UV254消毒和高锰酸钾氧化对DOM光化学活性影响研究

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溶解性有机物(DOM)在水环境中几乎无处不在。在太阳光照射下,DOM产生激发三线态(~3DOM*)、单线态氧(~1O2)、羟基自由基(·OH)等活性物质,对水体微量污染物迁移转化具有重要作用。UV254消毒和高锰酸钾氧化是水处理过程的常见工艺。DOM经过UV254消毒和高锰酸钾氧化后其结构组成、分子量、官能团等理化性质会发生改变,进而可影响DOM光致活性物质的生成。但是,这两种水处理工艺对DOM光化学活性的影响尚不清楚。本文以污水处理厂二级出水有机物(Ef OM)、典型腐殖质(HS)以及天然有机物(NOM)为研究对象,通过尺寸排阻色谱(SEC)、紫外可见光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(3DEEM)对这些DOM经过UV254消毒和高锰酸钾氧化后的理化性质变化进行表征,通过探针化合物对DOM光致活性物质的生成进行测定,并且对DOM的理化性质与光化学活性进行了关联分析。实验主要内容及结论如下:(一)UV254消毒对DOM光化学活性的影响:(1)Ef OM和HS经过UV254消毒后其芳香性、荧光强度及分子量降低。(2)模拟太阳光照射下,UV254消毒后的Ef OM和HS样品其~3DOM*的生成速率降低;~1O2的生成速率和稳态浓度降低;·OH的生成速率和稳态浓度升高。(3)UV254消毒后Ef OM样品的三线态量子产率系数(f TMP)和~1O2的量子产率(Φ1O2)增大,HS样品f TMP和Φ1O2减小,Ef OM和HS样品·OH的量子产率(Φ·OH)均增大。Ef OM和HS样品的Φ1O2与f TMP均呈正相关,Ef OM样品的Φ·OH与f TMP呈正相关而HS样品的Φ·OH与f TMP呈负相关。(4)UV254消毒前Ef OM和HS样品的f TMP、Φ1O2和Φ·OH与E2/E3(254 nm与365 nm处吸光度比值)呈正相关;UV254消毒后Ef OM和HS样品的Φ·OH与E2/E3仍呈正相关,Ef OM样品的f TMP和Φ1O2与E2/E3呈正相关而HS样品的f TMP和Φ1O2与E2/E3呈负相关。(二)高锰酸钾氧化对DOM光化学活性的影响:(1)NOM经过高锰酸钾氧化后其芳香度、荧光强度及分子量降低。(2)模拟太阳光照射下,NOM样品经高锰酸钾氧化后其~3NOM*生成速率升高,而~1O2和·OH的生成速率和稳态浓度降低。(3)高锰酸钾氧化后,NOM样品的f TMP和Φ1O2增大,Φ·OH减小。NOM样品的Φ1O2与f TMP呈正相关,而Φ·OH与f TMP呈负相关。(4)对于未经高锰酸钾氧化的NOM样品,f TMP和Φ1O2均与E2/E3呈正相关,经高锰酸钾氧化后各样品的f TMP和Φ1O2与E2/E3仍呈正相关。
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