“双碳”背景下贫水地区农灌再生水中溶解性有机质的谱学特征

作     者：范春辉 袁文静 辛意贝 郭崇 兰梦欣 姜知言 FAN Chun-hui;YUAN Wen-jing;XIN Yi-bei;GUO Chong;LAN Meng-xin;JIANG Zhi-yan

作者机构：沈阳师范大学生命科学学院辽宁沈阳110034 Department of Soil and Crop SciencesColorado State UniversityFort CollinsCO80523-1170USA 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2023年第43卷第5期

页      面：1465-1470页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(21407103) 中国国家留学基金项目(201508615006) 沈阳师范大学引进人才科研启动基金项目(BS202021) 沈阳师范大学“百人计划”拔尖人才项目(SSDBRJH2002019)资助 

主　　题：再生水 溶解性有机质 谱学特征 农业灌溉 

摘      要：我国“十四五规划和2035年远景目标纲要提出:实施国家节水行动,鼓励再生水利用。再生水回用是实现水资源可持续发展的重要途径。将再生水用于贫水区农业灌溉,有望取得良好的经济效益、生态效益和社会效益,同时也符合“碳达峰碳中和(即“双碳)的政策导向和宏观要求。现阶段,我国对再生水农灌的基础性研究刚刚起步、成果不多,尚无法提供系统性的数据支持和理论指导。以陕西省西安市和辽宁省沈阳市的两种污水源再生水(分别记为A水样和B水样)为研究对象,借助紫外可见光谱(UV-Vis)、元素分析、三维荧光光谱(3D-EEMs)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)比对再生水DOM性质差异,结合特征参数剖析DOM微观信息。结果发现:UV-Vis图谱的250~270 nm附近出现吸收平台,源于DOM双键结构和腐殖质芳香族组分;210~250 nm吸收带则由DOM不饱和双键共轭结构引起。紫外可见特征参数和元素分析原子比值表明:A水样DOM腐殖化程度更高、相对分子质量更大,B水样DOM苯环C骨架聚合度较低、内源性更明显;微生物活动对水样DOM的组成干扰相当关键。两种水样DOM的3D-EEMs图谱均出现三处明显特征峰,分别位于Ex/Em=280/310 nm(类酪氨酸)、Ex/Em=230/320 nm(类色氨酸)和Ex/Em=250/460 nm(类腐殖质);DOM具有较强自源性,但其总体芳香性都不高,B水样新近产生的“新鲜DOM较多。两种水样DOM的FTIR图谱高度相似,均在3 460~3 420 cm^(-1)(—OH和—NH_(2)伸缩振动)、 2 925 cm^(-1)(—CH_(2)不对称伸缩振动)、 1 639 cm^(-1)(CO伸缩振动和N—H弯曲振动)和1 412 cm^(-1)(—CH_(2)剪式变形振动)等处出现特征峰,表明两种水样DOM官能团差异很小,类蛋白组分、碳水化合物和芳香类有机物是DOM主要组分。相关结果有助于深度预估农灌过程再生水DOM的环境行为和生态效应。