不同类型土壤腐殖质组分的研究

为研究各类型土壤的肥力差异,依据Pallo分组法,初步分析了黑土、草甸土、风沙土、棕壤、暗棕壤、水稻土、黑钙土等7种土壤的腐殖质组成和性质。结果表明:7种土样的腐殖质组成中,均以胡敏素的有机碳的相对数量为最高,风沙土和棕壤中,富里酸的有机碳的相对数量则大于胡敏酸的有机碳的相对数量。7种土样的腐殖化程度从高到底依次为:草甸土>黑土>黑钙土>水稻土>暗棕壤>风沙土>棕壤。各土样胡敏酸的分子复杂程度和化学稳定性的序列为:草甸土>黑土>暗棕壤>黑钙土>风沙土>水稻土>棕壤。各土样中富里酸的分子复杂程度和化学稳定性的序列为:暗棕壤>黑钙土>风沙土>黑土>草甸土>棕壤>水稻土。     

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.     

长期石油污染土壤腐殖质组成的研究

选择1口开采约20a的废弃油井,在距离井口0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5和10.5 m处进行多点采样,应用腐殖质组成修改法和Simon-Kumada法,分别研究了上述长期不同程度石油污染土壤的全土及不同结合形态腐殖质组成.结果表明,土壤石油含量随距井口距离加大而降低,最远处(10.5 m)和最近处(0.5 m)分别为0.08 g/kg和153.3 g/kg.随石油含量增加,土壤有机碳和水溶性有机碳含量增加;全土腐殖质中,可提取腐殖质(HE)含量和胡敏酸(HA)含量下降而胡敏素(HM)含量增加, HA/HE的百分比(PQ 72.0%～8.05%)下降而HM/HE(31.4～76.7)增加;不同结合形态腐殖质中,松、稳结合态腐殖质(HⅠ、HⅡ)的含量呈下降趋势而紧结合态腐殖质(HⅢ)的含量增加, HⅠ/HⅡ(0.19～0.39)呈增加趋势,而HⅠ/HⅢ(0.032～0.003)和HⅡ/HⅢ(0.096～0.009)下降, HⅠ、HⅡ的PQ(3.21%～1.42%、58.1%～35.5%)也下降,并且HⅠ的PQ变化幅度小于HⅡ;水溶性有机质(WSOM)的色调系数(△logk)下降而HA则变化不大.以上结果说明,随石油污染程度增加,土壤HM的形成增强而HA形成减弱,对HA形成的影响主要表现为对稳结合态HA形成的抑制作用, WSOM分子结构趋于复杂而HA没有明显变化.     

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.      

腐殖质对土壤砷形态分布及转换影响研究进展

土壤砷(As)的含量和形态分布与其所处的环境条件密切相关。与总量相比,土壤As化学形态分布及各组分含量更能反映土壤中As的迁移性和生物有效性。该文概述了土壤环境条件（pH、Eh、共存离子和有机质等）对土壤中吸附-解吸、氧化-还原、沉淀-溶解和甲基化-去甲基化等非生物和生物过程下As的形态分布及转换的影响。腐殖质是土壤有机质的主要赋存形态,该文重点论述了腐殖质影响下土壤As形态分布变化及腐殖质对As形态转换影响的非生物和生物机制;非生物作用主要包括腐殖质对As的络合、吸附以及腐殖质对As（非生物）氧化还原反应的影响,而生物作用主要包括微生物参与下腐殖质对土壤中金属氧化物的氧化还原和微生物活性的影响;并在此基础上对后期研究方向做出展望。     

某冶炼厂周边土壤碳组分与铜形态的相关性

研究了浙江某冶炼污染区农田土壤有机碳组分与铜(Cu)形态的相关关系.结果表明,研究区土壤Cu形态含量为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机质结合态可交换态,其中铁锰氧化物结合态Cu和残渣态Cu含量分别占全量的39.55%和39.19%.土壤p H值和碳组分对不同形态Cu含量存在一定程度的影响,其中p H值与碳酸盐结合态Cu和铁锰氧化物结合态Cu均呈显著正相关;溶解性有机碳(DOC)含量与可交换态Cu呈极显著正相关;富里酸(FA)含量与可交换态Cu呈极显著正相关,与有机结合态Cu呈显著正相关;胡敏酸(HA)含量分别与可交换态Cu和有机结合态Cu呈极显著正相关.土壤DOC、FA、HA的动态变化对这些在移动性上存在差异的Cu形态间的相互转化会带来一定程度的影响,从而改变土壤Cu的迁移能力和生物有效性.     

典型土壤组分及其与丁草胺除草剂作用的红外光谱研究

运用红外光谱法对3种典型土壤(红壤、潮土和黑土)的矿物质、胡敏酸及其与丁草胺的吸附附着物进行了研究.结果表明,江西红壤为高岭石型矿物质,在3 703,3 628,1 089,1 035,914,696及471 cm-1处有特征吸收峰.北京潮土和黑龙江黑土为蒙脱土型矿物质,在1 432和872 cm-1处有特征吸收峰,而在3 703和3 628 cm-1处吸收较弱或微弱.不同土壤中胡敏酸的组成基本相同,均在3 420,2 935,2 847,1 724,1 660及1 035 cm-1处有明显吸收,表明其含有缔合羟基、芳烃、羰基、醇、酚及酸等.丁草胺与土壤胡敏酸的吸附机理主要是在胡敏酸的羰基及酚醇羟基上形成氢键.      

利用新型稀土铈铁复合吸附剂去除水体腐殖质的研究

研究了稀土铈铁复合材料(CFA)对水体中黄腐酸(FA)的去除效能和作用机制.结果表明:CFA在平衡pH3.0～6.5的范围内对FA的去除效果较好,吸附速度快,120min即达到平衡.水体中FA与砷酸根在CFA上有很强的竞争作用,当FA加入量为5mg/L～10mg/L时,砷的饱和吸附量Q_o即丧失40%～50%,表明两者作用于材料相同的活性位点.吸附前后的红外谱图(FTIR)揭示了CFA表面羟基在FA去除中起着重要作用.通过Zeta电位的测定得出材料的等电点为5.6,因而pH偏酸性的条件有利于FA的去除.     

腐殖质胶结团聚体对苯酚的富集特征

为探讨不同腐殖质组分团聚体对苯酚富集能力的影响,应用国际腐殖酸协会（IHSS）推荐方法提取腐殖质,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,采用平衡吸附法研究了不同腐殖质组分团聚体对苯酚的富集特征.结果表明:高岭石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的饱和吸附量（Q_m）大小依次为FA（富里酸）团聚体[（254.11±5.35）mg/kg] > HA（胡敏酸）团聚体[（186.14±1.61）mg/kg] > HM（胡敏素）团聚体[（120.61±1.67）mg/kg];蒙脱石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的饱和吸附量大小依次为FA团聚体[（418.72±19.14）mg/kg）] > HA团聚体[（290.00±13.06）mg/kg）] > HM团聚体[（160.46±4.92）mg/kg）];高岭石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的富集系数（ER）大小依次为FA团聚体（2.03±0.07）> HA团聚体（1.91±0.04）> HM团聚体（1.85±0.04）;蒙脱石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的富集系数大小依次为FA团聚体（2.50±0.10）> HA团聚体（2.45±0.11）> HM团聚体（1.36±0.04）.研究显示,FA团聚体对苯酚的饱和吸附量和富集系数较大,对苯酚的吸附（富集）作用较强,HM团聚体对苯酚的饱和吸附量和富集系数较小,对苯酚的吸附（富集）作用较弱.不同腐殖质组分团聚体对苯酚的富集能力大小表现为FA团聚体> HA团聚体> HM团聚体.因此,FA团聚体可作为控制受苯酚污染场地土壤的首选修复剂.      

腐殖酸对红壤中铅镉赋存形态及活性的影响

深入探讨了腐殖酸不同组分对红壤中铅镉形态分级与活性的影响 .结果表明 ,腐殖酸的添加使红壤中Cd和Pb的残渣态向有机态转化 .用量越大、温度越低 ,转化效应越明显 .对植物最有效的可给态Cd和Pb的剧烈变化主要发生在加入腐殖酸 1h之内 ,随着时间的推移趋于稳定 .富里酸 (FA)促进了可给态Cd的增加 ,而胡敏酸 (HA)对可给态Cd和Pb的有一定的抑制和钝化作用 ,其作用以灰色胡敏酸 (GHA) >棕色胡敏酸 (BHA) .因此 ,在农业生产中 ,于红壤中添加HA特别是GHA成分高的有机物料 ,可部分减少Cd和Pb对作物的危害 .     

施用生物质炭对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征影响

为研究玉米秸秆生物质炭施用后土壤腐殖质组成和土壤胡敏酸结构的变化,选择腐殖质组成修改法和国际腐殖质协会推荐的方法进行土壤腐殖质组分提取和HA样品纯化,采用重铬酸钾外加热法和TOC分析仪测定土壤、水溶性物质(WSS)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)有机碳含量,采用元素组成和红外光谱分析HA的结构变化.研究结果表明:施入玉米秸秆生物质炭后,表层和亚表层土壤及其腐殖质组分有机碳含量均有不同程度的提高,表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量增加幅度较大,分别增加了83.61%、112.50%、89.63%、91.78%和89.82%,说明玉米秸秆生物质炭的施用更有助于表层土壤有机碳的积累;PQ值(HA在腐殖酸中的比例)略有增加;土壤HA的缩合程度和芳香性增强,氧化度降低.此外,施用玉米秸秆生物质炭后,土壤及其腐殖质组分有机碳含量随土层深度的增加而降低,与表层相比,亚表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量分别下降了62.84%、52.94%、62.38%、66.62%和61.61%;土壤PQ值略有降低;土壤HA的缩合程度和芳香性降低,氧化度增加.     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤腐殖物质组成及性质的影响

添加生物质炭在增加土壤固碳的同时,对土壤腐殖物质组成及性质的影响是人们关注的问题.通过室内培养试验对土壤腐殖物质进行提取和分离,利用分光光度计测定了土壤胡敏酸(HA)及富里酸(FA)的光学性质,研究了不同热解温度及施用量下生物质炭对土壤腐殖物质组成及结构的影响.结果表明:生物质炭中的类腐殖酸(LHS)含量随热解温度升高逐渐降低,但其结构趋向复杂化.与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤HA含量,并随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300和BC400处理平均分别增加了69.93%和48.75%,且差异达到显著水平(P0.05);FA含量在培养前期(240 d)也有所增加,但后期减少了土壤FA含量,培养360 d后,BC300和BC400处理平均分别减少了1.35%和5.19%,但差异并不显著(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养过程中主要降低了土壤HA和FA含量(仅在培养初期阶段引起土壤HA、FA含量的短时间增加),至培养结束时,BC500处理平均分别减少了34.38%和44.48%,BC600处理平均分别减少了42.84%和49.27%,且差异均达到显著水平(P0.05).生物质炭输入显著增加了土壤胡敏素(Hu)的含量,其中以BC500处理的增加效应最大.生物质炭输入增加了土壤H/F比,提高了土壤Hu的相对含量,增加了土壤中相对稳定性碳的比例.高温制备(400℃)的生物质炭培养结束时显著降低了土壤HA及FA的色调系数(Δlg K)和E4/E6值,使土壤腐殖物质的结构复杂化,而低温制备的则相反.从提升有机碳的稳定性考虑,在黄土高原塿土地区,在500℃条件下制备生物质炭,既能保证最大程度的增加土壤稳定性有机碳库,又提高了土壤腐殖化程度,从而提高土壤质量.     

土壤中胡敏酸提取方法的优化

以国际腐殖质协会(IHSS)推荐的胡敏酸提取方法为基础,以去有机质土壤中添加胡敏酸所配制的土壤为研究对象,引入超声作为胡敏酸提取的辅助条件,采用批次试验优化了土壤中胡敏酸的提取方法。结果表明,基于胡敏酸提取回收率和精密度,在室温下获得的优化提取方法为:液土比为8:1、提取次数为3次、Na OH溶液浓度为0.05 mol/L、超声功率为120 W、超声时间为30 min;在此优化条件下,胡敏酸的回收率为94.73%±1.50%,显著大于IHSS推荐方法的回收率64.76%±0.28%,变异系数CV为1.59%、小于10%。相对于IHSS提取法,此优化提取法具有胡敏酸提取回收率高、资源节约、胡敏酸变性小、提取时间短等优点。     

富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附特性

为进一步揭示有机污染物在黏土矿物上的迁移转化规律,运用1H核磁共振光谱、高效体积排阻色谱、扫描电镜、比表面分析以及傅里叶变换红外光谱等多种分析技术综合分析了富里酸和胡敏酸在蒙脱石上的吸附行为. 结果表明,由于不同官能团与蒙脱石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中均产生组分分级,大分子被优先吸附在蒙脱石表面. 由于疏水性作用,蒙脱石对疏水性更强的胡敏酸的吸附量更大. 蒙脱石吸附富里酸后比表面积和孔容分别下降3.67m2/g和0.005cm3/g,而吸附胡敏酸后则均略微增大,说明具有较大颗粒尺寸的胡敏酸更多地堆积在蒙脱石外表面,而富里酸则更易进入蒙脱石孔隙. 蒙脱石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH分别升高了0.44和0.41,说明发生了配体交换反应. 蒙脱石对富里酸和胡敏酸的吸附量随pH增大和离子强度的降低而减少,表明羟基能够抑制富里酸/胡敏酸负电基团与蒙脱石表面羟基的配体交换反应,而盐离子则能降低蒙脱石和腐殖质间的静电斥力.      

我国土壤和沉积物中富里酸标准样品的提取和表征

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法,从北京鹫峰森林土壤和太湖竺山湖区表层沉积物中分别提取FA(富里酸)样品.采用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅里叶红外光谱以及13C NMR分析对FA样品进行了表征,并与IHSS FA进行比较.结果表明:土壤FA和沉积物FA与IHSS FA在元素组成、灰分含量及结构上基本相似,与IHSS FA具有一定的可比性,可以作为我国FA的标准样品.由于FA的来源及其形成环境的不同,各FA之间在组成和结构上存在一定的差异.IHSS FA和沉积物FA的芳香性均略高于土壤FA,这可能是由于水环境系统中含有大量的水生植物以及微生物降解作用所致.3种FA的极性排序为土壤FA>沉积物FA> IHSS FA.      

XAD树脂吸附技术提取和分级土壤富里酸研究进展

土壤富里酸(fulvic acid,FA)是土壤腐殖质中分子量最小的重要组分,影响着重金属等环境污染物的迁移转化和生物有效性。FA的提取和分级是研究其分子结构、化学性质及环境行为的前提条件。综述了XAD树脂吸附技术在提取和分级土壤FA中的应用,并对该技术的改进方向提出建议。通过列举实例,简述了FA的环境学意义,论述了FA提取纯化过程的影响因素,对比讨论了单一和复合性质洗脱液在XAD树脂分级富集FA过程中的应用。     

蒽在几种典型土壤中的吸附行为研究

采集了黑龙江黑土、江西红壤、北京潮土、新疆灰漠土,并从中提取了胡敏酸。这些土壤和胡敏酸样品均采用红外光谱进行定性分析,并以这些土壤及其胡敏酸作为吸附剂吸附多环芳烃蒽,蒽的定量采用荧光光度法。结果表明,黑土对蒽的初期吸附速度较快,吸附50h后达到平衡。土壤及其胡敏酸对蒽的吸附均较好地符合了Freundlich模型,说明吸附属多种吸附点共同作用,每种吸附位点表现不同的吸附自由能及位点总剩余度。不同种类的土壤对蒽的吸附能力不同,吸附能力与土壤中有机质含量成正相关关系。不同来源胡敏酸对蒽的吸附能力不同,这种吸附能力的差异可能与构成该土壤胡敏酸生物大分子的某些化学基团含量不同有关。     

镉铅在粘土上的吸附及受腐殖酸的影响

试验研究了镉和铅2种重金属在蒙脱土和高岭土上的吸附,以及外加腐殖酸的3种组分（富里酸、棕色胡敏酸和灰色胡敏酸）的影响。镉铅在粘土上的吸附随着介质pH的升高而增加。在pH4-8范围内的任意pH点,镉在高岭土上的吸附量因富里酸而降低,因2种胡敏酸而升高;当pH值高于6时,吸附量急剧增加。外加富里酸使得铅在粘土上的吸附在pH＞6时意外出现随着介质pH而降低的趋势。     

富里酸红外特征差异与其吸附沥青质行为间关系的研究

通过考察连续碱提富里酸级分的红外光谱及其与沥青质间的吸附行为特征,探讨了富里酸官能团红外特征差异与沥青质吸附行为间的关系。结果表明:连续碱提得到的各级富里酸所含官能团整体组成结构相近,但是在含氧基团和芳香族基团的红外特征上存在较大差异,其红外特征峰面积表现为:一级富里酸>三级富里酸>二级富里酸;随着富里酸中OH基团、芳香基团以及C—O基团红外特征的增强,其对沥青质的吸附速率增大,结合力增强,总体呈正相关关系,而其吸附沥青质展现出的非线性特征愈弱,总体呈负相关关系;适当升温会使吸附特征参数随基团红外特征强度发生变化,分析认为,升温引起的分子热运动增强以及吸附结合强度大小改变可能是导致该现象的主要原因。     

不同粒径黄河沉积物中可提取腐殖质的含量分布及光谱特性

测定了黄河表层沉积物3种粒径组分（Ⅰ：100～300 μm;Ⅱ: 63～100 μm;Ⅲ: <63 μm）中总有机碳和可提取腐殖质的含量,分析了可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱、红外光谱和三维荧光光谱特征,探讨了不同粒径组分沉积物中可提取腐殖质含量分布及其化学组成特性.结果表明,沉积物有机质主要为粘土矿物吸附的天然腐殖质成分,总有机碳中可提取腐殖质的比例随沉积物有机质与矿物质相互作用的增强而降低,顺序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ.3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱相似但相对峰强不同;红外光谱主要有5个吸收峰,各吸收峰面积百分含量的计算结果表明酚、醇及羧酸类官能团为主要的活性官能团,占可提取腐殖质组成的75%以上;三维荧光光谱主要有3个荧光峰,除了典型的类腐殖质荧光峰（峰A和峰C）外,还有源于小分子类蛋白或酚类物质的荧光峰（峰T′）.比较3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见、红外及三维荧光光谱的特征参数,发现Ⅰ、Ⅱ组分沉积物中可提取腐殖质的芳香度高,脂肪族和芳香族含量高于Ⅲ组分,而Ⅲ组分沉积物可提取腐殖质中酚、醇及羧酸类活性基团含量相对较高.