Đặc điểm phát quang và sự biến đổi thành phần của chất hữu cơ hòa tan và ảnh hưởng của nó đến sự phân bố kim loại nặng trong nước rỉ compost

Springer Science and Business Media LLC - Tập 25 Số 19 - Trang 18866-18878 - 2018
Yuan, Dong-Hai1, An, Ye-Chen1, He, Xiao-Song2, Yan, Chen-Ling3, Jia, Yu-Pai4, Wang, Hao-Tian1, He, Lian-Sheng2
1Key Laboratory of Urban Stormwater System and Water Environment, Ministry of Education, Beijing Climate Change Response Research and Education Center, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing, China
2State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing, China
3Environmental Sanitation Information Room, Beijing Environmental Sanitation Engineering Research Institute, Beijing, China
4Nangong Municipal Solid Waste Composting Plant, Beijing Solid Waste Treatment Co., Ltd., Beijing, China

Tóm tắt

Nước rỉ compost đã được thu thập để nghiên cứu đặc điểm phát quang và sự thay đổi thành phần của chất hữu cơ hòa tan (DOM) cũng như ảnh hưởng của DOM và các chất dinh dưỡng đến sự phân bố kim loại nặng trong quá trình xử lý kết hợp nước rỉ. Quang phổ phát quang ma trận kích thích - phát xạ (EEM) cho thấy rằng, cùng với sự phát triển của các đơn vị xử lý, hàm lượng các chất tương tự fulvic, humic và protein giảm dần. Một thành phần tương tự fulvic (C1), ba thành phần tương tự humic (C2, C3 và C4), và ba thành phần tương tự protein (C5, C6 và C7) đã được xác định trong DOM của nước rỉ bằng cách phân tích yếu tố song song. Các quá trình kỵ khí - hiếu khí đã loại bỏ một phần lớn thành phần tương tự tyrosine (C7) và thành phần tương tự tryptophan (C6) và một lượng nhỏ thành phần tương tự humic (C2), trong khi phản ứng sinh học màng cho thấy hiệu quả loại bỏ tốt đối với thành phần tương tự protein. Quá trình lọc siêu vi mô đã có tác động loại bỏ đối với các thành phần tương tự fulvic và humic cũng như các hợp chất khó phân hủy khác, trong khi quá trình thẩm thấu ngược cho thấy hiệu quả loại bỏ tốt đối với cả hai thành phần tương tự humic và protein. Phân tích tương quan chỉ ra rằng Mn và Cr chủ yếu liên kết với các thành phần tương tự protein và các chất dinh dưỡng trong nước rỉ de compost. Ni và Pb liên kết với các thành phần tương tự fulvic, humic và protein, Co và Zn tương tác với nitơ vô cơ và tổng phospho, và Cd chỉ tương tác với nitơ vô cơ.

Từ khóa

#chất hữu cơ hòa tan #nước rỉ compost #kim loại nặng #quá trình xử lý #ma trận kích thích - phát xạ

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=J Chemom; citation_title=Handling of Rayleigh and Raman scatter for PARAFAC modeling of fluorescence data using interpolation; citation_author=M Bahram, R Bro, C Stedmon, A Afkhami; citation_volume=20; citation_publication_date=2006; citation_pages=99-105; citation_doi=10.1002/cem.978; citation_id=CR1 citation_journal_title=Org Geochem; citation_title=Characterization of dissolved organic matter in cave and spring waters using UV–vis absorbance and fluorescence spectroscopy; citation_author=JE Birdwell, AS Engel; citation_volume=41; citation_publication_date=2010; citation_pages=270-280; citation_doi=10.1016/j.orggeochem.2009.11.002; citation_id=CR2 citation_journal_title=Environ Sci Technol; citation_title=Complexation of Cd, Ni, and Zn by DOC in polluted groundwater: a comparison of approaches using resin exchange, aquifer material sorption, and computer speciation models (WHAM and MINTEQA2); citation_author=JB Christensen, TH Christensen; citation_volume=33; citation_publication_date=1999; citation_pages=3857-3863; citation_doi=10.1021/es981105t; citation_id=CR3 citation_journal_title=Water Res; citation_title=Complexation of Cu and Pb by DOC in polluted groundwater: a comparison of experimental data and predictions by computer speciation models (WHAM and MINTEQA2); citation_author=JB Christensen, JJ Botma, TH Christensen; citation_volume=33; citation_publication_date=1999; citation_pages=3231-3238; citation_doi=10.1016/S0043-1354(99)00020-2; citation_id=CR4 citation_journal_title=Mar Chem; citation_title=Characterization of marine and terrestrial DOM in seawater using excitation-emission matrix spectroscopy; citation_author=PG Coble; citation_volume=51; citation_publication_date=1996; citation_pages=325-346; citation_doi=10.1016/0304-4203(95)00062-3; citation_id=CR5 citation_journal_title=Chemosphere; citation_title=Fluorescence fingerprints and Cu2+-complexing ability of individual molecular size fractions in soil-and waste-borne DOM; citation_author=KK Zarruk, G Scholer, Y Dudal; citation_volume=69; citation_publication_date=2007; citation_pages=540-548; citation_doi=10.1016/j.chemosphere.2007.03.039; citation_id=CR6 citation_journal_title=Ecol Eng; citation_title=Investigating the spatial variability of dissolved organic matter quantity and composition in Lake Wuliangsuhai; citation_author=X-J Guo, L-S He, Q Li, D-H Yuan, Y Deng; citation_volume=62; citation_publication_date=2014; citation_pages=93-101; citation_doi=10.1016/j.ecoleng.2013.10.032; citation_id=CR7 citation_journal_title=CLEAN Soil Air Water; citation_title=Investigating spectral characteristics and spatial variability of dissolved organic matter leached from wetland in semi-arid region to differentiate its sources and fate; citation_author=XJ Guo, Q Li, JY Jiang, BL Dai; citation_volume=42; citation_publication_date=2014; citation_pages=1076-1082; citation_doi=10.1002/clen.201300412; citation_id=CR8 citation_journal_title=Water Res; citation_title=Dissolved organic matter (DOM) in recycled leachate of bioreactor landfill; citation_author=P-J He, J-F Xue, L-M Shao, G-J Li, D-J Lee; citation_volume=40; citation_publication_date=2006; citation_pages=1465-1473; citation_doi=10.1016/j.watres.2006.01.048; citation_id=CR9 citation_journal_title=Water Res; citation_title=Characterization of DOM as a function of MW by fluorescence EEM and HPLC-SEC using UVA, DOC, and fluorescence detection; citation_author=N Her, G Amy, D McKnight, J Sohn, Y Yoon; citation_volume=37; citation_publication_date=2003; citation_pages=4295-4303; citation_doi=10.1016/S0043-1354(03)00317-8; citation_id=CR10 citation_journal_title=Org Geochem; citation_title=Properties of fluorescent dissolved organic matter in the Gironde Estuary; citation_author=A Huguet, L Vacher, S Relexans, S Saubusse, J-M Froidefond, E Parlanti; citation_volume=40; citation_publication_date=2009; citation_pages=706-719; citation_doi=10.1016/j.orggeochem.2009.03.002; citation_id=CR11 citation_journal_title=J Agric Food Chem; citation_title=Characterization of fresh and decomposed dissolved organic matter using excitation−emission matrix fluorescence spectroscopy and multiway analysis; citation_author=JF Hunt, T Ohno; citation_volume=55; citation_publication_date=2007; citation_pages=2121-2128; citation_doi=10.1021/jf063336m; citation_id=CR12 Leenheer JA (2004) Comprehensive assessment of precursors, diagenesis, and reactivity to water treatment of dissolved and colloidal organic matter. Water Supply 4:1–9 citation_journal_title=Environ Sci Technol; citation_title=Peer reviewed: characterizing aquatic dissolved organic matter; citation_author=JA Leenheer, JP Croué; citation_volume=37; citation_publication_date=2003; citation_pages=18A-26A; citation_doi=10.1021/es032333c; citation_id=CR14 citation_journal_title=Waste Manag; citation_title=Size fractionation of organic matter and heavy metals in raw and treated leachate; citation_author=R Li, D Yue, J Liu, Y Nie; citation_volume=29; citation_publication_date=2009; citation_pages=2527-2533; citation_doi=10.1016/j.wasman.2009.05.001; citation_id=CR15 citation_journal_title=Arch Environ Contam Toxicol; citation_title=Changes in spectral characteristics and copper (II)-binding of dissolved organic matter in leachate from different water-treatment processes; citation_author=X Li, X-S He, X-J Guo, L Chen, N Guo; citation_volume=66; citation_publication_date=2014; citation_pages=270-276; citation_doi=10.1007/s00244-013-9969-2; citation_id=CR16 citation_journal_title=Front Earth Sci; citation_title=Investigating the spectral characteristic and humification degree of dissolved organic matter in saline-alkali soil using spectroscopic techniques; citation_author=Q Li, X Guo, L Chen, Y Li, D Yuan, B Dai, S Wang; citation_volume=11; citation_publication_date=2017; citation_pages=76-84; citation_doi=10.1007/s11707-016-0568-1; citation_id=CR17 citation_journal_title=Sci Total Environ; citation_title=Natural attenuation and characterization of contaminants composition in landfill leachate under different disposing ages; citation_author=Z Lou, Y Zhao, T Yuan, Y Song, H Chen, N Zhu, R Huan; citation_volume=407; citation_publication_date=2009; citation_pages=3385-3391; citation_doi=10.1016/j.scitotenv.2009.01.028; citation_id=CR18 citation_journal_title=Anal Chim; citation_title=Spectrophotometric characterisation of surface lakewater samples: implications for the quantification of nitrate and the properties of dissolved organic matter; citation_author=C Minero, V Lauri, G Falletti, V Maurino, E Pelizzetti, D Vione; citation_volume=97; citation_publication_date=2007; citation_pages=1107-1116; citation_doi=10.1002/adic.200790094; citation_id=CR19 citation_journal_title=Mar Chem; citation_title=Distinguishing between terrestrial and autochthonous organic matter sources in marine environments using fluorescence spectroscopy; citation_author=KR Murphy, CA Stedmon, TD Waite, GM Ruiz; citation_volume=108; citation_publication_date=2008; citation_pages=40-58; citation_doi=10.1016/j.marchem.2007.10.003; citation_id=CR20 citation_journal_title=Int J Hydrog Energy; citation_title=Algae cathode microbial fuel cells for electricity generation and nutrient removal from landfill leachate wastewater; citation_author=HTH Nguyen, R Kakarla, B Min; citation_volume=42; citation_publication_date=2017; citation_pages=29433-29442; citation_doi=10.1016/j.ijhydene.2017.10.011; citation_id=CR21 citation_journal_title=Waste Biomass Valoriz; citation_title=Characterization of dissolved organic matter from effluents in a dry anaerobic digestion process using spectroscopic techniques and multivariate statistical analysis; citation_author=H-L Qu, X-J Guo, Y-S Chen, B-L Dai, J He, D-W Zhu; citation_volume=8; citation_publication_date=2017; citation_pages=793-802; citation_doi=10.1007/s12649-016-9613-2; citation_id=CR22 citation_journal_title=Waste Manag; citation_title=Removal of toxic metals during biological treatment of landfill leachates; citation_author=T Robinson; citation_volume=63; citation_publication_date=2017; citation_pages=299-309; citation_doi=10.1016/j.wasman.2016.12.032; citation_id=CR23 Senesi N, D'Orazio V, Ricca G (2003) Humic acids in the first generation of eurosoils. Geoderma 116:325–344 citation_journal_title=Limnol Oceanogr Methods; citation_title=Characterizing dissolved organic matter fluorescence with parallel factor analysis: a tutorial; citation_author=C Stedmon, R Bro; citation_volume=6; citation_publication_date=2007; citation_pages=572-579; citation_doi=10.4319/lom.2008.6.572; citation_id=CR25 citation_journal_title=Mar Chem; citation_title=Tracing dissolved organic matter in aquatic environments using a new approach to fluorescence spectroscopy; citation_author=CA Stedmon, S Markager, R Bro; citation_volume=82; citation_publication_date=2003; citation_pages=239-254; citation_doi=10.1016/S0304-4203(03)00072-0; citation_id=CR26 citation_journal_title=J Plant Nutr Soil Sci = Zeitschrift fuer Pflanzenernaehrung und Bodenkunde; citation_title=Method for estimation of CO2(aq) plus H2CO3°, HCO3− and pH in soil solutions collected under field conditions; citation_author=PN Takkar, U Bernhard, M Karl-J; citation_volume=150; citation_publication_date=2010; citation_pages=319-326; citation_doi=10.1002/jpln.19871500510; citation_id=CR27 citation_journal_title=Environ Sci Technol; citation_title=Evaluation of specific ultraviolet absorbance as an indicator of the chemical composition and reactivity of dissolved organic carbon; citation_author=JL Weishaar, GR Aiken, BA Bergamaschi, MS Fram, R Fujii, K Mopper; citation_volume=37; citation_publication_date=2003; citation_pages=4702-4708; citation_doi=10.1021/es030360x; citation_id=CR28 citation_journal_title=Limnol Oceanogr; citation_title=Unraveling the role of land use and microbial activity in shaping dissolved organic matter characteristics in stream ecosystems; citation_author=CJ Williams, Y Yamashita, HF Wilson, R Jaffé, MA Xenopoulos; citation_volume=55; citation_publication_date=2010; citation_pages=1159-1171; citation_doi=10.4319/lo.2010.55.3.1159; citation_id=CR29 citation_journal_title=Water Res; citation_title=Insight into the heavy metal binding potential of dissolved organic matter in MSW leachate using EEM quenching combined with PARAFAC analysis; citation_author=J Wu, H Zhang, P-J He, L-M Shao; citation_volume=45; citation_publication_date=2011; citation_pages=1711-1719; citation_doi=10.1016/j.watres.2010.11.022; citation_id=CR30 citation_journal_title=Ecotoxicol Environ Saf; citation_title=The composition and mercury complexation characteristics of dissolved organic matter in landfill leachates with different ages; citation_author=B-D Xi, X-S He, Z-M Wei, Y-H Jiang, D Li, H-W Pan, H-L Liu; citation_volume=86; citation_publication_date=2012; citation_pages=227-232; citation_doi=10.1016/j.ecoenv.2012.09.024; citation_id=CR31 Yamashita Y, Maie N, Briceño H, Jaffé R (2010) Optical characterization of dissolved organic matter in tropical rivers of the Guayana Shield, Venezuela. J Geophys Res Biogeosci 115:214–2221 citation_journal_title=Mar Chem; citation_title=Absorption and fluorescence of dissolved organic matter in submarine hydrothermal vents off NE Taiwan; citation_author=L Yang, H Hong, W Guo, C-TA Chen, P-I Pan, C-C Feng; citation_volume=128; citation_publication_date=2012; citation_pages=64-71; citation_doi=10.1016/j.marchem.2011.10.003; citation_id=CR33 citation_journal_title=Environ Sci Pollut Res; citation_title=Changes and characteristics of dissolved organic matter in a constructed wetland system using fluorescence spectroscopy; citation_author=Y Yao, Y-Z Li, X-J Guo, T Huang, P-P Gao, Y-P Zhang, F Yuan; citation_volume=23; citation_publication_date=2016; citation_pages=12237-12245; citation_doi=10.1007/s11356-016-6435-5; citation_id=CR34 citation_journal_title=Chemosphere; citation_title=Fluorescence fingerprints and Cu 2+-complexing ability of individual molecular size fractions in soil- and waste-borne DOM; citation_author=KKD Zarruk, G Scholer, Y Dudal; citation_volume=69; citation_publication_date=2007; citation_pages=540-548; citation_doi=10.1016/j.chemosphere.2007.03.039; citation_id=CR35 citation_journal_title=J Tianjin Univ Technol; citation_title=A project of MBR+ two-membrane process for landfill leachate treatment [J]; citation_author=X Zhang, X Feng, Y-H Xie; citation_volume=4; citation_publication_date=2010; citation_pages=010; citation_id=CR36 citation_journal_title=Org Geochem; citation_title=Compositional differences of chromophoric dissolved organic matter derived from phytoplankton and macrophytes; citation_author=Y Zhang, X Liu, M Wang, B Qin; citation_volume=55; citation_publication_date=2013; citation_pages=26-37; citation_doi=10.1016/j.orggeochem.2012.11.007; citation_id=CR37 citation_journal_title=Chemosphere; citation_title=Distribution of dissolved organic matter in freshwaters using excitation emission fluorescence and multivariate curve resolution; citation_author=X Zhang, R Marcé, J Armengol, R Tauler; citation_volume=111; citation_publication_date=2014; citation_pages=120-128; citation_doi=10.1016/j.chemosphere.2014.03.009; citation_id=CR38 citation_journal_title=Desalination; citation_title=DOM removal by flocculation process: fluorescence excitation–emission matrix spectroscopy (EEMs) characterization; citation_author=G Zhu, J Yin, P Zhang, X Wang, G Fan, B Hua, B Ren, H Zheng, B Deng; citation_volume=346; citation_publication_date=2014; citation_pages=38-45; citation_doi=10.1016/j.desal.2014.04.031; citation_id=CR39