市政污泥堆肥过程胡敏酸电子转移能力的演变规律

腐殖质作为电子穿梭体在介导有机污染物和重金属降解和转化过程中具有十分重要的作用.本研究通过电化学方法测定了市政污泥堆肥胡敏酸的电子转移能力(electron transfer capability,ETC),并利用三维荧光光谱和紫外-可见光光谱分析探讨堆肥过程胡敏酸化学组成和结构变化对其ETC的影响.结果表明,堆肥胡敏酸的电子接受能力(electron accepting capacity,EAC)和电子供给能力(electron donating capacity,EDC)分别在12.46—18.62μmol e-·g~(-1)C和165.07—257.84μmol e-·g~(-1)C之间,从堆肥初期到堆肥末期,两者均呈现增加的趋势.元素分析结果表明在堆肥前期N、C和H含量下降较快,而S含量在后期下降较快.平行因子分析发现,随着堆肥进行胡敏酸中代表类腐殖质物质的组分1和组分3的含量逐渐升高,而代表类蛋白物质的组分2的含量逐渐减少.胡敏酸HIX、S_R和SUVA_(269)分别从初期的0.523、3.33和1.69变至0.732、2.20和2.39,说明胡敏酸中有机质的腐殖质化程度、分子量和芳香性均随着堆肥腐熟呈现出增大趋势.相关性分析表明,随着堆肥进行胡敏酸中类腐殖质物质增多、类蛋白物质减少,导致胡敏酸分子量、芳香度与腐殖质化程度增大,从而促进了胡敏酸EDC和EAC的增加.     

城市污染河道沉积物有机质的氧化稳定性

为了研究城市河道沉积物有机质的氧化稳定性,以氧化稳定系数(Kos)和腐殖化程度(HA/FA)作为评价指标,在用H2O2处理沉积物的基础上,探讨城市污染河道有机质含量、有机质组成等对氧化稳定性的影响.结果显示,污染河道沉积物有机质含量明显高于自然水生态系统沉积物有机质含量;富里酸(FA)、胡敏酸(HA)、胡敏素(HM)是污染河道沉积物有机质主要赋存形式,其中胡敏素是主体,占全部有机质的65%以上;易氧化有机质(OMr)和难氧化有机质(OMd)与总有机质含量均显著正相关(P0.05);OMd的含量可以更直观地反映河道污染程度;重污染河道沉积物有机质去除量较高;随着有机质的去除,沉积物Kos在总体上有上升的趋势;不同形态有机组分其Kos差异性明显(P0.05),以HM为主的紧结态腐殖质的Kos值最高;用HA/FA和OMr可从大体上表征沉积物的氧化稳定性;HA、FA是影响城市河道沉积物氧化稳定性的主要因素.     

腐殖质在蛭石上的吸附特性

为进一步揭示可溶性有机质在黏土矿物上的迁移转化规律,运用高效体积排阻色谱、1H核磁共振光谱、紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱以及X射线光电子能谱等多种技术综合分析富里酸和胡敏酸在蛭石上的吸附行为。结果显示,由于不同官能团与蛭石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中产生组分分级,较大尺寸的分子组分被优先吸附,而低分子组分则滞留在溶液中。元素分析结果表明,胡敏酸的疏水性强于富里酸,其与蛭石的疏水性作用也更强。与富里酸相比,胡敏酸较大的平均分子量使得其在蛭石表面的铁吸附位点有空间位阻效应。当腐殖质质量浓度高于20 mg·L-1时,空间位阻效应以及芳香性官能团和铁离子间的电子传输作用使得蛭石对分子尺寸更小的富里酸的吸附量更大。蛭石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH值升高,说明发生了配体交换反应。溶液pH值升高和离子强度降低能够增大蛭石与腐殖质之间的静电斥力,从而降低蛭石对富里酸和胡敏酸的吸附量。     

中国土壤与沉积物中邻苯二甲酸酯污染水平及其吸附研究进展

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类重要的环境激素化合物,具有致畸性、致癌性、致突变性及生殖毒性的特点。在环境中普遍存在,对人体及生态环境的威胁极大,已经引起了人们广泛的关注。吸附作用是影响污染物在土壤及沉积物环境中迁移转化的关键因素之一。分析了近年来我国土壤及沉积物中PAEs的污染现状,归纳了影响PAEs吸附过程的主要因素。我国与世界其他各国的土壤及沉积物的PAEs主要污染组分较为一致,但PAEs污染相对严重。土壤有机质及粘土矿物对PAEs的吸附影响成为了学术界的研究热点。有机质中的腐殖质对PAEs的吸附起着决定作用;腐殖质由胡敏酸、富里酸及胡敏素,部分含有碳黑组成,各组成对PAEs的吸附影响大小不一,相应的吸附机理还有待于深入的研究,而且土壤与沉积物中的溶解性有机物（DOM）对PAEs的吸附双重影响认识还不够。在有机质含量低的土壤中,粘土矿物对PAEs的吸附起着主要作用,然而PAEs的吸附与粘土矿物类型及其表面电场的关系、是否能与水分子竞争表面电场等问题还不甚清楚,需要进一步探索。今后将引入并开发先进的分析测试技术,从土壤及沉积物的有机质组成及微观结构研究其对PAEs的吸附机理。     

胡敏酸对沉积物中重金属形态分布的影响

采用连续提取法分析沉积物添加胡敏酸后,其中重金属(Cd, Cu, Zn, Pb和Ni)的形态分布状况.结果显示:随着胡敏酸的加入,重金属的可交换态含量都不同程度的降低,铁锰氧化物结合态含量不同程度的增加,有机结合态和残渣态含量有所提高.Pb和Ni有机质结合态的增加与胡敏酸的浓度有较好的相关关系.五种重金属中对Zn的影响最为显著,对Cd的影响最小.表明胡敏酸能促进重金属由非稳定态向稳定态转化,即能钝化沉积物重金属,降低其生物有效性.     

免耕与常规耕作下黑土腐殖酸含量与结构的差异

以东北农业科学院长期耕作定位实验为研究对象,结合元素分析和红外光谱来研究免耕与翻耕两种耕作方式对黑土腐殖酸含量与胡敏酸结构的影响。结果表明：免耕处理的腐殖酸含量高于常规耕作处理18.28%,两种耕作处理间HA/FA值差异很小;免耕处理的碳、氮和氢元素含量分别高于翻耕处理5.48%、36.49%和27.65%,N/C和H/C值也高于翻耕处理,而翻耕处理的O/C值高于免耕处理;不同耕作处理的红外光谱吸收带表现相似趋势,其中2920、2580、1620、1420和1220σ·cm-1处吸光度免耕信号高于翻耕,而1026、721σ·cm-1处吸光度相反。免耕增加了腐殖酸、胡敏酸及富里酸含量;免耕增加了黑土胡敏酸的芳香度、脂肪化程度和聚合程度,而翻耕作增加了黑土胡敏酸的氧化程度,这说明经过长达26年的免耕处理使黑土腐殖质结构趋于稳定,而翻耕处理使黑土腐殖质结构趋于简单。     

高温堆肥碳氮循环及腐殖质变化特征研究

堆肥化处理，是指依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，对有机物有控制地进行生物降解，使之转化为腐殖质的生物化学处理技术。作者采用畜禽粪便条垛式高温堆肥实验方法，研究了堆肥过程中碳氮循环及腐殖质变化特征。结果表明，堆肥过程中，碳素和氮素变化最大，表现为二者总量的减少，其中以碳素总量减少较多，氮素总量次之，从而导致碳氮质量分数比降低。腐殖酸总量、胡敏酸和富里酸总量均呈下降趋势，但腐殖酸占有机碳的比例以及胡敏酸与富里酸质量分数比却在提高，速效养分含量也在升高，表明堆肥过程是一个有机质数量减少、有机质质量提高的过程。     

膨润土对土壤腐殖质特性的影响

砂质土壤腐殖质含量低,影响了土壤肥力.文章通过田间条件下砂滤管试验,利用膨润土的吸附和粘结功能,研究了膨润土不同用量对土壤腐殖质特性的影响.结果表明:膨润土在促进松结态腐殖质分解、加速紧结态腐殖质合成方面发挥了重要作用,有利于增加土壤系统的内稳性.施用膨润土促进了紧结态和稳结态腐殖质中HA的积累,提高了HA/FA比.胡敏酸红外吸收光谱表明,膨润土能使其脂肪族物质增多、芳化度降低.膨润土具有提高土壤腐殖质含量,改善土壤腐殖质特性,从而提高了土壤肥力.     

碱性条件下胡敏酸吸附镉的特征研究

为了探讨胡敏酸在碱性条件下的吸附镉机理,了解碱性盐化土壤中镉污染机理和生态环境之间的关系,实验研究了胡敏酸在碱性条件吸附镉的特征。采用批吸附试验方法,研究不同Cd初始浓度、反应时间、不同pH和离子强度对胡敏酸吸附镉的影响,结果表明：胡敏酸具有较强吸附镉的能力,可以用Langmuir吸附模型和Temkin吸附模型很好地拟合其等温吸附过程（r分别为0.9809和0.9816）;在60 min内的快速反应阶段和60 min至6 h间的慢速反应阶段,胡敏酸对镉的吸附量分别为2.895 mg·g-1和3.342 mg·g-1,吸附反应平衡前6 h的动力学过程可以用Elovich方程进行很好的拟合（r为0.9285）;随着pH增加,吸附率表现出逐步增加趋势,并以pH为4.5和8.5为界,呈现两端增加速度快,中间增加慢的规律性;在较低浓度离子强度下,离子强度的增加促进胡敏酸吸附镉;而在高离子强度下,表现出相反的规律性;在相同的条件下,不同离子强度对胡敏酸吸附镉的影响大小为：氯化钙〉氯化镁〉氯化钾〉氯化钠。土壤在盐化的过程中,由于无机盐浓度的增加,增加了重金属离子的生物可利用性,加大了重金属离子的生态风险。     

猪粪和牛粪与秸秆配合堆腐过程中腐殖物质的变化特征

选用猪粪和牛粪与小麦秸秆分别按体积比75∶25和50∶50进行配合,在接种和不接种微生物条件下进行堆腐试验。结果表明,随着堆腐的进行,各处理总有机碳(TOC)含量均呈下降趋势,但腐殖物质碳质量占TOC质量的比例呈增加趋势,接种微生物促进了TOC的矿化和腐殖质的形成。在堆腐过程中,牛粪与秸秆2种配比处理胡敏酸/富里酸含量(H/F)比值随着堆腐进程均呈现上升趋势,而猪粪与秸秆2种配比处理H/F比值均呈现先上升后下降趋势。在堆腐结束时,接种微生物处理H/F比值均比不接种微生物处理高,说明接种微生物有利于胡敏酸的形成。从接种微生物促进腐殖质形成的效果来看,牛粪比猪粪更明显。     

Comparative effects of different maize straw returning modes on soil humus composition and humic acid structural characteristics in Northeast China

In order to evaluate the effects of different maize straw returning modes on humus composition and humic acid (HA) structural, a field experiment was designed to have five treatments, i.e. Treatment CK (no straw returned), Treatment EIS (straw incorporated evenly into the soil using the crashing-ridging technique), Treatment SP (straw plowed into the soil), Treatment SM (straw returned as mulch) and Treatment SG (straw returned as pellets). Our results showed that Treatment EIS significantly increased the content of soil organic carbon (SOC), soil humus substances (HEC), soil humic acid carbon (HAC) and fulvic acid carbon (FAC) by 27.8%, 47.6%, 63.3% and 33.8%, respectively, as compared with CK. Among all the straw returning treatments, Treatment EIS was the most significant in effect of increasing the content of HEC, HAC and FAC. Moreover, Treatment EIS altered the composition of humus more significantly than all the other treatments, by increasing the proportion of alkyl C and the ratio of aliphatic C/aromatic C. These results suggest that straw returning accelerated the accumulation of soil organic C and various components of humus, significantly improved the structure of soil HA, with the practice of EIS in particular.     

沉积物对菲和五氯酚的吸附性能

研究了菲和五氯酚（PCP）在五种沉积物的吸附解吸行为，菲和PCP在各沉积物上的吸附和解吸都是较快的过程。均能在8h内达到平衡，吸附和解吸结果表明，高有机质含量的沉积物对菲和PCP的吸附和持留能力都较强，菲和PCP在各沉积物中的吸附系数跟沉积物的有机质含量呈线性正相关。等温吸附结果表明，低有机质含量的三种沉积物比有机质含量较高的两种沉积物呈更好的线性关系。不同沉积物对菲和PCP的吸附性能差异跟沉积物的有机质含量密切相关。     

Quantitative characterization of Cu binding potential of dissolved organic matter （DOM） in sediment from Taihu Lake using multiple techniques

Dissolved organic matter （DOM） plays an important role in heavy metal speciation and distribution in the aquatic environment especially for eutrophic lakes which have higher DOM concentration. Taihu Lake is the third largest freshwater and a high eutrophic lake in the downstream of the Yangtze River, China. In the lake, frequent breakout of algae blooms greatly increased the concentration of different organic matters in the lake sediment. In this study, sediment samples were collected from various part of Taihu Lake to explore the spatial difference in the binding potential of DOM with Cu. The titration experiment was adopted to quantitatively characterize the interaction between Cu（II） and DOM extracted from Taihu Lake sediments using ion selective electrode （ISE） and fluorescence quenching technology. The ISE results showed that the exogenous DOM had higher binding ability than endogenous DOM, and DOM derived from aquatic macrophytes had a higher binding ability than that derived from algae. The fluorescence quenching results indicated that humic substances played a key role in the complexation between DOM and Cu（II） in the lake. However, because of the frequent breakout of algae blooms, protein-like matters are also main component like hnmic matters in Taihu Lake. Therefore, the metals bound by protein-like substances should be caused concern as protein-like substances in DOM were unstable and they will release bound metal when decomposed.     

Huminstoffe in Sedimentporenwässern ausgewählter Bundeswasserstraßen

Humic substances are an important component of organic carbon in natural waters. Their character and properties are determined by the sources and the processes of their origin. Humic substances are not exclusively refractory compounds, but they are involved in several transformation processes in the water. It is not possible to directly analyze humic substances, therefore several methods were applied for their characterization. The presented LC-OCD-technique is a size-exclusion-chromatography with online UV- and carbon detection. Carbon fractions, e.?g. humic substances were differentiated by their molecular size. The portion of humic substances in sediment porewaters of the rivers Elbe, Rhine, Danube, Oder, Müritz-Elde-Waterway was determined. With only a few exceptions it ranges from 50 to 67?% of the dissolved organic carbon. The high molecular weight fraction accounts for 10 to 34?%, and the fraction of the low molecular weight substances was from 7 to 37?%. The ratio between the spectral absorption coefficient (254?nm) and the organic carbon is called SUVA (L/mg × m) and is an inidicator of the proportion of unsaturated bonds in the humic substances. Both high molecular herbal components (e.?g. cellulose, lignin) and biological degradiation products (e.?g. amino acids, sugar) are involved in sediment porewater transformation and degradiation processes. This demonstrates the distribution of the dissolved organic carbon between the fractions.     

腐殖质对BDE209、Pb和Cd在水/沉积物界面吸附行为的影响

水/沉积物界面是有机和无机污染物的物理、化学等过程的重要载体和场所。为了探究溴代阻燃剂与重金属在水/沉积物体系的分布规律,以电子垃圾拆解地水体中常见的溴代阻燃剂十溴联苯醚(BDE209)和重金属Pb、Cd为目标污染物,考察了腐殖质对BDE209、Pb和Cd在水/沉积物界面吸附行为的影响。红外光谱分析表明沉积物腐殖质活性基团包括醇、酚和羧基类等官能团;1H核磁共振分析显示沉积物腐殖质主要由碳水化合物与脂肪族类化合物组成。吸附试验结果表明,水体中腐殖质能够促进沉积物表面BDE209、Pb和Cd的释放,BDE209在水/沉积物体系的吸附行为主要受水溶性腐殖质的影响,而对Pb、Cd而言,负载于沉积物表面的碱溶性腐殖质比水溶性腐殖质对其分配行为的作用更显著。此外,沉积物组分对BDE209在水/沉积物体系的分配行为无显著影响;粘土组分对Pb、Cd的富集能力高于砂粒,并且对Pb的富集能力比Cd更为突出。     

沙土不同有机组分对磷的解吸特征影响

采用平衡解吸法研究了沙土不同有机组分对磷的解吸附特征影响。结果表明,通过过氧化氢去除有机质后的沙土使磷的解吸比例（Dr=0.94）大幅度增加,解吸迟滞性指数（TⅡ=0.05）显著降低;有机质是影响磷在沙土上解吸特征的重要因素;磷在橡胶态胶体（轻组有机组分）上的表面分配作用吸附是导致解吸比例（Dr=0.81）增大,解吸迟滞性指数（TⅡ=0.05）减小的原因;稳结态腐殖质中的胡敏酸在对磷的吸着和滞留过程中发挥重要作用,HⅡ＋HⅢ组（Dr=0.57、TⅡ=0.30）;磷在紧结态腐殖质所形成的团聚体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（HⅢ组Dr=0.24）降低,解吸迟滞性指数（HⅢ组TⅡ=0.49）增大的根本原因,考查土壤磷的解吸特征不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响土壤磷解吸特征的重要因素,轻组有机组分、重组有机组分、以及重组有机组分中的稳结态腐殖质、紧结态腐殖质所携载的吸附态磷进入水体后对上覆水体的释放通量可分别按其饱和吸附量的81%、66%、57%和24%进行估算。     

普萘洛尔在太湖沉积物上的吸附特征

主要研究了pH、离子强度、腐殖酸和沉积物有机质对普萘洛尔在太湖沉积物上吸附行为的影响.结果表明,沉积物对普萘洛尔具有一定的吸附能力.在强酸环境下,由于H⁺与带正电荷的普萘洛尔之间的竞争作用使得普萘洛尔的吸附量较小,随着pH的增大,吸附量逐渐增大至基本稳定,但当pH>9时,吸附量明显下降.K⁺、Na⁺和Ca²⁺的存在会减少普萘洛尔在沉积物上的吸附.在pH 5.8—6.0的情况下,随着腐殖酸浓度的增加,普萘洛尔在沉积物上的吸附量逐渐增加,而后逐渐到达平台期.有机质对普萘洛尔在沉积物上的吸附起到一定作用,普萘洛尔在天然水体中更倾向于吸附到沉积物的无机矿物成分上.普萘洛尔在太湖沉积物上的吸附等温线符合Freundlich吸附模型,拟二级动力学方程能较好地描述普萘洛尔在太湖沉积物上的吸附过程.     

近地面O_3含量升高条件下土壤中腐殖质单体儿茶酚转化的放射性~（14）C示踪研究

近地面大气臭氧（O3）含量不断升高对生态环境的影响已引起人们的广泛关注,然而O3含量升高对土壤有机碳的矿化及转化影响却少有研究。土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分,土壤碳库的微小变化将引起大气CO2浓度的显著改变。文章以典型土壤腐殖质单体化合物儿茶酚为代表,利用14C示踪技术,研究了O3含量比当前背景升高约0.15μmol·mol-1时对土壤中腐殖质苯酚类前体化合物的矿化及转化的影响。结果表明,O3含量升高会对土壤中培育12d后儿茶酚的矿化及残留物分布具有显著的影响,而且这种影响程度和规律同土壤有关。O3含量升高促进了黄棕壤中儿茶酚的矿化,增加了儿茶酚残留物在黄棕壤腐殖酸（HA）中的总量,并使残留物在HA中偏向于同大分子结合。O3含量升高对灰潮土中儿茶酚的矿化有抑制作用,但对儿茶酚残留在HA内总量及分布没有显著影响。O3含量升高对儿茶酚在土壤中的稳定性及归趋的影响可能是O3对于微生物活性的抑制作用和O3的直接氧化作用的共同结果。后续工作中应研究土壤腐殖质中其它组份的稳定性及转化对近地面大气O3含量升高的响应,以全面考察O3含量升高对土壤碳库的影响。     

不同时期添加蘑菇渣对落叶堆肥过程的影响

研究不同时期添加蘑菇渣对落叶堆肥过程的影响.结果表明:堆肥降温期添加蘑菇渣有利于提高有机质的降解率,堆肥末期各处理有机质降解率分别为15.85%,10.17%,12.90%和15.16%;有利于吸收固定堆肥中的氨,减少氨的挥发,降低堆肥的pH值.在堆肥初始一次性添加蘑菇渣,有利于堆肥总氮的积累,提高堆肥产品中胡敏酸和腐殖质含量,降低堆肥总氮损失率.在堆肥初始和降温期分次添加蘑菇渣有利于堆肥硝态氮的合成,富里酸的分解以及HA/FA的增加.在整个堆肥过程中,各处理HA和HA/FA均呈增加趋势,FA呈降低趋势,较好地反映了落叶堆肥的腐熟程度.在堆肥不同阶段添加蘑菇渣各有其优点,综合后认为在堆肥初始添加蘑菇渣的效果最为理想.