三维荧光区域积分法评估不同植物对溶解性有机物去除效果

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城市生活污水处理过程三维荧光光谱在线监测分析方法

Vol 40,No. 7,ppl993-1997July , 2020第40卷，第7期2 0 2 0年7月光谱学与光谱分析Spectroscopy and Spectral Analysis 城市生活污水处理过程三维荧光光谱在线监测分析方法杨金强赵南京*宀，殷高方俞志敏2,甘婷婷王翔*, 3 , 4,陈敏* , 3 , 4,冯春* , 3 , 41. 中国科学院环境光学与技术重点实验室,中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥2300312. 合肥学院生物与环境工程系，安徽合肥2306013. 中国科学技术大学，安徽合肥2300264. 安徽省环境光学监测技术重点实验室，安徽合肥230031摘要采用三维荧光光谱(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(Y p/Y f)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Y p/Y f 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％关键词城市生活污水&三维荧光光谱&主成分分析&溶解性有机物中图分类号：X832文献标识码：A DOI ： 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2020)07-1993-05引言城市生活污水在组分、含量、结构的多样性和复杂性,致使污水处理系统具有时变性、时滞性、扰动性以及非线性等特征污水处理过程水质的传统检测方法是基于水体COD 、TN 等指标分析，得到的数据往往不能真实反应污水中各污染物成分与含量，难以实现实时监测，还会产生二次污染，导致无法及时准确地反馈各处理流程物料平衡和控制效果⑵％实时有效地监测生活污水水质状况，是控制污水处理过程物料投送和处理效果评价的重要依据％相关研究表明三维荧光光谱可以很好应用于水体溶解性有机物(DOM)的检测和识别，寻峰法是实现三维荧光光谱分析常用方法⑷，其基于荧光基团特定的激发/发射波长的荧光峰，通过获取特定位置荧光信息对水体荧光基团进行表征％对于组成较为复杂水体，不同物质成分信息常常存在着较高的相关性，使得光谱信息存在一定程度重叠，导致不同荧光峰识别不够准确，仅能选取部分特定荧光峰用于分收稿日期：2019-07-03,修订日期：2019-11-20基金项目：安徽省重点研究和开发计划项目(I04a0I02192),国家自然科学基金项目"1I75207, 61805254),安徽省杰出青年科学基金项目(1908085J23)资助作者简介：杨金强，1992年生，合肥学院生物与环境学院硕士研究生e-mail : 2213560538@qq. com通讯联系人e-mail : ***************.cn1994光谱学与光谱分析第40卷析!还会造成大量光谱信息冗余％针对此问题论文研究采用三维荧光光谱结合主成分分析法对城市生活污水光谱特征进行分析，基于特定荧光基团位置的不同！对荧光光谱进行分区，求取各区域第一主成分区域值，并利用其值表征污水中DOM 的含量变化特征，研究建立其与常规水质参数相关性，实现城市生活污水处理过程水质的在线实时监测。

三维荧光光谱(3deem)技术在溶解性有机质(dom)分析中的应用

三维荧光光谱(3deem)技术在溶解性
有机质(dom)分析中的应用
三维荧光光谱 (3D eem) 技术可以有效地对溶解性有机质 (DOM) 进行高维度分析，使得研
究者能够更精细地模拟DOM的组成及其光学性质。

三维荧光光谱的基本原理是以三个不同的象限来衡量不同光谱分量的吸收和发射特性。

这
些象限可以更容易地描述不同的DOM分子特性并有助于识别不同DOM组成成分。

象限
有三个：紫外-可见荧光谱 (UV VIS), 氧化荧光谱 (OX) 和分子发射谱 (FL)。

这三个象限可
以结合运用，使其给出DOM吸收和发射的完整信息，可以很好地描述DOM的不同组份。

三维荧光光谱的主要优势是能够较好地描述溶解性有机质的组成结构和光学特性。

通过三维荧光分析，可以对不同类型的DOM进行分类，从而有助于DOM的处理，净化和还原。

它不仅可以更准确地调节DOM特性，而且可以帮助研究者更加准确地识别出不同类型的DOM和不同类型的DOM组成成分，从而更好地控制DOM的降解过程。

三维荧光光谱技术可以用于在环境及其他领域研究溶解性有机质的分布，这对于了解如何
利用不同的DOM技术处理以及DOM的质量状况等方面都有重要意义。

同时，三维荧光
光谱技术也在日常实验室中得到了广泛应用，可以用来诊断DOM中存在的有机污染物，
提高实验室分析的准确性，保证采样及分析质量，同时减少相关成本。

总之，三维荧光光谱技术对于对溶解性有机质的分析具有重要意义。

它可以提供全面准确的信息，用于识别溶解性有机质的结构，诊断存在的有机污染物，进而提高实验室分析的
准确性。

三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物

三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物污水处理一直以来都是一个具有挑战性的问题，特殊是溶解性有机污染物，其对环境和人类健康都带来了严峻影响。

因此，快速、准确地鉴定和测定污水中的溶解性有机污染物成为了重要的探究领域。

一种被广泛应用于这方面探究的技术是三维荧光光谱法（3D-FS）。

三维荧光光谱法是一种非侵入性、高灵敏度的光谱技术，能够以较低浓度下检测污水中的有机污染物。

利用不同波长下样品的荧光响应特性，可以得到样品的荧光强度和峰位信息，从而对样品进行定性和定量分析。

在三维荧光光谱法中，常用的激发光源有紫外光、可见光和X射线等。

当样品处于激发光的作用下，分子内部的电子跃迁引起了荧光现象，不同的荧光信号可以用于鉴别不同的有机污染物。

由于每种溶解性有机污染物的结构都不同，其在光子等激发下产生的荧光信号也不相同，通过测量和分析这些不同的荧光信号，可以定性和定量地鉴定污水中的溶解性有机污染物。

三维荧光光谱法具有浩繁优点。

起首，它是一种非接触性的检测方法，可以在不破坏样品的状况下进行分析。

其次，它具有高灵敏度和高选择性，能够检测到极低浓度的有机污染物。

此外，该方法还具有快速分析速度、操作简便、样品损失小的优点。

因此，三维荧光光谱法已经成为探究和监测污水中溶解性有机污染物的重要工具。

在实际应用中，三维荧光光谱法屡屡与化学分析方法结合使用，以提高分析结果的准确性和可靠性。

通过与现有的污水处理技术相结合，三维荧光光谱法可以援助改善和优化现有的处理方法，提高处理效果，缩减有机污染物的排放。

尽管三维荧光光谱法在污水处理中有浩繁优点，但也存在一些挑战和限制。

起首，不同污水中的溶解性有机污染物种类繁多，光谱特性复杂，因此需要基于大量的样本数据建立相应的荧光光谱库和分析模型。

其次，样品的测量条件和环境因素可能会对荧光光谱产生影响，需要对其进行校正和修正。

此外，三维荧光光谱法还需要进一步改进和完善，以提高其在污水处理中的应用效果。

溶解有机质的三维荧光光谱特征研究

溶解有机质的三维荧光光谱特征研究一、本文概述本文旨在探讨溶解有机质（Dissolved Organic Matter，简称DOM）的三维荧光光谱特征研究。

溶解有机质是水体生态系统中的重要组成部分，其组成和性质对于水体的生态健康和水质状况具有重要的指示作用。

三维荧光光谱技术作为一种高效、灵敏的光谱分析方法，为DOM的定性和定量分析提供了新的手段。

本文首先简要介绍了DOM的概念、来源及其对水环境的影响，并阐述了研究DOM的重要性和意义。

接着，重点介绍了三维荧光光谱技术的基本原理及其在DOM研究中的应用。

在此基础上，本文综述了国内外在DOM三维荧光光谱特征研究方面的主要进展和成果，包括DOM 荧光光谱的激发-发射矩阵（EEM）特征、荧光组分识别与解析方法、以及DOM荧光光谱与环境因子之间的关系等方面。

通过对比分析不同研究区域、不同类型水体的DOM荧光光谱特征，本文旨在揭示DOM荧光光谱与水环境因子的内在联系，探讨DOM的来源、组成和迁移转化规律。

本文还将讨论三维荧光光谱技术在DOM研究中的优势与局限性，并展望其在未来DOM研究中的应用前景。

本文的研究不仅有助于深化对DOM荧光光谱特征的理解，还可为水环境质量评价、水体生态保护和水资源合理利用提供科学依据。

二、文献综述溶解有机质（Dissolved Organic Matter, DOM）是自然水体中一种复杂的混合物，包含了多种有机化合物，如腐殖质、蛋白质、碳水化合物、脂质等。

DOM的来源广泛，包括陆地植物、动物、微生物的分解产物，以及人类活动等。

DOM的存在对水体生态环境具有重要影响，如影响水体的光学性质、生物地球化学循环、污染物的迁移转化等。

因此，对DOM的研究一直是水环境科学领域的热点之一。

三维荧光光谱技术是一种常用的DOM分析方法，通过激发波长和发射波长的二维扫描，结合荧光强度信息，可以获取DOM的荧光特性。

三维荧光光谱不仅具有灵敏度高、分辨率高等优点，而且能够提供DOM中不同组分的详细信息，如腐殖质、蛋白质、类富里酸等。

三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状

三维荧光光谱技术在多个领域的应用现状三维荧光光谱技术是一种应用广泛的光谱分析技术，可以有效地获取不同样品的荧光光谱信息，包括荧光光谱强度、荧光光谱峰位、荧光光谱峰型等，并且可以将这些信息以三维图形的方式直观地呈现出来。

三维荧光光谱技术在多个领域都有着广泛的应用，以下将就其在环境监测、食品安全、生物医学和材料分析等领域的应用现状进行介绍。

一、环境监测在环境监测领域，三维荧光光谱技术能够快速、高效地对水体、大气和土壤等环境样品进行分析和检测。

由于三维荧光光谱技术具有快速、无损、高灵敏度等特点，因此在环境监测中得到了广泛的应用。

通过对水体样品的三维荧光光谱进行分析，可以快速、准确地检测水中的有机物质、微生物和植物残渣等，从而为水质监测和环境保护提供可靠的检测手段。

二、食品安全在食品安全领域，三维荧光光谱技术可以用于鉴别食品中的添加剂、农药残留和真伪等问题。

通过对食品样品的三维荧光光谱进行分析，可以快速、准确地检测食品中是否存在非法添加剂、是否受到了污染以及食品是否过期等情况，为食品安全监测和质量控制提供了技术支持。

三、生物医学在生物医学领域，三维荧光光谱技术可以用于细胞、组织和药物等生物样品的分析和检测。

通过对生物样品的三维荧光光谱进行分析，可以了解细胞和组织的代谢情况、细胞器的构成和功能、药物的释放和代谢等信息，为疾病诊断、药物研发和生物学研究提供了重要的技术手段。

四、材料分析在材料分析领域，三维荧光光谱技术可以用于各种材料的表征和分析。

通过对材料样品的三维荧光光谱进行分析，可以了解材料的表面性质、结构特征、化学成分和磁电性等信息，为材料设计、制备和应用提供了重要的技术支持。

三维荧光光谱技术在环境监测、食品安全、生物医学和材料分析等领域都有着广泛的应用。

随着这一技术的不断发展和完善，相信它将在更多的领域得到应用，并为我们的生活和工作带来更多的便利和效益。

三维荧光区域积分评估城市污水中溶解性有机物去除

三维荧光区域积分评估城市污水中溶解性有机物去除三维荧光区域积分评估城市污水中溶解性有机物去除一、引言城市污水中溶解性有机物的去除是公共卫生和环境保护的重要任务。

溶解性有机物包括各种有机气体、有机溶剂和有机酸等，它们的存在不仅影响水体的水质，还可能对人体健康造成威胁。

因此，开展针对溶解性有机物的去除研究具有重要意义。

二、溶解性有机物的特征与去除方法溶解性有机物具有复杂的化学特性和多样的来源，常常包含许多具有不同极性的化合物。

根据其化学特性，溶解性有机物可以分为脂肪烃、芳香烃、有机酸和醇等类别。

传统的污水处理方法如物理、化学处理等能够去除部分溶解性有机物，但效果不尽如人意。

因此，研究新的去除方法势在必行。

三、三维荧光区域积分技术的原理三维荧光区域积分技术是一种基于光学原理的新型分析方法。

它通过激发样品中的有机物分子，利用荧光发射光谱得到有机物的特征信息。

在三维光谱图中，每一个荧光峰代表了不同类型的有机物。

通过对荧光峰的强度和位置进行分析，可以定量研究样品中的溶解性有机物。

四、三维荧光区域积分技术在城市污水处理中的应用通过三维荧光区域积分技术的应用，研究人员可以对城市污水中的溶解性有机物进行全面的评估。

首先，收集不同地区、不同时期的污水样品，并进行三维荧光区划。

其次，通过比对不同样品的荧光峰位置和强度，可以了解污水在不同地区和不同时期的有机物组成差异。

最后，根据荧光峰的强度变化，可以评估各种处理方法对溶解性有机物的去除效果。

五、三维荧光区域积分技术的优势与局限性与传统的分析方法相比，三维荧光区域积分技术具有许多优势。

首先，它能够同时测量多种有机物，提高分析效率。

其次，无需复杂的预处理步骤，可以直接对样品进行分析。

此外，该技术还具有灵敏度高、数据可重复性好的特点。

然而，该技术仍存在一些局限性，如对样品的净化要求较高，不能直接适用于高浓度有机物的分析等问题。

六、未来研究方向在未来，三维荧光区域积分技术有望在城市污水处理中得到更广泛的应用。

三维荧光区域积分 matlab

三维荧光区域积分matlab
三维荧光光谱分析是一种应用广泛的技术，可以用于研究物质中荧光物质的性质和浓度。

在三维荧光光谱分析中，通常需要将荧光光谱数据转换为光谱图像，以便更好地了解荧光物质的分布和浓度。

区域积分是一种常用的方法，可以对荧光光谱数据进行区域积分，得到每个区域的荧光强度和面积，进一步计算出荧光物质的浓度。

在MATLAB中，可以使用内置的区域积分函数进行计算。

在三维荧光光谱分析中，通常需要将荧光光谱数据转换为光谱图像，以便更好地了解荧光物质的分布和浓度。

这需要使用图像处理技术来实现。

在MA TLAB中，可以使用图像处理工具箱进行图像处理和转换。

例如，可以使用图像处理工具箱中的滤波器对荧光光谱图像进行滤波，去除噪声；可以使用颜色映射函数将荧光光谱图像转换为彩色图像，以便更好地观察荧光物质的分布和浓度。

除了区域积分和图像处理外，三维荧光光谱分析还需要进行数据分析和建模。

在MATLAB中，可以使用各种统计和机器学习算法进行数据分析。

例如，可以使用主成分分析（PCA）对荧光光谱数据进行降维处理，提取主要特征；可以使用支持向量机（SVM）或神经网络对荧光光谱数据进行分类或预测。

综上所述，MATLAB在三维荧光光谱分析中具有广泛的应用。

它不仅可以进行区域积分和图像处理，还可以进行各种数据分析和建模。

这些技术可以一起使用，以更好地了解荧光物质的性质和浓度，为科学研究和实践应用提供有力支持。

1。

三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物

三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物摘要：溶解性有机污染物是导致水体污染的主要因素之一，对水质的监测和治理具有重要意义。

传统的污水分析方法需要耗费大量时间和资源，并且无法准确识别和定量分析复杂的有机物。

本文介绍了一种新兴的分析技术——三维荧光光谱法，该方法通过测量污水中溶解性有机物的荧光信号，能够实现快速、高效和准确地表征和定量分析污水中的有机污染物。

1. 引言溶解性有机污染物是指能够在水中溶解的有机化合物，可以主要分为有机物类（如腐殖质、悬浮物和蛋白质等）和无机物类（如一氧化碳和硫化碳等）。

这些有机污染物会随着工业和农业活动的增加而不断释放到水体中，对水环境和生物生态系统造成严重威胁。

因此，对溶解性有机污染物的准确识别和定量分析具有重要意义。

2. 三维荧光光谱法的原理三维荧光光谱法是一种基于分子荧光的分析技术，利用溶解性有机污染物在紫外-可见光范围内的荧光发射特性，通过测量其相对荧光强度和波长进行分析。

这种光谱波形可以提供有关分子结构和组成的信息，从而实现对污水中溶解性有机污染物的表征和定量分析。

3. 实验方法为了验证三维荧光光谱法在污水中溶解性有机污染物的应用潜力，我们收集了多个污水样品，并使用荧光光谱仪进行测试。

首先，我们将样品进行预处理，去除颗粒物和杂质。

然后，将经过处理的样品分别置于合适的荧光比色皿中，并在恒定条件下，使用荧光光谱仪测量样品的荧光强度和波长。

4. 结果与讨论通过对多个污水样品的三维荧光光谱分析，我们发现溶解性有机污染物的荧光信号呈现出多样性和复杂性。

不同污水样品的荧光峰位和强度存在差异，反映了不同有机物的组合特征。

通过对荧光峰的分析，我们能够初步识别和定量分析污水中的有机污染物。

5. 优势和应用前景与传统的污水分析方法相比，三维荧光光谱法具有以下优势：快速、高效、灵敏、无需昂贵的仪器设备和试剂。

此外，该方法还易于操作，不需要复杂的样品处理步骤。

三维荧光区域积分法

三维荧光区域积分法
三维荧光区域积分法是一种用于计算三维体积内荧光信号的方法。

该方法可以分为以下几个步骤：
1. 数据准备：首先需要获得三维荧光图像数据，可以使用激光共聚焦显微镜或其他荧光显微镜采集得到。

需要注意的是，图像数据应包含三个通道的信息，通常是荧光染料发出的不同波长的光。

2. 图像处理：对采集得到的图像数据进行预处理，包括去除噪声、增强信号等操作。

可以使用图像处理软件或编程语言进行处理。

3. 区域定义：根据需要分析的目标，定义感兴趣的区域。

可以手动绘制区域或使用自动阈值处理等方法。

4. 区域分析：对定义的区域进行荧光信号的分析。

根据荧光信号强度的不同，可以计算区域的平均信号强度、最大值、最小值等。

5. 积分计算：将区域中的荧光信号强度按照其位置在三维空间内的不同进行加权求和，即进行区域的三维区域积分计算。

计算可以使用数学工具或编程语言实现。

6. 结果分析：根据计算得到的三维区域积分值，进行统计分析或与其他数据进行比较，以获得实验所需的信息。

需要注意的是，三维荧光区域积分法的应用范围可以很广，可以用于细胞内分子浓度的定量分析、生物组织的空间分布等研究。

具体的使用方法和计算公式可以根据实际情况进行调整和优化。

三维荧光区域积分

三维荧光区域积分3D荧光区域积分荧光区域积分是指对三维空间中的某个区域内的荧光信号进行定量分析的方法。

近年来，随着荧光显微技术的不断发展，荧光区域积分在细胞生物学、医学影像学以及材料科学等领域得到了广泛应用。

荧光区域积分的原理基于荧光显微镜的成像技术和图像处理算法。

通过显微镜观察样品的荧光信号，结合图像处理软件进行图像分析和数据提取，可以对荧光信号在空间上的分布、强度以及形态等进行全面而准确的描述。

在细胞生物学研究中，荧光区域积分常用于分析细胞内不同结构和蛋白质的相互作用。

例如，研究细胞核内染色质的空间分布特征，可以利用荧光标记的染色质特异性抗体来获取核内荧光信号，然后通过荧光区域积分技术可以计算出染色质的体积分布和空间位置信息。

这对于研究染色质的组织结构和功能有着重要的意义。

在医学影像学领域，荧光区域积分可以应用于肿瘤显像和药物输送系统的评估。

例如，通过标记肿瘤组织特异性的荧光探针，可以利用荧光显微镜观察肿瘤内的分布情况，并通过荧光区域积分获得肿瘤的体积和荧光强度等信息。

这对于肿瘤的分型、分级和治疗效果的评估都有着重要的帮助。

在材料科学领域，荧光区域积分可以用于纳米材料的表征和性能分析。

例如，研究纳米颗粒的尺寸、形状和分布可以通过荧光标记的方法来实现。

然后，通过荧光区域积分技术可以获取纳米颗粒的空间分布和粒径分布等参数。

这对于研究纳米材料的制备和性能优化至关重要。

除了上述的应用领域，荧光区域积分还可以在其他科学研究中起到重要的作用。

例如，环境科学中研究植物叶片的荧光特性，食品科学中研究食品成分的分布和浓度，甚至在艺术领域中用于对绘画作品的分析等等。

荧光区域积分的广泛应用使得研究者能够更加全面地了解物体内部的结构和性质，为科学研究提供了一种有效而强大的工具。

综上所述，荧光区域积分是一种在三维空间中对荧光信号进行定量分析的方法。

它在多个学科领域中得到了广泛应用，并且在研究物体的结构与性质之间的关系上发挥着重要的作用。

河流水体中溶解性有机物构成的三维荧光光谱解析

河流水体中溶解性有机物构成的三维荧光光谱解析赵胜楠【期刊名称】《《黑龙江科技信息》》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】2页(P95-96)【关键词】大石河; 溶解性有机物; 三维荧光; 荧光指数【作者】赵胜楠【作者单位】河南理工大学资源环境学院河南焦作454000【正文语种】中文溶解性有机物（DOM）由大量的有机分子组成，广泛存在于天然水体中，是一种复杂的混合物。

DOM中主要含有腐殖质、富里酸等各种亲水性有机酸等[1]。

如DOM与水体中有机污染物、金属离子等反应，则影响水体中污染物的毒性、生物降解性及迁移转化特性[2]，从而对于水体的生态环境产生重要影响[3]。

因此研究水体中的DOM得到越来越多的关注。

在研究各种水体DOM的中，目前应用三维荧光光谱（Three Dimensional Excitation Emission Matrix，3DEEM）研究DOM特性较多，因其灵敏度高、信息量高、所需样品量少且不破坏样品结构的优点，在如湖泊、河流、海洋等水体的DOM荧光特性的研究中广泛应用，被用于解析DOM在各种水体中的来源、分布等并由此判断水体的水质[4]。

2.1 河流概况大石河位于焦作市区西部的中站区，平水年在距出山口10km范围内河水全部漏失完毕，只在个别丰水年份才有洪水排泄。

大石河所处地形略向南和南东倾斜，坡降10～17‰，北部为坡洪积斜地，南部为冲洪积扇，河流两侧土壤以黏土夹砾石为主，地下水主要蕴藏于第四系细砂、中细砂、粗砂和砂砾石含水层中。

目前，中站工业园区内，一些工矿企业排放的污水多流入大石河，大石河成为纳污河流。

而大石河附近村庄分布较多，人口集聚，居民生产生活废水流入大石河。

大石河两岸附近村民多以第四系地下水作为饮用水源，因此解析河流中DOM的构成对于河流两岸居民饮用水源的保护及地表水污染的防治具有重要的意义。

2.2 水样采集与分析依据大石河的流向及周围村庄的分布情况，在上游、中游、下游共设置了6个采样点，分别编为佰利联（1#）、焦克路（2#）、人民路（3#）、丰收路（4#）、陆村（5#）、灵泉湖（6#）。

三维荧光结合平行因子分析在东海溶解有机物研究中的应用

年东海春季航次、秋季航次采集的，采样站位如图１所示。采集表层、中层和底层水样３００ｍＬ，经ＧＦ／Ｆ滤膜（ｗｈａｔ —
收稿日期：２０１２ — ０７ — ２２。修订日期：２０１２ — １０ — ３０
重。ｌｏ
Ｆｉｇ．１Ｓａｍｐｌｉｎｇｌｏｃａｔｉｏｎｓ
１．２三维荧光光谱的测定
三维荧光光谱用ＨＩＴＡＣＨＩＦ－４５００型荧光分光光度计进行测定，激发和发射狭缝宽度分别为５和１０ｎｎ２，扫描波
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第３期
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光谱学与光谱分析
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白荧光组分Ｃ１（２３５，２８０／３３０）、陆源或海源类腐殖质组分Ｃ２（２５５，３３０／４００）以及陆源类腐殖质组分Ｃ３（２７５，３６０／４８０）。两个类腐殖质组分ｃ２和Ｃ３之间呈显著正相关，表明他们有相同的来源或在结构上存在某种联系。三组分在两个季节不同水层的分布总体呈现近岸高，远海低的特点。各组分与叶绿素ａ和盐度的关系表明调查海域的ＤＯＭ受现存浮游植物的直接影响很小，夏季长江输入是长江口三组分的重要来源，而秋

三维荧光结合荧光区域积分法评估净水厂有机物去除效果

给水排水Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１０２０１２，年）２００４２北京市城市规划设计研究院．北京市中心城城市污水处理厂污水再生利用总体规划研究，２００６关于北京市中心城污水再生利用的若干思考．中国建设信息３王强．（，，（）：水工业市场）２０１０８２１３～２
）。国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００８ＺＸ０７４２１００２－
等常用水质指标无法对水处理过程中有机物的去除情况进行充分的评估。近年来在水处理行业中逐步作为有机物去除的指标，开始采用总有机碳（ＴＯＣ）但Ｔ对ＯＣ只能衡量水体中总有机碳的去除情况，于水体中有机物的构成和分类去除状况则无法有效表达。三维激发 — 发射荧光光谱（ＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎＦｌｕ－
本研究以三维荧光光谱技术为手段对长江三角洲地区某典型净水厂水处理过程中水体有机物进行检测和分析结合荧光区域积分方法fluorescenceregionalintegrationfri提取有效的荧光光谱特征考察水处理过程中不同类型有机物的去除状况并进行综合评估为优化净水厂的运行与管理提供技术参考提高水中污染物的去除确保安全供水
［３］等提出，已经成功用于水ＦＲＩ方法由Ｃｈｅｎ１［１４～１６］。Ｆ体三维荧光光谱的解析ＲＩ方法将激发、
。
大量研究表明，三维荧光光谱技术可以成功地应用于环境水体中溶解性有机物（的识别和ＤＯＭ）
４，５］６，７］、、已较为广泛地用于河流［湖泊［地下解析，

三维荧光技术分析南方某深度处理净水厂有机物去除效果

三维荧光技术分析南方某深度处理净水厂有机物去除效果何嘉莉;张晓娜;陈卓华;彭进湖【摘要】通过三维荧光光谱与荧光区域积分方法(Fluorescence Regional Integration,FRI)分析南方某深度处理水厂有机物的去除效果,同时考察荧光区域积分标准体积与有机物和消毒副产物指标的相关性.结果表明:监测期间,该水厂原水的主要污染物以BOD5的含苯环类蛋白物质、富里酸类物质和微生物代谢蛋白物质为主.常规水处理工艺对荧光溶解性有机物去除能力有限;臭氧/活性炭深度处理工艺对荧光溶解性有机物的去除效果非常显著,其中臭氧起到至关重要的作用.总荧光区域积分标准体积与有机物指标相关性较好.三氯乙醛前体物与水中芳香类蛋白、BOD5的含苯环类蛋白物质以及微生物代谢蛋白物质紧密相关,三卤甲烷生成势与荧光区域积分标准体积的相关性较差.【期刊名称】《城镇供水》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P20-24)【关键词】三维荧光;臭氧/活性炭;溶解性有机物;消毒副产物【作者】何嘉莉;张晓娜;陈卓华;彭进湖【作者单位】东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112【正文语种】中文饮用水的安全问题与社会和谐、居民的身体健康息息相关，寻求快速有效的监测手段应对水源水质突发污染，并准确判定水中污染物质的类别以及定量分析[1]，对自来水厂的水质监测和跟踪治理工作有着重要指导意义。

研究表明，三维荧光光谱技术已经广泛地应用于环境领域中溶解性有机物的定性与定量分析[2]。

本研究以三维荧光光谱与FRI法为技术手段，对南方某臭氧/活性炭深度处理净水厂各个工艺段的有机物质进行监测与分析，考察各工艺段对荧光溶解性有机物质的去除效果以及荧光区域积分标准体积与有机物和消毒副产物指标的相关性，为自来水厂的运行与管理提供技术支持。

狐尾藻腐烂过程中DOM的三维荧光光谱特征

狐尾藻腐烂过程中DOM的三维荧光光谱特征冯胜;袁斌【摘要】为了研究水生植物腐烂过程对水体内源DOM的贡献及其降解机制,以草型湖泊的优势水生植物——狐尾藻为研究对象,进行室内模拟实验,通过三维荧光光谱技术分析其从开始腐烂至完全腐烂过程中DOM的变化规律.结果表明:狐尾藻腐烂过程中会释放大量的类蛋白物质,荧光组分由最初的单个T2组分逐渐检测出T1,B1,B2和A组分,各组分的荧光峰强度也在逐渐升高;经细菌进一步降解利用,荧光峰强度开始下降,且组分数量逐渐减少,最后只剩难降解的A组分.相关性分析发现:腐烂过程中,DOM浓度与TN,TP,NH+4-N呈显著正相关,与DO呈显著负相关关系.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(030)004【总页数】7页(P46-52)【关键词】腐烂;溶解性有机质;荧光指数;相关性【作者】冯胜;袁斌【作者单位】常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】X171溶解性有机质(dissolved organic matter，DOM)是水生生态系统中一种重要的、活跃的化学组分，含有丰富的碳、氮、磷等生源要素，对水体水质和富营养化等演化有着显著影响[1-2]。

在湖泊中，DOM一般来源于外源输入及湖泊内源产生，内源DOM比外源DOM的碳氮比值高，更加富含碳水化合物，也更容易被降解从而参与到微食物网能量传递过程中，对总初级生产力的贡献较大[3-4]。

大量研究通过野外调查及室内实验证明，水生植物和藻类的生物降解都是内源DOM的最主要来源。

冯伟莹等[5]对太湖水体溶解性有机质的来源进行解析发现：藻类和水生植物腐烂分解是太湖内源DOM的重要来源。

Wada[6]的研究也指出大型藻是沿海地区DOM的主要生产者，它释放的多聚糖的胞外分泌物是有色溶解有机质的主要成分。

姚昕等[7]为了检验草、藻来源的DOM组分特征及其微生物降解机制的差异性，分别选取太湖藻型湖区的蓝藻及草型湖区的优势水生植物进行室内细菌降解实验，发现浮游植物及沉水植物的细菌降解都能快速释放营养盐和有机质。

三维荧光光谱分析

三维荧光光谱分析三维荧光光谱分析是一种研究化合物结构及增强吸收、发射光谱特性的分析方法，可以帮助我们了解有机物的结构、立体拓扑以及它们以不同形式表现出来的结构特征。

三维荧光光谱分析可以对多维度的光谱特征进行联合分析，从而构建出不同化合物的荧光光谱特征，有助于我们对有机物的性质及其形态的深入研究。

三维荧光光谱分析有着众多应用，在分子结构及增强吸收、发射光谱特性的分析中尤为重要。

例如，它可以帮助我们准确鉴定特定有机化合物，对有机分子的结构和形态进行分析，从而发现结构异常或荧光异常的有机分子。

此外，三维荧光光谱分析还可用于化学传感器研究，例如用于检测有毒气体或金属离子等。

三维荧光光谱分析的原理是将所有的荧光光谱特征组合到一起，使每个特征的贡献得到最大化。

根据参数的不同，将荧光光谱分为三维荧光光谱分析和二维荧光光谱分析：三维荧光光谱分析中，将吸收系数、衰减系数和增强系数作为参数；而二维荧光光谱只需要考虑吸收系数和衰减系数。

三维荧光光谱分析除了可以分析化合物结构外，还可以用于产品质量检测。

通过对产品进行三维荧光光谱分析，可以准确检测产品中的有机物及其结构，从而确定产品的质量状况。

这种分析方法可以有效地帮助生产企业分析产品的质量，为企业进行改进提供重要信息。

从上述分析可以看出，三维荧光光谱分析是一种重要的分析方法，它不仅可以用来分析化合物结构，而且还可以用于产品质量检测。

它具有准确、可靠、灵敏度高等特点，是研究有机物结构和质量检测的利器。

未来，三维荧光光谱分析将受到越来越多研究者和行业的关注。

它将会被用于更广泛的应用领域，并且还可以应用于更多的行业，如医药、农业等。

三维荧光光谱分析有着广阔的未来，它将为我们了解有机物结构及其质量检测，提供重要信息。

长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析_甘淑钗

中国环境科学2013,33(6)：1045~1052China Environmental Science 长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析甘淑钗,吴莹*,鲍红艳,张经(华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062)摘要：利用三维荧光光谱(EEMs)研究了2009年9月长江上游至河口近4000km主流区域溶解有机质(DOM)的荧光组分特征及分布变化,结合紫外可见吸收光谱a350,旨在认识长江DOM的组成、来源和迁移转化过程.通过平行因子法(PARAFAC)解谱,得到3个类腐殖质组分H1、H2、H3及2个类蛋白质组分P1、P2.溶解有机碳(DOC)在上游浓度最低,在三峡库区万州附近明显增加,而后趋于稳定.荧光组分峰值之和(∑Fluo)呈类似趋势,和DOC相关性分析(R2=0.92)说明EEMs-PARAFAC可有效示踪溶解有机质的分布.其中蛋白质信号∑P约占∑Fluo 的1/4,叶绿素a与∑P、DOC的弱相关性说明自生源不能主导DOM荧光组分分布;不同类腐殖质组分变化趋势不同,H3(E x/E m:250/450~485nm)在库区后的水体有明显富集,而H1、H2占∑Fluo百分比则有所下降,a350也呈优先降解的趋势,反映了长江DOM 迁移转化过程的选择性.关键词：溶解有机质；三维荧光；平行因子分析；长江中图分类号：X132文献标识码：A文章编号：1000-6923(2013)06-1045-08Characterization of DOM(dissolved organic matter)in Yangtze River using3-D fluorescence spectroscopy and parallel factor analysis.GAN Shu-chai,WU Ying*,BAO Hong-yan,ZHANG Jing(State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research,East China Normal University,Shanghai200062,China).China Environmental Science, 2013,33(6)：1045~1052Abstract：Water samples were collected from Yangtze River basin across4000km during September,2009.Five fluorescence components(3humic-like and2protein-like components)were identified by3-dimension fluorescence spectroscopy(EEMs)combined with parallel factor analysis(PARAFAC)combined with a350to elucidate composition, source and transformation processes of dissolved organic matter(DOM)in the Yangtze River.Dissolved organic carbon (DOC)increased remarkably from Wanzhou to the Three Gorge Dam and thereafter remained constant in the lower reach. The sum of all5components(∑Fluo)showed the similar trend of variation,which correlated linearly with DOC(R2=0.92) indicating that EEMs is a powerful tool to trace DOM in the Yangtze River.The protein-like component(∑P)accounted for1/4of∑Fluo with apparently weak correlations with DOC and chlorophyll-a,which implied that the riverine DOM is not dominated by autochthonous production.Humic-like(H1,H2,H3)components showed different correlations with DOC, especially in the lower reach,where H3(E x/E m:250/450~485nm)was accumulated,while the other components(H1,H2) and a350seemed to be degraded faster than H3.All the fact indicated that DOM might be subjected to selective biological and photochemical degradation processes in Yangtze River.Key words：dissolved organic matter；3-D fluorescence spectroscopy；parallel factor analysis；Yangtze River溶解有机质(DOM)是全球碳循环的重要组成,对水体的碳、生源要素等的生物地球化学循环具有重要意义,河流是陆源DOM的传输者和反应池,自然、人文等环境因素在其组成上有所反映.由于成分复杂,已能在分子水平鉴别的DOM成分不到11%[1],且操作繁琐,仪器要求较高,对新的组分识别手段提出了迫切需要.三维荧光—激发发射矩阵光谱(EEMs)是近年来广泛用于研究DOM来源及动力学特征的一种荧光光谱分析技术[2-6]通过平行因子法(PARAFAC)解谱[5,7]提取荧光特征,可对不同荧光组分进行定性、定量分析,具有操作便捷、灵敏度高、样品量少且无需富集等优点,已有学者通过此手段在亚马逊河[8]、刚果河[9]、珠江[10]、九龙江[11]等流收稿日期：2012-09-20基金项目：国家自然科学基金(41021064,41076052,41276081);国家“973”项目(2011CB409802);科技部国际合作项目(2010DFA24590)∗责任作者,教授,wuying@1046中国环境科学33卷域对水体DOM 进行了研究.长江是我国最大的河流,占东海所有河流径流输入的90%~95%[12],其有机碳输送对整个东海特别是近岸海域的物质循环和生态系统具有重要意义[13-14].对长江颗粒态有机质的研究虽已有报道[13-15],但通过三维荧光以及平行因子法解谱来认识长江流域溶解态有机质分布规律的报道鲜见,对DOM 生物地球化学过程的认识还不明确.本文利用EEMs -PARAFAC,探讨了长江上游至河口水体DOM 的组成、来源、生物地球化学过程以及人文活动的影响.1采样区域与方法2009年9月9日~10月13日采集长江口至上游近4000km 区域表层水样(图1),时间顺序为依次从上游至下游进行采样.32°N28°N100°E 104°E 108°E 112°E116°E120°EHH HS 武汉东海XLJ 上海YZ WHWZ-YC3WZ-YC2WZ WZ-YC1三峡大坝JJNX JSJ-3 JSJ-2JSJ-1 AQ 图1采样站位示意Fig.1Map of sampling site in Yangtze River站位JSJ 、HH 无荧光和a 350数据DOC:水样用0.45µmol/L 的尼龙膜过滤,滤液保存至安培瓶,于-20℃冰箱冷冻保存,测试方法见文献[14].叶绿素a:GF/F 膜过滤,滤膜用90%丙酮萃取18h,萃取液在F2500荧光计上进行测定.紫外可见吸收光谱[16-17]:采样方法同DOC,避光冷冻保存,用Cary100(Varian,美国)测定,以Milli -Q 水为空白,经散射校正,换算为350nm 处的吸收系数a 350(m -1).三维荧光光谱与平行因子法[7]:采样方法同a 350,测试前于4℃冰箱避光解冻,再恢复至室温,用F4500(Hitachi)荧光分光光度计进行测定,激发波长(E x )范围250~410nm 、发射波长(E m )范围300~550nm(波长增量均为3nm),以Milli -Q 水为空白,校正散射后,利用软件MATLAB,采用平行因子法对112个三维荧光光谱谱图进行模拟识别,得到5组分,用折半分析验证结果可靠性.各个组分的值以荧光峰最高处的荧光强度即F max (RU)来表示.2结果与讨论2.1DOC 与a 350分布长江DOC 均值为90.7µmol/L,其中上、中、下游分别为76.7,115.8,108.3µmol/L.水体向下游迁移过程中,距长江口2200km 处DOC 开始迅速增加(图2),对应区域为万州至宜昌之间的库区,三峡大坝则落在此区间末.中下游DOC 浓度相当且较稳定,高出上游约50%.80.0010002000 3000 4000距长江口距离(km)40.00.0D O C (μm o l /L )2.0 1.0 1.5 0.50.0α350(m -1)0.3000.100.20ΣP (R U )距长江口距离(km)0.60 0.2 0.4ΣH (R U )图2水体DOC 和a 350,∑P 和∑H 随河口距离的变化Fig.2Variation of DOC and a 350,∑P and ∑H alongYangtze River虚线处代表库区前后分界处本文用a 350表征有色溶解有机质(CDOM)的浓度,发现a 350与DOC 的分布较相似(图2a),上、中、下游平均值分别为1.21,1.63m,1.34m -1,而6期甘淑钗等：长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析1047DOC 浓度在上游亦逐渐增加.a 350在库区后趋于平缓,其中,三峡库区所在的万州至宜昌段增加最为迅速,这一趋势和DOC 一致,不同的是库区后a 350下降的幅度更大,相比库区下降近18%.总体上,在宜昌及以上区域即库区及库前,DOC 和a 350逐渐增加,说明有机质从上游向库区迁移的过程中有明显添加富集作用;从三峡库区至库后a 350下降了18%,幅度大于DOC(6.5%),CDOM 对DOC 的贡献有所下降.2.2三维荧光组分识别和分布结合平行因子法(PARAFAC)解谱,分析得到3种类腐殖质H 1、H 2、H 3及2种蛋白质组分P 1、P 2(图3),结合已有文献报道[18-23]对峰的类型及指示意义的判断如表1.∑P 、∑H 分别为类蛋白质峰、类腐殖质峰之和,上游∑P 的均值为0.11RU,万州至宜昌有所增加,∑H 在此区间增幅较为明显,库区以后即宜昌至河口段维持在0.49RU 左右.∑P 均值明显小于∑H,约为后者的1/3,这与许多河流以腐殖质信号为优势的结果相近[2,5],该比值小于受人文活动影响较大的水体,如珠江口∑P/∑H 约2~3,污染地下水则达到9(来自实验室未发表数据).500400350450400 350300250 300 E X (nm)E m (n m )0.10.050(a)P 1500400350450400350300250300 E X (nm)E m (n m )(b)P 20.0800.060.040.02 500400350450400350300250300 E X (nm)E m (n m )(c)H 10.04 00.03 0.02 0.01500400350450400350300250300E X (nm)E m (n m )(d)H 20.04 00.03 0.02 0.01 500400350450400350300250300E X (nm)E m (n m )(e)H 30.08 00.06 0.04 0.02图3平行因子法得到的五个荧光组分P 1,P 2,H 1,H 2,H 3Fig.3Five fluorescent components P 1,P 2,H 1,H 2,H 3identified by PARAFAC model表1五种荧光峰位置及指示意义[18-23]Table 1Fluorescence groups and implications注:F max 列括号数字指次高荧光峰的激发波2.3DOC 、CDOM 相关性分析综上,DOC 和光谱信号说明三峡库区前后水体差异显著,本文将长江干流分为3个区域进行分析讨论:库前,三峡库区(分别以万州、宜昌为始组分F max -E x /E m (nm)峰类型指示意义主要来源与性质P 1270/315UVB 类蛋白质现场生产、人为排放污废水——生物可降解P 2285/350UVB 类蛋白质现场生产、人为排放污废水——生物可降解H 1315(250)/400UVA(UVC)类腐殖质农用地、污水中较明显——易光降解,生物可利用性差H 2350(280)/460UVA 类腐殖质陆源为主、自生源——易光降解,生物可利用性差H 3250/450~485UVC类腐殖质陆源为主、自生源——降解程度相对较充分,在水体中广泛存在,可光降解1048中国环境科学33卷末点),库后即宜昌至河口的区域.宜昌及以上区域水体a 350与DOC 的线性相关较好(R ²=0.94),可见空间差异并没有引起CDOM 比重的差异,说明水体条件或DOM 来源具有相似性.而宜昌以下区域数据明显偏离趋势线(图4a),而a 350指征的CDOM 是一类易于吸收光而发生光漂白或降解的物质,这暗示长江的DOM 在空间上有明显成分差异以及可能存在不同的降解、转化主导过程,浊度较低且径流量较大的中下游,水体自净能力相对较强[15],较低的a 350可能与更强的光降解有关[2].2.50 α350(m -1)2.001.50 1.00 0.50 0 50.0 150.0130.0110.090.070.0DOC(μmol/L)y =0.02x -0.24R 2=0.94(a)0.800.60 0.40 0.20 0 50.0150.0130.0110.090.070.0DOC(μmol/L)(b)ΣF l u o (R U )y =0.005x +0.08R 2=0.85图4a 350、∑Fluo 与DOC 的相关性Fig.4Correlation analysis between DOC and a 350,∑Fluo●代表库区及库前;○代表库后,即宜昌至河口,不计入线性分析;重合点为宜昌站有研究者[23-24]曾通过a 350、DOC 二者的相关性来说明CDOM 预测DOC 的可行性,或指示河口区咸淡水的混合,本文的结果说明,对于具有来源和成分差异显著的水体二者的线性相关不明显,成分差异可能与物源和选择性降解有关[19-20,25].Stedmon [19]在研究Horsens 河时发现,水体流经湖泊后对DOC 浓度无影响,但引起了CDOM 吸收系数的下降并认为光降解是重要原因,这与本文的结论相符.而宜昌及以上区域∑Fluo(5组分F max 之和)与DOC 相关性亦较高,与a 350不同的是,库区后的数据没有明显偏离趋势线(图4b),将该区域数据并入线性计算,R 2达0.92.a 350、∑Fluo 两种信号的差异在于,∑Fluo 是不同激发发射波段峰强的总和,代表了不同类别的荧光性有机物,这说明在水体差异较大的情况下,相对a 350,三维荧光作为综合指标仍可以较好地示踪DOC,从侧面说明对各组分信息的综合反映优于吸收光谱,为了更明确这一点,后面将四类荧光峰(两个类蛋白质峰不能分别作物源示踪因而合并为一类峰∑P)与DOC 进行相关性分析.2.4三维荧光对DOM 组成的反映蛋白质峰三峡库区后均值高于库前,增幅近30%,略小于类腐殖质,对比发现,库区后的∑P/∑H 从0.36降至0.33,说明类蛋白质组分在荧光信号的比重有所下降.与a 350不同,∑P 在库区及以库前水体与DOC 无明显线性相关(R 2=0.17).类蛋白质组分的生物可利用性较高,在水体中的消耗速度较快,是水体较为活跃的一部分DOM,从来源上看,这一组分可能与现场生产的贡献有关,另外来自外源输入如生活污水等也可能影响∑P 的大小[18-19],虽然可以通过类蛋白质组分来判断有机质来源,但在有限的输入和较大的径流下,可能被相对快速的迁移转化过程削弱来源的信号,或对水体总体特征的反映可能较不敏感.0.250.200.150.100.05ΣH (R U )50.070.090.0 110.0 130.0 DOC(mmol/L)图5类腐殖质峰与DOC 的线性相关关系Fig.5Correlation between 3Humic -like componentsand DOC■●▲依次代表H 1,H 2,H 3;实心代表三峡库区前(含库区),空心代表三峡库区后不同类腐殖质峰与DOC 线性相关关系不同6期甘淑钗等：长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析1049(图5),三峡库区及库前类腐殖质随水体向下迁移而增加,H1、H2所代表的长波激发类腐殖质与DOC呈显著线性正相关,R2分别为0.93、0.95.库区后水体类腐殖质峰偏离趋势线,其中H1、H2数据均落于趋势线下方,这一分布与a350相仿,而相对难降解成份(H3代表的短波激发类腐殖质)呈相反趋势,在向河口迁移的过程中比重增大,这反映了长江水体组成在空间分布上的差异,这种差异可能与物质来源以及选择性的降解转化过程有关[20].具体的来源和迁移转化过程将在后面讨论.2.5DOM来源分析不同来源(如现场生产、人为污染物排放、土壤淋溶与植物碎屑衍生等)的有机质组成有所差异,可以通过三维荧光光谱来反映DOM的来源信息.自生源是水体DOM来源之一,库区后叶绿素a(表2)高于库前两倍,相应区域的类蛋白质峰增加了30%,已有研究说明在浮游植物丰度较高的水体(如水华区)蛋白质峰明显较高,体现了现场生产对水体蛋白质类物质的贡献[2,25-27],但本文中叶绿素a与∑P(R2=0.40)、DOC(R2=0.53)的弱正相关说明现场生产并不能主导类蛋白质组分和DOM的分布.如表2所示,比较发现上游水体的悬浮颗粒物浓度(TSM)较大(高于库区及库后近10倍,这一差异可能与三峡大坝有关,且随季节气候而变[14]),可能导致光限制而使现场生产下降,尤其是浮游植物的贡献减少,因此现场生产对库前DOM的贡献小于库后.总的来说,由于浊度对光的限制,加上快速的消耗利用及大量陆源DOM的输入,浮游植物衍生有机质的贡献量十分有限,这与Wu等[13]通过碳稳定同位素13C 分析颗粒态有机质物源所得到的结论一致.以上结果说明,现场生产对DOC浓度应为非主导性因素,长江水体的DOM组成和转化包括了其他外源DOM的影响,如土壤淋溶、人为排放等.FI是在370nm激发波处450nm与500nm 发射波强度的比值,可用来表征陆源物质和微生物降解的比重,大于1.9说明主要来源于微生物等过程,小于1.4说明陆源占主要贡献,长江干流水体FI均值1.65,体现了两个端元同时贡献[28].类腐殖质峰H1在海水中被认为直接或间接源自现场生产,在陆源水体,一般认为在受外源的农田、废水影响的水体中峰较明显[18-19],库前H1为0.10RU,库区增加至0.16RU,与人文活动的影响增大的事实相符.与此相应的是,文献报道[29]水体污染对三峡库区的影响十分严重,重庆市每年排放的工业废水约10亿吨,Liu等[30]发现,长江距河口2000~3000km段溶解无机氮迅速增加,本文中DOC以及a350、荧光信号最大增幅区亦始于库前即距河口2100km左右,随后趋于平缓,说明库区及其附近人文活动的增加导致了水体的变化,在有机质组成和含量上已有所反映.Wu等[13]通过长江不同支流人口密度与DOC的线性正相关认为DOC的增加与流域非点源污染的贡献增加有关,这也辅助说明了人为因素对有机质分布的影响.表2TSM、叶绿素a、荧光信号在长江三峡库区及前后的平均值Table2TSM,Chlorophyll-a,Fluorescence average valueof Yangtze River区域TSM(mg/L)Chla(μg/L)∑P/∑H H1(RU)H3/H2FI总均值215.5-0.340.14 1.83 1.65库前368.10.060.360.10 1.63 1.77库区23.94-0.300.16 1.57 1.69库后47.800.120.330.15 2.18 1.50注:不同区间的样品数与站位图统一;-代表无数据;FI是370nm激发波处450nm与500nm发射波强度的比值2.6DOM的迁移转化过程以及三峡大坝的潜在影响光降解和生物作用是水体DOM降解转化的两个重要途径,中下游水体浊度较低、停留时间较长、径流量较大,在三峡大坝的作用下,水体动力条件差异更加明显,DOM光降解的速度和比重明显大于上游地区,迁移过程中发生了陆源土壤淋溶等难降解的物质的累积,在海洋表层也观察到了由于光降解导致的类腐殖质H3的积累[23],3类腐殖质不同趋势从侧面说明了光降解的存在和选择性.而生物可利用性较大的物质则优先被生物降解,如类蛋白质组分[20-21],对土壤衍生的以腐殖质为主的DOM降解能力较小,库区1050中国环境科学33卷前后光限制条件的差异将导致对腐殖质的光降解能力不同,因此在长时间的迁移过程中导致了DOM选择性降解和库区前后的成分差异.Hong等[2]对九龙江的研究中提出了大坝对DOM的截留和停留时间的改变导致的DOM组成和循环的变化,这一观点与库区溶解有机质的持续增加相符,虽然附近没有大的支流汇入,但沿岸城市及小支流仍带来大量外源物质,可能截留于坝区无法及时降解转化[14].2.7长江与其他河流的DOM分布特征对比长江的DOC浓度范围55.9~124.8µmol/L,明显低于人文活动影响较大的珠江[38](表3),亦小于流经热带雨林、陆源输入通量较大的亚马逊河以及高纬度地区的育空河(Yukon)(尤其在春季)[37],a350表征的CDOM浓度亦如此.比较a350/ DOC后发现,育空河和阿查法拉亚河(Atchafalaya)最高,亚马逊河、长江、珠江次之(表3),该比值反映了CDOM对溶解有机质的贡献或者有机质的光吸收能力,与物源和光降解程度有关,如寒带河流——育空河在春季冰融汛期比值达0.29[L/(µmol⋅m)],该时期土壤层和植被碎屑层冰融后释放大量有机质,未经水体充分降解,可能导致CDOM相对贡献较大;而长江地处温带,上游植被覆盖较小、土壤风化导致有机质较老[13],经历充分淋溶降解,在下游较大的径流和较长的停留时间下有机质降解更加充分,可能导致CDOM对DOC的贡献减小,而同纬度的密西西比河支流——阿查法拉亚河(Atchafalaya)该比值均值0.023[L/(µmol⋅m)],相对干流明显增加,该支流流域遍布沼泽水洼等湿地,有研究出沼泽地植被及富含有机质的土壤对CDOM有重要贡献[32-33];对于热带河流——亚马逊河,物源以植物碎屑和富含有机质的新鲜土壤居多,但较充分的光照和有限的浊度可能导致CDOM有效降解,故而比值仅略高于长江.长江中下游DOC与荧光信号较为稳定,这一特征与亚马逊河和奥里诺科河(Orinoco)[34]等世界性大河相仿.从FI值看物源,发现长江DOM的陆源特征明显低于热带河流——刚果河(FI1.22~1.44)[9],高于人文活动影响较明显的珠江,后者这一值达1.86,与之相应的是,类蛋白质在湖泊和人文活动影响较大的河流较高,而类腐殖质信号在长江、亚马逊河、麦肯吉河(Mackenzie)[35]等河流中占优势,后者均为陆源土壤淋溶、植物碎屑输入占主导的水体.以上结果反映了a350及三维荧光能够对不同河流的人文影响和物源植被特征进行表征,是示踪DOM 的有效手段.表3长江及其他区域的DOC、a350、荧光信号对比Table3DOC、a350、fluorescence of Yangtze River and other regions指标亚马逊河[36-38]育空河[39]珠江[2,40]长江*阿查法拉亚河[32]太湖[41] DOC(µmol/L)350±25141~1332136~188111.6~124.8343~599182±82 a350(m-1)4~6(a355) 2.34~39.2 1.93(a355) 1.30~1.90 6.45~17.52 2.46±0.69a350/DOC[µmol/(L⋅m)]0.013~0.0190.016~0.0290.012~0.0160.012~0.0170.019~0.0290.012~0.017 FI-- 1.86* 1.49--优势峰Humic-UVC-Protein Humic-UVC Humic-UVC Protein注:*代表来自本研究中下游数据.-代表无数据.a350/DOC非原始数据,a355则通过长江的a355/a350比换算为a350,加上数据源文献不统一,计算存在一定误差,不对小范围差异讨论3结论3.1上游至河口的∑Fluo与DOC的良好相关性说明三维荧光比吸收光谱更能有效预测、表征DOC的浓度,并可灵敏示踪反演DOM来源和转化过程.3.2长江DOM荧光组分以腐殖质为主,陆源特征明显,蛋白质峰∑P小于∑Fluo的1/4,这与人为排放和现场生产有限的DOM受稀释或快速降解转化有关.3.3上游至河口,DOM有明显降解程度和来源的空间差异:库区及以上水体DOM来源或者转6期甘淑钗等：长江溶解有机质三维荧光光谱的平行因子分析1051化途径相似性大于下游,DOC、CDOM信号的增强说明了迁移过程中外源的添加;库后信号趋于稳定,体现了中下游水体通过多种生物地化过程(光降解、生物、物理等)对有机质组成有较强的平衡能力.3.4不同荧光组分的变化趋势有所差异,说明了长江向河口输送过程中DOM迁移转化的选择性,三峡大坝可能加剧了上游和中下游水体环境差异,进而影响区域物质结构和循环.本文未能对季节差异进行对比,而在不同季节气候下DOM的来源和转化过程有所不同,或将在三维荧光上有所反映.参考文献：[1]Dittmar T,Paeng J.A heat-induced molecular signaturein marine dissolved organic matter[J].Nature Geoscience, 2010,2:175-179.[2]Hong H S,Yang L Y,Guo W D,et al.Characterizationof dissolved organic matter under contrasting hydrologic regimes in a subtropical watershed using PARAFAC 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三维荧光光谱与平行因子分

三维荧光光谱与平行因子分
三维荧光光谱是一种物质荧光扫描分析方法，多用于环境科学、分析化学、生命科学等领域。

平行因子分析是利用三维荧光光谱仪对物质进行分析的一种方法，其优点是不破坏物质，直接对物质进行荧光扫描分析，计算指数，通常与紫外分光光度计测定的荧光响应强度一起使用，用来表征物质结构，解谱数据。

在环境科学领域，三维荧光光谱结合平行因子分析法可以探究污水厂水体中主要污染物的来源和类别，以及对水质参数和各组分进行相关性分析。

在分析微生物法净化黑臭水体的效果时，采用三维荧光（EEM）光谱技术与平行因子（PARAFAC）模型相结合的方式对进出水DOM进行分析，结果表明不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异。

总的来说，三维荧光光谱与平行因子分析为物质结构的表征和解析提供了一种有效的方法，在环境科学、分析化学、生命科学等领域具有广泛的应用前景。

工业废水生化处理过程中SMP特性研究

工业废水生化处理过程中SMP特性研究罗晓;郑向阳;赵丛丛;钟为章【摘要】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+-N的相关性及SMP组成与有机质的转移代谢规律.结果表明,三维荧光的工区、Ⅱ区与COD,NH+-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40×106 au·nm2,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.%To optimize anoxic aerobic (A/O) wastewater treatment process and improve effluent quality,the variations of soluble microbial products(SMP)in the treatment process is investigated.The fluorescence characteristics of SMP in A/O process are studied through ultraviolet-visible (UV-sis) spectra,fluorescence excitation-emission matrix (EEM),and the multivariate statistical method.The liner relationships between FRI and COD and NH4+-N are analyzed.The composition and metabolism of the SMPs are studied.The results show that Pearson correlation indices between COD,ammonia nitrogen and normalized integral volumes of region Ⅰ and Ⅱ are both higher than 0.97.The humus-alike and the protein-like substances are the main fluorescence substances of the process.And the concentration of humus-alike remains at 40 × 106 au · nm2 in the aerobicstage,which is not totally removed in the A/O process.The concentration of the protein-like substances are reduced from 25.43％ down to 2％ by metabolism,and most of the protein-like substances are removed at the anoxic zone.The method could be used for rapidly monitoring the concentration of COD and the composition of organic matter inwater,which provides technique reference for the improvement of A/O process parameters.【期刊名称】《河北科技大学学报》【年(卷),期】2017(038)005【总页数】8页(P499-506)【关键词】水污染防治工程;缺氧/好氧工艺;溶解性微生物产物;紫外吸收光谱;三维荧光光谱;相关性分析【作者】罗晓;郑向阳;赵丛丛;钟为章【作者单位】河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省污染防治生物技术实验室,河北石家庄 050018;河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018;河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省污染防治生物技术实验室,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】X703中国工业废水处理大多采用生化处理工艺，依靠微生物的代谢机制降解水中有机物。

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