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不同臭氧濃度對BAC出水中DOM的影響

 

 DOM的3D-EEM分析

        不同臭氧濃度條件下臭氧和BAC出水熒光特征如圖1所示.在無臭氧的條件下, 臭氧出水(同砂濾出水)熒光區(qū)域主要由蛋白類物質(zhì)(區(qū)域Ⅰ)、富里酸類(區(qū)域Ⅱ)、微生物代謝產(chǎn)物及其類似物(SMPs)(區(qū)域Ⅲ)和腐殖酸類(區(qū)域Ⅳ)等物質(zhì)構(gòu)成, 利用區(qū)域積分法對熒光區(qū)域進行計算, 4種熒光物質(zhì)分別占總熒光區(qū)域的37.54%、28.43%、6.41%和27.62%.經(jīng)過BAC過濾之后, 4種物質(zhì)的熒光強度分別降低18.51%、75.21%、38.75%和27.42%, 表明BAC對水中的特征有機物有一定的去除能力.但代表蛋白質(zhì)類的熒光組分與臭氧出水相比僅下降了18.51%, 表明水中難降解有機物和親水性物質(zhì)(蛋白類物質(zhì))無法在BAC過程中得到高效去除, 這可能是BAC在不通臭氧條件下DOC去除效果一般的原因.在臭氧濃度為0.5、2.0和4.0 mg·L-1條件下, 臭氧出水的總熒光強度與無臭氧相比分別降低54.89%、72.84%和88.64%, 表明水中的特征有機物在臭氧條件下可以得到高效去除.

圖1 不同臭氧濃度條件下臭氧和BAC出水EEM特征

 

       在臭氧為0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1的條件下, BAC出水中蛋白類物質(zhì)、腐殖酸類和SMPs等物質(zhì)的總熒光強度進一步降低42.49%和31.72%.這可能是臭氧的強氧化性分解水中有機物, 使水中多數(shù)有機物得到充分降解或易于降解, 進而易被微生物生命活動利用[32].然而在臭氧為4.0 mg·L-1的條件下, BAC出水中熒光強度增加, 其中代表蛋白質(zhì)和SMPs的熒光強度分別增加了46.23%和63.72%, 這與SUVA的變化趨勢一致.該部分研究結(jié)果表明, 過高臭氧濃度下BAC會釋放蛋白質(zhì)和SMPs到水中.

 

  DOM的LC-OCD分析

       對臭氧-BAC出水中的DOM進行LC-OCD分析, 結(jié)果如圖2所示.根據(jù)OCD圖的保留時間和已知分子量標線可以將DOM劃分為不同分子量級, 結(jié)合EEM圖對OCD圖(峰A、B、C和D)進行解析.峰A主要是相對分子質(zhì)量大于100×103的有機物, 這部分一般由大分子腐殖質(zhì)類物質(zhì)組成, 峰B表示的是相對分子質(zhì)量30×103~100×103之間的有機物, 此類物質(zhì)成分復(fù)雜, 主要包括腐殖質(zhì)類分解產(chǎn)物；峰C主要是相對分子質(zhì)量為1×103~30×103類有機物, 主要包括蛋白質(zhì)類以及SMPs類物質(zhì)；峰D以及之后的物質(zhì)相對分子質(zhì)量小于1×103, 此類物質(zhì)含有較低的芳香性, 多為飽和小分子有機酸類物質(zhì)；UVD圖譜表示254 nm處的紫外吸收成分(芳香和不飽和結(jié)構(gòu))[23].

不同臭氧濃度條件下臭氧和BAC出水LC-OCD分析

 

       對OCD數(shù)據(jù)進行面積積分, 在0.5、2.0和4.0 mg·L-1 臭氧條件下, 與不通臭氧出水(同砂濾出水)相比[圖 4(a)], 代表腐殖質(zhì)類有機物(峰A)的峰面積分別降低了27.94%、37.15%和45.00%；代表腐殖質(zhì)類分解產(chǎn)物(峰B)的峰面積分別降低34.63%、29.72%和52.69%；代表蛋白質(zhì)類以及SMPs類物質(zhì)(峰C)的峰面積分別降低59.53%、67.23%和71.14%.同時在UVD圖譜中發(fā)現(xiàn)經(jīng)臭氧氧化后出水的紫外吸收組分大幅度降低, 該研究結(jié)果表明臭氧降解水中有機物, 使水中大分子有機物降解轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿游镔|(zhì), 降解后產(chǎn)物多為飽和親水性酸類.在0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1的臭氧條件下的BAC出水中[圖 4(b)], 三類有機物(峰A、峰B和峰C)進一步表現(xiàn)出不同程度降低.其中在2.0 mg·L-1的臭氧條件下, BAC對DOM去除達到更佳, 代表腐殖質(zhì)類(峰A)、腐殖質(zhì)類分解產(chǎn)物(峰B)和蛋白質(zhì)及SMPs類有機物(峰C)的峰面積與不通臭氧的BAC出水相比降低35.26%、62.82%和76.92%, 該部分表明難降解的DOM經(jīng)過臭氧氧化后變得易生物降解.但臭氧濃度為4.0 mg·L-1時, BAC出水中代表蛋白質(zhì)及SMPs類物質(zhì)(峰C)的峰面積與不通臭氧相比上升188.12%, 這一趨勢與三維熒光數(shù)據(jù)一致, 進一步證明了過高臭氧濃度會導(dǎo)致BAC釋放蛋白質(zhì)以及SMPs類有機物到水體中.