样品的红外谱图, 研究废水中DOM组成结构在有机分解过程中的变化。 结果表明, 不同猪场来源的废水中DOM具有类似的组成结构, 且主要由蛋白质、 脂质类、 腐殖酸、 多糖类和酚类等有机物组成。 随着培养天数的增加, 与脂质类、 蛋白质和酚类等相关的官能团含量逐渐降低并趋于稳定, 而与腐殖酸和多糖类相关的官能团显著增加直至平稳。 与初始样品相比, 培养20天后样品中DOM组成结构以腐殖酸和多糖类为主, 表明DOM的腐殖化程度有所提高。 此外, 与纤维素分子内氢键缔合的羟基(OH)相比, 纤维素分子间氢键缔合的羟基降解速率相对更快, 而以前者对微生物的降解更为敏感。 废水中DOM以酚羟基C—O的降解速率更快, 随后是芳香族COOH、 糖类C—O和酰胺羰基CO, 而糖类C—O倾向于优先被微生物所利用。 综上所述, 废水中不同的DOM组成结构在有机降解过程中的变化存在一定差异。
规模化猪场 废水 可溶性有机物 组成结构 傅里叶红外光谱 Scale pig farm Wastewater Dissolved organic matter Structural composition Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 
光谱学与光谱分析
2016, 36(11): 3517

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