博斯腾湖是我国西北干旱区最大的内陆吞吐型淡水湖， 近年来随着流域人类活动与污废水排放的增加， 湖泊生态系统和周围居民的饮用水安全已经受到了严重影响， 需重点关注河流输入对湖泊水质的影响。 对夏秋两季的实测有色溶解有机物（CDOM）三维荧光光谱进行平行因子分析， 解析出博斯腾湖CDOM三种组分: 陆源类腐殖质组分C1、 类酪氨酸组分C2和类色氨酸组分C3; 同时， 基于Pearson相关性分析了夏秋两季河流输入对博斯腾湖DOM的影响。 结果表明， 不同季节河流输入对博斯腾湖DOM的影响不同且与河流水质季节性变化直接相关。 夏季开都河入湖水主要来自冬季积雪融水， 携带大量陆源类腐殖质入湖， 而秋季主要为冰川融水， 随着入湖流量增加， 携带陆源类腐殖质含量降低， 整体表现为河口附近DOM浓度夏季高、 秋季低。 解析出的三种组分C1、 C2与C3在湖西部开都河和黄水沟入湖处含量较高， 且三种组分受季节性的影响较为相似。 同时对开都河河口附近采样点和其他区域采样点的DOM与电导率进行相关性分析， 发现外部河流输入对博斯腾湖DOM的影响主要集中在河口附近， 且河口附近区域DOC与CDOM关系显著， 可以先遥感反演CDOM再估算DOM含量。 研究不同季节河流输入对博斯腾湖溶解性有机物组成的影响对保护湖泊生态环境和提升湖泊水质具有十分重要的意义。

土壤渗滤系统容易发生堵塞, 堵塞问题是土壤渗滤研究的热点问题。 利用三维荧光光谱(3D-EEMs)、 红外光谱(FTIR)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)和高通量测序的方法研究了土壤渗滤处理老龄养猪废水发生堵塞过程中的光谱学特征和微生物多样性。 试验在一个小试规模的土壤渗滤系统中进行, 反应器为高50 cm、 内径4 cm的有机玻璃管, 底部设置采样口, 其中填充北京市顺义区试验基地内表层土, 废水自上而下流经系统。 三维荧光光谱分析表明, 系统完全堵塞之前, 经过处理之后, 溶解性有机物(DOM)转变为类富里酸, 而当系统发生了堵塞, DOM的组成基本不变, 只有进水中原本存在的类蛋白峰发生了微弱的红移, 有发生转化的趋势, 荧光峰的相对强度减弱, 表明DOM的浓度减小。 红外光谱分析表明, 进出水DOM主要成分为糖类、 酚类、 脂类、 有机酸及芳香类有机物。 紫外-可见光谱分析表明, 堵塞前、 堵塞时及堵塞后系统对DOM的去除率分别为17.26%, 37.24%和48.08%, 堵塞的发生对去除有色DOM浓度是有利的, 并且出水中大分子苯环结构减少。 反应器发生堵塞时, 下层土壤样品微生物多样性大于上层, 细菌的群落多样性大于真菌的群落多样性。 土壤样品中纲一级的主要优势细菌为Actinobacteria放线菌纲和Alphaproteobacteria α-变形菌纲的菌群, 主要优势真菌为Sordariomycetes粪壳菌纲和Eurotiomycetes散囊菌纲的菌群。 研究结果可以为解决土壤渗滤堵塞问题提供科学依据, 提高土壤渗滤推广应用范围。

采用三维荧光光谱(3D-EEMs)结合主成分分析(PCA)方法, 将城市生活污水的三维荧光光谱分为芳香性蛋白类、 微生物代谢产物、 腐殖酸类和富里酸类物质四个光谱区域, 判断各区域的主成分贡献率, 求取各区域的第一主成分区域值, 建立其与水体化学需氧量(COD)和总氮(TN)关系, 研究了城市生活污水处理效果快速分析评价方法。 研究结果表明, 城市生活污水荧光物质主要由方香性蛋白类物质、 微生物代谢产物、 腐殖酸类和富里酸类物质构成, 各物质的荧光区域分布不同, 在污水处理过程中芳香性蛋白类物质和微生物代谢产物区域光谱变化明显, 腐殖酸类和富里酸类物质区域光谱变化较小； 光谱各区域第一主成分区域值与水体COD及TN之间具有良好相关性, 其中芳香性蛋白类物质光谱第一主成分区域值与COD相关系数达到97.63%, 芳香性蛋白类物质和微生物代谢产物第一主成分区域值之和与腐殖酸类和富里酸类物质第一主成分区域值之和的比值(Yp／Yf)与TN相关系数达到94.02%。 通过将水体三维荧光光谱结合主成分分析方法, 实现了对污水处理各流程的荧光光谱的信息降维提取, 避免了各物质荧光峰的重叠和光谱信息冗余； 通过水体中各物质的光谱特性将光谱分割为不同的物质区域, 求取各区域内光谱第一主成分区域值, 提高了物质识别的准确率, 有效地解决了各物质光谱信息识别问题； 通过利用芳香性蛋白类物质光谱第一主成分区域值和Yp／Yf与常规水质指标COD和TN作相关性分析, 为污水处理监测提供了一种实时有效的监测生活污水水质状况方法, 解决了污水处理流程难以实时准确监测的问题。 因此, 利用三维荧光光谱结合主成分分析方法可对城市生活污水处理过程进行快速判别, 为污水处理过程中水质监测、 工艺优化及处理效果评估提供了一种全新的快速在线监测分析方法。

生物炭释放的溶解性有机质（DOM）具有复杂的生物地球化学特征, 影响着污染物的迁移与转化和全球碳循环等诸多环境过程。 相比对生物炭理化性质、 结构特征的研究, 生物炭DOM的研究仍相对匮乏, 其中裂解温度驱动下生物炭释放DOM的光谱特征鲜有报道。 以两种常见且具有较好应用前景的生物炭—竹炭（楠竹生物炭）和木炭（柏木生物炭）为研究对象, 通过紫外-可见光谱、 三维荧光光谱结合平行因子法（3DEEMs-PARAFAC）, 研究不同裂解温度下（100～700 ℃）两种生物炭释放DOM的光谱特征。 结果表明, 裂解温度决定两种生物炭释放DOM的潜能及其光谱特征。 裂解温度越高, DOM释放量越小, 且400 ℃是所研究两种生物炭DOM释放的临界裂解温度, 当裂解温度低于400 ℃, 生物炭DOM释放明显, 当裂解温度高于400 ℃, 生物炭释放量很低且趋于稳定。 柏木生物炭的DOM释放量明显高于楠竹生物炭。 低温裂解过程中（<300 ℃）两种生物炭DOM存在大量紫外-可见发色团, 并随着裂解温度上升逐步分解。 通过3DEEMs-PARAFAC从生物炭荧光溶解性有机物（FDOM）中分离出2个类腐殖质荧光物质（C1和C2）及1个类蛋白荧光物质（C3）, 3个荧光组分对裂解温度的响应不同, 类腐殖质荧光强度在300 ℃出现峰值, 而后随裂解温度上升而下降, 类蛋白物质始终随着裂解温度的上升而下降。 低温裂解（<200 ℃）以类蛋白荧光为主, 随着温度上升, 类腐殖质组分占主导。 此外, 基于光谱特征分析, 裂解温度还影响两种生物炭DOM诸多生物地球化学特征, 随着裂解温度上升, 两种生物炭DOM的相对分子质量, 芳香性、 疏水性和腐殖化程度均先增大再减小, 但对应的峰值温度各不一致。 因生物质原料差异, 楠竹生物炭DOM的相对分子质量, 芳香性、 疏水性和腐殖化程度均明显大于柏木生物炭。 该研究结论将进一步为生物炭DOM的环境行为研究, 生物炭应用过程中环境管理与评估提供有益的参考。

研究了厌氧-缺氧-好氧移动床生物膜(MBBR)工艺对校园污水的处理效果, 采用三维荧光光谱和紫外光谱分析了污水处理过程中溶解性有机物(DOM)的降解特性及其组成特征。 结果表明, MBBR对校园污水具有较好的去除效果, COD, NH3-N, TN, TP和DOC的去除率分别达到83.0%, 70.9%, 52.4%, 59.2%和62.2%。 三维荧光光谱显示有3个明显的特征荧光峰, 其中心位置分别在Ex/Em=230 nm/325 nm(T峰)、 Ex/Em=280 nm/350 nm(S峰)、 Ex/Em=350 nm/440 nm(R峰)附近, 污水中荧光类溶解性有机物主要包括类色氨酸(Trp)、 类溶解性微生物代谢产物(SMP)和类腐殖酸(HA)。 DOM特征荧光峰的中心位置及荧光强度随处理流程而变, 说明污水中DOM的组成和相对含量经MBBR处理后发生变化。 其中, 类色氨酸、 类溶解性微生物代谢产物荧光特征峰近乎消失, 表明MBBR对这两类有机物质去除效果显著; 溶解性微生物代谢产物荧光强度在厌氧池、 缺氧池、 好氧池分别为进水的37.1%, 20.3%, 13.1%, 表明MBBR的各生化阶段, 微生物均能很好的降解SMP; 但类腐殖酸(R峰)荧光强度降低较小, 微生物对类腐殖酸总的去除效果不明显。 在MBBR工艺流程中, DOM腐殖化指数HIX、 荧光指数FI、 生物源指数BIX均逐渐增大, 微生物对有机污染物降解起到了关键作用。 其中, HIX值在缺氧池、 好氧池、 出水中增大到4以上, 经MBBR处理后, DOM腐殖化程度和成熟度逐渐增加; 缺氧池、 好氧池及出水的荧光FI值接近1.9(分别为1.899, 1.881, 1.887), 说明其中类腐殖质有机物主要源于微生物代谢活动; 缺氧池、 好氧池及出水中DOM的 BIX值约为1.0(依次为0.985, 1.018, 0.979), 说明缺氧池、 好氧池及出水中DOM也主要源于微生物代谢或死亡。 污水的紫外特征值E250/E365随工艺流程逐渐减小、 SUVA254不断增大, 表明经MBBR处理后, 污水中DOM类型和含量均发生了较大变化, 有机物的共轭不饱和双键或芳香性基团增多, 聚合度、 腐殖化程度、 分子质量增大。

利用三维荧光光谱（3D-EEMs）和平行因子分析（PARAFAC）的方法研究了土壤渗滤处理污水厂二级出水中氮、 磷及溶解性有机物（DOM）的垂直分布特征。 试验在一个中试规模的土壤渗滤系统中进行, 反应器自上而下每隔30 cm设置一个采样口, 采集的样品通过PARAFAC识别出系统不同点位的DOM具有4个荧光组分, 包括2个类腐殖质物质（C1, C2）、 2个类蛋白物质（C3, C4）。 对荧光组分浓度得分Fmax分析得出, C4代表的类色氨酸比其他3类物质更易于降解, 即类色氨酸最易降解, 其次为类富里酸、 类胡敏酸类物质、 类蛋白物质。 四种组分的Fmax变化幅度都以在0~30 cm处最大, 表明此处生化反应最为剧烈, DOM的迁移转化速率最大。 运用PARAFAC、 主成分分析（PCA）和聚类分析（CA）等手段, 可以揭示土壤渗滤系统中DOM的来源和不同深度的变化规律。 土壤渗滤系统在4 L·d-1的低负荷条件下处理污水处理厂二级出水, 对TN和NO3-N的去除是不利的, 后续可以耦合反硝化滤池等工艺强化反硝化脱氮, 进一步提高氮素的去除率。 土壤对磷的吸附尚未达到饱和的状态, 保持了较高的TP去除效率。

利用三维荧光光谱（3D-EEMs）和平行因子分析（PARAFAC）的方法研究了土壤渗滤系统处理模拟高氨氮废水中溶解性有机物（DOM）的垂直分布特征。 试验在一个中试规模的土壤渗滤系统中进行， 反应器自上而下每隔30 cm设置一个采样口， 采集的样品通过PARAFAC识别出系统不同点位的DOM具有四个荧光组分， 包括两个类腐殖质物质（C1， C2）、 2个类蛋白物质（C3， C4）。 相关性分析显示， 四种荧光组分与多数理化指标呈现极显著性正相关关系， 可以用荧光组分浓度间接表征系统对氮、 磷等营养元素的去除效果。 对荧光组分浓度得分Fmax分析得出， 土壤渗滤系统中类酪氨酸最易降解， 其次为类富里酸、 类胡敏酸类物质， 最难以降解的为类蛋白物质。

为探明水源热泵水处理系统的净水过程, 提高热泵系统能效, 采用三维荧光光谱研究了水处理系统各单元水DOM的荧光。 结果表明, 水源热泵水处理系统对DOM处理效果不佳, 且长期被忽略, 影响其能效。 过滤器清洗周期对蛋白类有机组分、 微生物代谢产物和类腐殖质的去除影响大； 系统内HIX指数均<4, 其DOM主要来源是微生物代谢产物和蛋白类物质。 清洗周期过长会造成系统内部淤泥堵塞, 引发系统内DOM泄露。 水中类富里酸和蛋白类有机组分可能来源于小环藻, 而类腐殖质则可能来源于其他藻类。 系统内DOM的去除效果主要受过滤器运行周期影响, 为防止热泵系统结垢问题, 应该针对水源地的水质加大清洗频次, 并强化水源热泵系统的水处理。Three-Dimensional Fluorescence Analysis