垃圾渗滤液溶解有机质的红外和荧光光谱比较研究(编辑修改稿)

垃圾渗滤液溶解有机质的红外和荧光光谱比较研究(编辑修改稿)内容摘要：

行三维荧光分析。 荧光发射光谱和三维荧光光谱利用 F7000 荧光分光光度计（ Hitachi）获得。 荧光发射光谱分别以 Ex＝ 335nm 和 Ex＝ 370nm 激发水样得到。 以 Ex＝ 335 nm 激发水样，得到谱带较宽的荧光峰。 利用 Ex＝ 370nm 激发水样，荧光发射光谱强度在 450 nm 与 500 nm 处的比值，即荧光指数 (Fluorescence Index, f450/500))。 仪器参数如下：激发光源 150W 氙弧灯； PMT 700V；信噪比 110；激发光带宽 ，发射光带宽 5nm；响应时间为自动；扫描速度 12020 nmmin1。 水样用预先于 450℃ 灼烧 4h 的 GF/F 玻璃纤维滤膜过滤后，采用 1cm 石英荧光样品池测试，空白为超纯水（ Millipore, cm1）。 三维荧光光谱的仪器参数如下：扫描速度 12020nmmin1；激发光波长 200～ 500 nm，发射光波长 250～ 550nm，步长均为 3nm，其它 参数同荧发射光谱。 红外光分析 垃圾渗滤液在超滤杯中经 100K、 30K、 10K、 5K 和 1K 滤膜过滤后，进行红外光分析。 3 实验结果与讨论 垃圾渗滤液的基本水质特征 实验所测得的数据如表 5 所示。 实验表明各地区垃圾渗滤液 COD 值均很高，其中永川最高，达到 15752。 从 UV254 值也可以看出，同江津烧场垃圾渗滤液中有机质浓度最高，达到 ，明显高于其他三地。 这很可能是因为江津垃圾堆放的时间比较短，仅 5～ 7天。 根据相关文献报道，垃圾渗滤液中有机质会随着堆放时间的延长而逐渐降低。 永川垃圾填埋场垃 圾其垃圾渗滤液的 COD 值和 UV254值均最低，这很可能是因为在采样前一天，永川下了雨，使渗滤液稀释造成的。 各个地区的 COD 值大小顺序与 UV254值大小一致，这与相关文献相符， UV254 可以间接反应出水体中有机物含量的大小。 从 E4/E6值可以看出，永川垃圾渗滤液最高，表明其渗滤液中腐殖质的芳化度和腐殖质体系复杂度最低。 正常情况下，渗滤液的 E4/E6值会随着堆放时间的增加而逐渐减小，但是，永川垃圾的堆放时间大约为 4年，而其渗滤液的 E4/E6值却比江津的还要高，这很可能是雨后 共 13 页 第 5 页 取样造成的原因，此外，两地垃圾堆放的 方式也不一样。 永川垃圾填埋场的垃圾是露天的，而江津垃圾填埋场的垃圾堆放于室内。 除了永川这一点，其他三地的 E4/E6值呈现出随堆放时间的增加而减小的趋势。 永川和江津地区垃圾渗滤液所测得的 f450/500 值均大于 ，根据 Tom J. Battin 等人的研究 [14～ 15]， f450/500＝ 表明腐殖酸主要由陆源输入； f450/500＝ 表明腐殖酸主要由生物产生，表明永川和江津地区垃圾渗滤液中腐殖质均来源于生物。 此外，因为荧光指数 f450/500 与富里酸芳香性之间具有负相关关系 [18]，表明长生桥 垃圾渗滤液中腐殖质的芳香性较其他地区最强，而江津最弱。 表 5 长生桥、大足、永川和江津垃圾渗滤液的水质参数 地区 COD UV254 E4/E6 f450/500 永川 2237 江津 15752 渗滤液溶解性有机质的三维荧光光谱 人们利用三维荧光光谱研究 DOM 这一复杂的有机混合体系，就是基于其能够获得激发波长和发射波长同时变化时 DOM 的完整荧光信息。 对各种来源 (如海洋、河流、湖泊、湿地、洞穴滴水等 )DOM 的研究表明， DOM 来源不同，会含有不同的荧光基团，并导致荧光峰的位置和荧光强度等存在差异 [1823]。 应用 3DEEM 分析 DOM 的组成，一般可检测出的荧光基团包括类腐殖酸荧光 (humiclike)、类富里酸荧光 (fulviclike)和类蛋白荧光 (proteinlike)。 这些荧光峰强度主要与有机质浓度有关，同时还受 pH、与金属离子的相互作用等影响。 在做三维荧光光谱图时，江津填埋场垃圾渗滤液稀释了 500 倍，其他地区均稀释 100倍。 图 3 为永川和江津垃圾渗滤液中 DOM 的三维荧光光谱图。 从图 3 中可以看出，长生桥和大足垃 圾渗滤液的荧光峰类型很相似，主要为类蛋白荧光和类富里酸荧光；永川和江津垃圾渗滤液的荧光峰类型相似，主要为类蛋白荧光。 表 6 所表现的 Ex/Em 峰位置与相关参考文献对应 [1920, 2225]。 其中类富里酸荧光 (分为可见区和紫外区两种 )与腐殖质结构中的羰基和羧基有关 [18,2425]；类蛋白荧光则与芳环氨基酸结构有关 [2426]。 表明 4 个地区中垃圾渗滤液中主要的有机物为含芳环氨基酸结构的有机物和含有羰基和羧基官能团的有机物。 同时， 4 个地区垃圾渗滤液的三维荧光光谱图也存在着明显的差异， 4 种水体的 3DEEM 具 有不同的等高线图、荧光峰数目，其 Ex/Em 峰位置和相应的荧光强度也各异，见表 6。 江津和永川和江津垃圾渗滤液的特征峰中心分别位于 Ex/Em=278nm/334nm、 Ex/Em=227nm/337nm、Ex/Em=272nm/364nm 和 Ex/Em=272nm/301nm，分别为高激发波长类色氨酸、低激发波长类色氨酸、高激发波长类色氨酸和高激发波长类酪氨酸。 从永川和江津 2 个地区特征峰位置的变化可以看出，他们的激发波长类似，但发射波长呈现出随着垃圾堆放时间的增加而红移的现象。 江津垃圾渗滤液的三维荧光光谱图中还出现 了荧光峰 D，根据相关文献 [27]的报道，它也是与芳香性蛋白类结构有关的荧光基团。 ： 垃圾渗滤 液溶解有机质的红外和荧光光谱比较研究 总体而言，四个地区除永川以外，垃圾渗滤液中类蛋白荧光强度呈现出因垃圾堆放时间的增加而减小的趋势，类富里酸荧光强度随垃圾堆放时间的增减而减小的趋势。 这可能与前文中所说的原因类似，由于永川垃圾填埋场的垃圾堆放方式跟其他不一样，且是雨后取样，使其渗滤液浓度下降而造成其类富里酸荧光强度出现异常。 此外，随着垃圾堆放时间的增加，四个地区垃圾渗滤液中的类蛋白荧光有明显的红移现象，这是因为：在垃圾堆放的过程中，除了有机物自身降解作用， 其中的微生物也会将渗滤液中的类蛋白分解而产生小分子有机物，从而造成垃圾渗滤液中的类蛋白荧光强度的减弱和荧光峰发生红移。 表 6 不同地区垃圾渗滤液中有机物三维荧光峰 水样 Ex/Em/nm 荧光峰类型 荧光强度 /(.) 江津 245~427 A(紫外区类富里酸 ) 96240 227~337 S(低激发波长类色氨酸 ) 133400 275~334 T(高激发波长类色氨酸 ) 106100 永川 305~391 C(可见区类富里酸 ) 80240 227~340 S(低激发波长类色氨酸 ) 59390 272~364 T(高激发波长类色氨酸 ) 105200 从图 3 中可以看出，永川 20200327 垃圾渗滤液的荧光峰类型主要为类蛋白荧光和类富里酸荧光。 表 7 所表现的 Ex/Em 峰位置与相关参考文献对应 [1920, 2225]。 其中类富里酸荧光 (分为可见区和紫外区两种 )与腐殖质结构中的羰基和羧基有关 [18,2425]；类蛋白荧光则与芳环氨基酸结构有关 [2426]. 表明永川 20200327 垃圾渗滤液中主要的有机物为含芳环氨基酸结构的有机物和含有羰基和羧基官能团的有机物。 表 7 垃圾渗滤液中有机 质三维荧光强度 水样 永川（ 20200327） 100k 永川（ 20200327）30k 永川（ 20200327）10k 永川（ 20200327） 5k 永川（ 20200327） 1k 荧光峰类型Ex/Em (nm) 235/345 D 229/304 D 205/265 D 218/274 D 227/307 D 254/422 A 233/355 S 281/357 T 259/417 A 231/34。