黏土矿物不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征

为探讨不同腐殖质组分团聚体对苯酚封存能力的影响,应用国际腐殖酸协会推荐的方法提取腐殖质,以Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺为桥键离子,制备了高岭石、蒙脱石不同腐殖质组分团聚体,并采用平衡吸附/解吸试验、应用饱和吸附量与最大解吸量差减法研究了不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征.结果表明,团聚体对苯酚的吸附等温线可用Freundlich吸附/解吸方程（R²=0.991~0.998）和Langmuir吸附/解吸方程（R²=0.993~0.999）描述.高岭石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（133.71±6.14）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（49.59±8.93）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（21.68±2.95）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.53±0.04） > 胡敏酸团聚体（0.27±0.05） > 胡敏素团聚体（0.18±0.03）;蒙脱石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（319.44±8.95）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（92.96±22.10）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（36.22±6.36）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.76±0.02） > 胡敏酸团聚体（0.32±0.09） > 胡敏素团聚体（0.23±0.05）.考查腐殖质团聚体对苯酚的封存能力时不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的赋存形态,它也是影响团聚体对苯酚封存能力的重要因素.富里酸、胡敏酸和胡敏素与黏土矿物结合形成有机矿质复合体后,对苯酚的封存能力发生了显著改变,团聚体对苯酚的封存系数与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,团聚体对苯酚的吸附/解吸分配系数（k/k_d）与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,土壤/沉积物团聚体的有机碳含量和内表面积是影响对苯酚封存特征的重要因素.研究显示,不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存能力排序为：富里酸团聚体 > 胡敏酸团聚体 > 胡敏素团聚体.     

WRF四维同化数据在空气质量法规模型CALPUFF的应用研究

采集富硒区芥菜及其土壤,探讨土壤腐殖质的组成及其对铅的作用规律。结果表明:富硒区土壤腐殖质组成含量均为胡敏素(humin,HM)>>胡敏酸(humic acids,HA)>富里酸(fulvic acids,FA),各组分含量随硒含量的降低呈先降低后升高,腐殖质总量各样点差别较大,其腐殖质组分对铅在芥菜中的迁移富集有一定影响,且能够抑制Pb的活性。FA、HA对溶液中不同浓度Pb均产生吸附作用,Pb浓度为3 mg/L时吸附效果较好,在此浓度下不同硒水平土壤提取的FA/HA对Pb的作用均随FA/HA加入量的增加而增强,而且硒水平较高的土壤提取的FA/HA对Pb的吸附作用更为明显。HM对土壤中铅具有钝化作用,且投加量小时作用较明显。相关性分析显示:硒水平与FA、HA对Pb的吸附率以及HM对土壤中Pb浸出浓度的降低率显著正相关。     

富硒土壤腐殖质的组成及其对铅的作用研究

采集富硒区芥菜及其土壤,探讨土壤腐殖质的组成及其对铅的作用规律。结果表明:富硒区土壤腐殖质组成含量均为胡敏素(humin,HM)>>胡敏酸(humic acids,HA)>富里酸(fulvic acids,FA),各组分含量随硒含量的降低呈先降低后升高,腐殖质总量各样点差别较大,其腐殖质组分对铅在芥菜中的迁移富集有一定影响,且能够抑制Pb的活性。FA、HA对溶液中不同浓度Pb均产生吸附作用,Pb浓度为3 mg/L时吸附效果较好,在此浓度下不同硒水平土壤提取的FA/HA对Pb的作用均随FA/HA加入量的增加而增强,而且硒水平较高的土壤提取的FA/HA对Pb的吸附作用更为明显。HM对土壤中铅具有钝化作用,且投加量小时作用较明显。相关性分析显示:硒水平与FA、HA对Pb的吸附率以及HM对土壤中Pb浸出浓度的降低率显著正相关。     

植茶年限对土壤水稳性团聚体腐殖质组分特征的影响

退耕植茶是川西低山丘陵区响应退耕还林工程实施的重要措施之一.为了研究茶园土壤团聚体中腐殖质组分的分布特征,反映植茶对土壤质量的影响,选取不同植茶年限（18、25、33、55 a）的老川茶园为研究对象,以邻近撂荒地为对照（CK）,研究植茶对土壤团聚体中富里酸（FA）和胡敏酸（HA）分布的影响.结果表明:①不同植茶年限下,土壤富里酸含量（以质量分数计）在2.97~6.26 g/kg之间,胡敏酸含量在1.24~4.89 g/kg之间;随植茶年限的延长,土壤富里酸、胡敏酸含量先增加后降低,均在植茶25 a时达到最大值.②随着土壤团聚体粒径的减小,富里酸含量逐渐降低,胡敏酸则表现为≥5 mm粒径团聚体高于其他粒径.③土壤胡富比（HA/FA）在0.30~0.88之间,总体表现为≥5 mm和 < 0.25 mm粒径团聚体腐殖化程度较高,植茶25 a时大团聚体数量的增加有利于有机质含量和品质的提高.④逐步回归分析表明,≥5、2~5、0.25~0.5和 < 0.25 mm粒级团聚体中有机碳组分对水稳性团聚体的形成和稳定的影响较大.研究显示,植茶有利于土壤团聚体中腐殖质各组分的积累和腐殖化程度的增强,可增加土壤有机碳的稳定性;植茶25 a时土壤碳汇效应较强,植茶33 a后土壤固碳能力有所下降,可通过改善茶园施肥管理等措施保持茶园土壤的结构和肥力,以实现茶园土壤的可持续利用.      

川西北沙化土壤对双酚A的吸附特征

研究了川西北地区4种受试土壤（PS：泥炭土壤,ND：未沙化土壤,LD：轻度沙化土壤,MD：中度沙化土壤）对双酚A（BPA）的吸附行为,探讨了土壤有机质（SOM）含量、土层深度和土壤团聚体对吸附作用的影响.结果表明：4种受试土壤对BPA的吸附过程符合双室一级动力学模型（R²≥0.98）.Freundlich和Langmuir模型吸附等温式可以较好地描述BPA的吸附行为（R²≥0.98）,吸附表现出较强的非线性（N, 0.52~0.70）.沙化后,吸附非线性增强,饱和吸附量下降3.7~5.7倍.4种受试土壤的最大吸附量Q_m依次为：PS（8901mg/kg）,ND（7011mg/kg）,LD（1506mg/kg）和MD（1050mg/kg）,Q_m与其SOM含量呈显著正相关（r > 0.999,P < 0.01）.土层深度增加BPA吸附性能下降,沙化后,下降幅度增大（MD > LD > ND > PS）.团聚体粒级增大,其吸附性能先增加后减小.沙化后,各粒级团聚体的吸附性能差异显著增大,吸附贡献率分布也不同.5种粒级的团聚体对未沙化土壤ND吸附BPA的贡献率基本相当,而沙化土壤LD和MD吸附BPA主要来自小团聚体（< 0.25、0.25~0.5mm）的贡献（86%~88%）.     

多方法研究呼伦湖表层沉积物有机质的赋存特征及来源

湖泊沉积物有机质是全球碳循环的重要组成部分之一.寒旱区湖泊由于地理位置和气候条件的特殊性,其沉积物有机质的赋存和迁移转化特征更容易受到气候变化的影响.以我国寒旱区典型代表湖泊——呼伦湖为例,采用连续提取法、C/N（碳氮比值）、δ13C（碳稳定同位素）、三维荧光光谱技术对呼伦湖表层沉积物有机质的含量和组分的时空分布特征、污染来源及稳定性进行了研究.结果表明:①2018年10月（秋季）、2019年3月（冬季）、2019年5月（春季）、2019年7月（夏季）,呼伦湖表层沉积物中w（TOC）的平均值分别为（25.05±9.73）（26.92±11.60）（24.68±10.19）（24.36±10.01）g/kg,呈冬季高、夏季低,由西北部向东南部递减的时空分布趋势.②w（WEOM）（WEOM为水提态有机质）、w（FA）（FA为富里酸）、w（HA）（HA为胡敏酸）和w（HM）（HM为胡敏素）的年均值分别为（0.63±0.33）（2.31±1.26）（3.42±1.49）（19.21±7.83）g/kg,w（WEOM）:w（FA）:w（HA）:w（HM）为1.0:3.7:5.5:30.7,其中HM为有机质的优势组分.③WEOM包括类富里酸组分C1,类腐殖酸组分C2和C3,以及类色氨酸组分C4共4个荧光组分,其中,类腐殖质组分（C1+C2+C3）贡献了总荧光强度的79.2%,为优势荧光组分.④沉积物有机质主要来自于陆源,陆源有机质的平均贡献率在80%左右.⑤沉积物PQ值（胡敏酸占腐殖酸的比例）和WEOM的HIX（腐殖化指数）年均值分别为0.55和6.39,表明现阶段呼伦湖表层沉积物有机质腐殖化程度较高且相对稳定.研究显示:呼伦湖表层沉积物有机质含量较高,表现出季节和空间分布差异性;有机质主要来自陆源,以类腐殖质为主,具有腐殖化程度高和相对稳定的特点.      

西辽河沉积物有机组分对磷的吸附影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机组分对磷的吸附影响.结果表明,西辽河沉积物对磷的饱和吸附量Гm值为953.64mg/kg.吸附分配系数K值为40.50;去除有机质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,碳标化饱和吸附量Гmoc值和吸附分配系数Koc值分别只能达到原样的12.07%和27.49%,说明有机质是影响磷在沉积物上吸附的主要因素;沉积物有机组分中的轻组有机质是一类橡胶态胶体,磷在橡胶态胶体上的吸附以分配作用为主,其碳标化吸附分配系数为77.13;沉积物有机组分中的重组有机质对磷的吸附起主导作用,其碳标化饱和吸附量为1225.63mg/kg;重组有机质是一类玻璃态胶体,磷在玻璃态胶体上的吸附除分配作用外,还存在孔隙填充方式的吸附;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对磷的吸附起关键作用,其碳标化饱和吸附量为3546.69mg/kg.影响机制主要为稳、紧结态腐殖质是形成沉积物疏松多孔团聚体结构的重要胶结物质.     

腐殖酸作用下酸性多孔介质中纳米TiO2的迁移与滞留机制

探讨了富里酸（FA）和胡敏酸（HA）存在条件下饱和石英砂填充柱中纳米二氧化钛（nTiO₂）的迁移和滞留机制.结果表明,pH 4.0条件下,不存在FA和HA时,nTiO₂不发生迁移;FA和HA吸附到nTiO₂表面,改变nTiO₂电动性质,促进其在饱和多孔介质柱中迁移.随着FA和HA浓度由1mg/L升高至10mg/L,nTiO₂的流出率（填充柱流出液与进液中nTiO₂总量的比值）分别由0.01和0.88升高至0.91和0.94;相同条件下,HA在nTiO₂表面的吸附量比FA大,对nTiO₂迁移性的促进作用也更大.离子抑制nTiO₂的迁移,且CaCl₂影响大于NaCl.相同NaCl浓度,与FA相比,HA作用下nTiO₂的迁移性更强,并且7%~56%的nTiO₂沉降在第二极小势能区,高于FA作用下的4%~17%,更易被重新释放.nTiO₂与石英砂之间的高势垒促进nTiO₂的迁移,而低势垒、第二最小势能、阻塞作用、扩散和重力沉降是nTiO₂滞留的主要原因.     

西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征

采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征.结果表明,不同粒级沉积物对磷的吸附特征圴符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式;黏粒级和粉粒级的磷饱和吸附量较大,分别为3791.12,2323.33mg/kg,分别相当于粗砂的6.68和4.09倍;黏粒级和粉粒级沉积物吸附的磷是磷素循环的重要组成部分,西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态磷的理论入海通量分别为3791.12,2323.33mg/kg冲泻质泥沙.占沉积物磷吸附总量的28.30%.沉积物对磷的比表面积标化吸附分配系数与松结态腐殖质相关性最大,比表面积标化饱和吸附量与稳结态腐殖质相关性最大,在稳结态和紧结态腐殖质所形成的团聚体结构沉积物中存在孔隙填充方式的磷吸附.     

西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同粒径微团聚体磷的解吸特征.结果表明,不同粒径团聚体磷的解吸比例为黏粒(0.20)<粉粒(0.28)<细砂(0.45)<粗砂(0.93);其原因为:细粒级微团聚体中腐殖质含量远远高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在其所形成的复合体团聚结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒级微团聚体所携载的可解吸态磷(NAP)入海后可分别为上覆水提供磷(212.93±38.60)mg/kg,(159.45±31.44)mg/kg.沉积物黏粒级和粉粒级微团聚体所携载的NAP是磷素循环的重要组成部分.     

天然土壤有机质中菲的分配行为

天然土壤吸附不同初始浓度的菲后,提取胡敏酸组分(包括胡敏酸和富里酸),通过计算得到胡敏素组份所吸附的菲,用以研究菲在2种组份中的动态吸附/分配行为,以及初始浓度的影响,并利用Freundlich式进行拟合.结果表明:天然土壤中菲的吸附/分配过程表现出分阶段特征:从最初的快吸附至48 h左右达到转折点,然后进入慢吸附过程.在快吸附至转折点阶段,胡敏酸组分中菲的吸附比例(吸附量与初始量之比)出现先升后降的波动,可归因于初始时段矿物表面吸附、胡敏素竞争吸附的影响.在慢吸附阶段,胡敏酸中菲的吸附比例变化很小,菲初始浓度的影响也不大;而对于胡敏素组份,低初始浓度条件下菲的吸附比例明显大于高初始浓度条件,并呈现逐步增加的趋势,表明胡敏素组份是慢吸附的主要发生域.模型参数拟合结果显示:胡敏酸、全土、胡敏素吸附的非线性程度依次增加,并随时间逐渐加强.在吸附/分配的动力学过程中,胡敏酸和胡敏素分阶段不同的变化特征反映出土壤有机质组分异质性对非线性吸附行为的影响.     

多环芳烃（PAHs）在不同腐殖酸组分中的赋存特征和氧化降解效果研究

选取腐殖酸重要组分胡敏酸、富里酸、胡敏素为研究对象,研究了不同老化时间下多环芳烃(PAHs)在腐殖酸各组分中的赋存特征.同时,探究了过硫酸钠、高锰酸钾、芬顿试剂、过氧化氢4种氧化剂氧化PAHs过程中污染物在腐殖酸和上清液中的分布情况,确定胡敏酸、富里酸、胡敏素中PAHs的降解效率.实验结果表明,PAHs在胡敏素中存在吸附滞后现象,老化前期胡敏素对PAHs的吸附速率慢、吸附量少,但老化后期出现吸附量的反超,因此,胡敏素、胡敏酸和富里酸中PAHs的最终吸附量并没有明显差异.高环PAHs在3种腐殖酸组分中的吸附速率和最终吸附量远小于低、中环PAHs.过硫酸钠和高锰酸钾能够较好地去除胡敏酸、富里酸、胡敏素中的大部分PAHs,去除率均在95%左右,芬顿试剂对胡敏酸、富里酸和胡敏素中总PAHs的去除效果差别不大,去除率均在79.36%~88.05%之间;过氧化氢对胡敏酸和胡敏素中PAHs的去除率分别为82.82%和61.77%,而对富里酸中PAHs的去除效果最差,去除率仅为43.96%.过硫酸钠和高锰酸钾是氧化PAHs类有机污染土壤的最佳氧化剂,能够有效提高不同组分腐殖酸中PAHs的去除率.     

滇池流域土壤活性腐殖质及其主要组分的紫外-可见与三维荧光光学特性

利用紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术,结合土壤腐殖质及腐殖质组分(胡敏酸、富里酸)中的有机碳含量,研究了滇池流域土壤活性腐殖质及其组分胡敏酸和富里酸的光谱特征.结果表明,滇池流域土壤活性腐殖质中富里酸含量高于胡敏酸,流域范围内土壤活性腐殖质及其组分含量分布不均匀,活性腐殖质、胡敏酸和富里酸含量的变异系数分别达37.7%、36.4%、40.9%.土壤活性腐殖质及其组分胡敏酸和富里酸的碳含量均表现为菜地荒地草地湿地.光谱特征结果表明,滇池流域土壤活性腐殖质主要由自生源物质和经一定程度降解后的外源物质共同组成.此外,自生源性与光化学及生物活性具有正相关关系.因此,具有弱自生源性的滇池流域土壤活性腐殖质所具有的光化学和生物活性较弱.     

不同有机物料对黑土腐殖质元素组成及结构的影响

 利用元素分析仪及红外光谱仪研究施用不同有机物料对黑土腐殖质元素组成及结构影响的差异性.结果表明:与对照(CK)相比,有机物料施用5a后,黑土胡敏酸(HA)中C、H含量均显著降低,并以木本处理作用最显著.除动物粪便处理HA中N含量与CK相等外,其余有机处理N含量均显著高于CK,施用动物残体则使HA中O含量显著降低.施用草本残体可以提高富里酸(FA)中N含量.动物残体使FA中H含量显著降低.施用草本残体、木本残体使FA中C含量升高,O含量影响降低.有机物的施用使铁结合胡敏素(HMi)中C、H含量下降而使O含量上升,并以草本处理作用最显著,同时草本处理也使HMi中N含量降低.与CK相比,施用动物粪便、木本残体提高了粘粒结合胡敏素(HMc)中C、N含量而降低了O含量,有机物料施用5a后均使黑土HMc中H含量降低,且各处理之间差异显著.与CK相比,有机物料施用五年后均使HA及FA脂族性减弱,并以草本残体处理影响最明显.对于HMc,施用有机物料有利于提高其脂族性,同时使芳香C=C振动减弱,并且以木本处理影响最明显.有机物料施用5a后使HMi的羟基含量及碳水化合物减少,而使其脂族性提高.试验结果证实,不同有机物料处理对黑土腐殖质各组分特征的影响有明显差异.     

Effect of organic fractions on sorption properties of organic pollutants in sediments

Humic substrates are a major fraction of sediment organic matters, and the sorption of hydrophobic organic chemicals by humic substrates influences their behavior and fate in sediment. In this paper, organic matters were divided into non-humic substrates and humic substrates. Non-humic substrates include acid leaching fraction, acid extracted fraction, and lipid; humic substrates were fractionated into Ca-binding-FA(fulvic acid), Ca-binding-HA (humic acid), oxide-FA, oxide-HA, and humin. To study the effect of organic fractions on sorption properties, sorption kinetic and equilibrium sorption experiments of phenanthrene and pentachlorophenol(PCP) in five sediments were carried out. The results showed that the contents of acid leaching fraction and oxide-binding-HA were the main fractions to affect the sorption rate constant, and for the sorption capacity of phenanthrene, humin was the major fraction, followed by oxide-binding-HA, oxidebinding-FA, and so on. While for PCP, the factors of influence on sorption capacity were mainly CEC, Ca-binding-FA, and Ca-binding-HA.     

Isolation and fractionation of soil humin using alkaline urea and dimethylsulphoxide plus sulphuric acid

Humin, the most recalcitrant and abundant organic fraction of soils and of sediments, is a significant contributor to the stable carbon pool in soils and is important for the global carbon budget. It has significant resistance to transformations by microorganisms. Based on the classical operational definition, humin can include any humic-type substance that is not soluble in water at any pH. We demonstrate in this study how sequential exhaustive extractions with 0.1 M sodium hydroxide (NaOH) + 6 M urea, followed by dimethylsulphoxide (DMSO) + 6% (v/v) sulphuric acid (H₂SO₄) solvent systems, can extract 70–80% of the residual materials remaining after prior exhaustive extractions in neutral and aqueous basic media. Solid-state ¹³C NMR spectra have shown that the components isolated in the base + urea system were compositionally similar to the humic and fulvic acid fractions isolated at pH 12.6 in the aqueous media. The NMR spectra indicated that the major components isolated in the DMSO + H₂SO₄ medium had aliphatic hydrocarbon associated with carboxyl functionalities and with lesser amounts of carbohydrate and peptide and minor amounts of lignin-derived components. The major components will have significant contributions from long-chain fatty acids, waxes, to cuticular materials. The isolates in the DMSO + H₂SO₄ medium were compositionally similar to the organic components that resisted solvation and remained associated with the soil clays. It is concluded that the base + urea system released humic and fulvic acids held by hydrogen bonding or by entrapment within the humin matrix. The recalcitrant humin materials extracted in DMSO + H₂SO₄ are largely biological molecules (from plants and the soil microbial population) that are likely to be protected from degradation by their hydrophobic moieties and by sorption on the soil clays. Thus, the major components of humin do not satisfy the classical definitions for humic substances which emphasise that these arise from microbial or chemical transformations in soils of the components of organic debris.     

典型可溶有机质与磺胺二甲嘧啶的络合作用研究

以藻源有机质(AOM)和腐殖酸(HA)作为典型生物大分子可溶有机质(DOM)和腐殖化DOM,采用荧光猝灭滴定和光谱分析考察磺胺二甲嘧啶(SMZ)与DOM的络合作用.三维荧光光谱结合平行因子分析显示AOM荧光组分主要由类酪氨酸和类色氨酸物质组成,而类富里酸和类腐殖酸物质是HA荧光组分的主要构成.4种荧光组分可与SMZ发生不同程度的静态猝灭,且猝灭过程中DOM分子构象改变.同步荧光光谱结合二维相关图谱进一步发现类酪氨酸优先于类色氨酸组分与SMZ发生络合作用.Ryan-Weber非线性模拟拟合表明AOM中各荧光组分与SMZ的络合稳定常数(logK)大小为:类富里酸(3.33)类酪氨酸(3.12)类色氨酸(2.15)类腐殖酸(1.57);而HA中大小为:类富里酸(3.06)类腐殖酸(2.02).总体上生物大分子DOM对SMZ的亲和力高于腐殖化DOM.DOM与SMZ的相互作用可改变水环境中抗生素的形态和归趋,影响其生物有效性和生态毒性.     

接种外源微生物生活垃圾堆肥中的胡敏酸荧光特性

利用城市生活垃圾接种外源微生物,采用工厂化工艺进行堆肥,对堆肥前后胡敏酸荧光光谱进行了分析．结果表明,胡敏酸发射光谱相对简单,在440nm附近形成1个较宽的谱带,而激发光谱与同步扫描光谱则由几个特征峰及肩峰组成．对不同荧光光谱特征峰的分析表明,堆肥结束后,胡敏酸的腐殖化程度明显增加．CK、MS、ZJ、MS＋ZJ各处理的荧光光谱形状基本相似,但主要特征峰的相对荧光强度有明显区别．其中接种外源微生物可明显增加堆肥胡敏酸分子的缩合度,中加酵素菌（ZJ）处理优于美商复合菌（MS）处理,而2种外源菌混合接种具有协同促进作用．通过与土壤中胡敏酸荧光特性比较证实,堆肥后的胡敏酸具有土壤富里酸的特征,活性较高．