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水体有机氮(DON)有机磷(DOP)研究

来源: 作者: 发布时间:2012-02-06  

有机氮(DON)和磷(DOP)作为生命组成物质氨基酸的最基本元素,广泛存在于自然界。但有机物作为一个整体,通常的研究对象却只是有机碳,分析的结果也一直是TOC(总有机碳),VOC(可挥发性有机碳),或DOC(可溶解性有机碳),等类似的指标。但随着氮磷分析方法的不断改进和对自然界一些现象的认识,有机氮磷的研究正逐渐被重视。下面本文将简要介绍一些有关有机氮研究的方向,希望能和更专业的人进行深入探讨。

1.有机氮磷作为元素循环的研究。比如,在深海和饮用水管网系统中微生物的生长,在这些经过了深度硝化反硝化几乎不存在无机氮成分也没有光合作用存在的地方,为什么还会有微生物生长?DONDOP是否是微生物的营养源?其可获得性(bioavailability)如何?配合氮磷的光和光解水解生物降解等其它作用机理,这类研究可以帮助人类了解各元素在自然界的循环过程。此类文章通常都能发表到自然科学顶尖的杂志。

2.有机氮磷作为污染物的研究。比如排出污水厂或养殖业的废水,都含有大量的氮磷营养成分,而对自然界造成危害。最典型的就是富营养化研究,虽然大量研究标明富营养化是由于NP元素过度造成的,但无机NP似乎并不是唯一的因素。此外,为了更方便控制富营养化现象,NP营养物的相对重要性似乎也不明确。NP、和富营养化现象的出现似乎并没有同消同涨的现象。

3.有机氮磷的分析方法研究。之前的DONDOP方法都是在分析总氮总磷和无机氮磷之后两者相减之后的结果。但因为仪器的分析误差,DON的分析误差往往被扩大。比如1mg/L±0.1总氮-0.9mg/L±0.1无机氮,得到的DON值是0.1±0.2,误差值达到200%。最近的尝试一改以往的习惯,采用膜技术把无机氮磷先去除分离,再测试总氮总磷。因为无机部分已经被去除,所以剩下的则全部为有机氮磷了。虽然此方法分离效率有待提高(目前可以达到99%无机去除),遗失有机氮磷的现象也存在(目前可以做到>80%保留),但从整体看已经能把最难测的样品实验误差降低到两位数。此外,此原理或方法也适用于有机碳的分析,可以说为DOC分析提供了另一条新路。

4.有机氮磷和DOC的去除比较。对饮用水质的考虑促使了不多的几次这方面研究。结果表明有机氮和有机碳的去除情况差不多。天然水体的有机氮比有机碳更容易被絮凝、活性炭吸附等工艺去除, 也更容易被生物方法降解。但人工合成的(如杀虫剂)或处理后的(如消毒后)有机氮却更不容易被生物降解。对磷,目前的研究热点还是生物除磷,但主要是无机磷,去除效果也远比不上有机碳的去除。对有机磷的发生、影响、去除则还没有很多深入的研究。

5.有机氮对消毒和消毒副产物形成的影响。从个别氨基酸研究的结果显示,个别氨基酸可以形成与氯胺类似的消毒副产物,有更强的杀菌效果,但多数则完全不具有杀菌能力。DON的多少似乎可以改变消毒副产物的种类和发布,同时也可以促成某些新的消毒副产物(如NDMA)形成。最近的研究更认为,含氮消毒副产物(如HANHNM,NDMA)比不含氮副产物更具毒性。此类研究相信能更进一步完善对消毒过程的完善和提高。
总体看,有机氮磷的研究还只是个冷门,偏门,纯理论科学。大多数的研究集中在无机氮磷营养物的去除研究,而不是它们的毒理。而且有机氮磷的分析测试方法也制约了它们被重视的可能性。而这又是死循环:没有分析方法就不能了解物质的毒理,而没有毒理研究就不会有人重视分析方法的发展。何时能打开这个循环,让我们拭目以待!

 
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