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.     

翻堆对好氧堆肥腐殖质电子转移能力的影响

开展了连续通风和翻堆两种典型的通风方式进行污泥好氧堆肥,通过分析堆肥腐殖质中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的光谱特征以及本底/化学还原容量(NRC/CRC)的时态变化,研究其对污泥好氧堆肥过程中富里酸(FA)和胡敏酸(HA)的形成和电子转移能力(ETCs)的影响.结果表明:与翻堆处理相比,连续通风处理促进了堆肥FA和HA中类蛋白质组分的减少和类腐殖质组分的增加,强化了高温期和腐熟期FA的电子转移能力(CRC分别增加了176.55和123.24μmol e^-/gC),但降低了HA和升温期FA的电子转移能力(CRC分别降低了246.47和116.13μmol e-/gC).相关性分析表明,影响污泥堆肥腐殖质电子转移能力的主要因素为pH值、SUVA₂₅₄、SUVA₂₉₀和类蛋白质组分,翻堆处理促进了类腐殖质组分对腐殖质电子转移能力的影响.     

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.      

堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较

采集腐熟前后的堆肥样品并提取和纯化出腐殖质(胡敏酸:HA;富里酸:FA),分别以柠檬酸铁(FeCit)和Fe(NO3)3作电子受体,测定了HA和FA的还原容量(RC).结果表明:以FeCit作为电子受体时,与未腐熟堆肥样品相比,腐熟后筛分样品HA的RC值增大,从22.85mmol e-/molC增大到26.84mmol e-/molC,而其对应FA的RC值减少,由37.67mmol e-/molC降低为33.68mmol e-/molC;对于两种不同形态的电子受体,以 FeCit为电子受体测定得到的RC值高于以Fe(NO3)3为电子受体测定得到的RC值;相对于本底还原容量,HA和FA经微生物还原后其RC值降低,降低幅度与微生物种类有关.结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱分析发现,堆肥HA和FA的还原能力与其中类富里酸物质含量和醌基浓度成正相关,而与其本身的芳化度和分子量呈负相关.     

间歇通风对污泥好氧堆肥过程中腐殖质电子转移能力的影响

选取连续通风和间歇通风两种不同的供氧方式进行好氧堆肥,分析污泥堆肥腐殖质富里酸(FA)和胡敏酸(HA)光谱特征和还原容量不同时期的变化.结果表明:与连续通风处理相比,间歇通风处理促进了类蛋白质的分解和类腐殖质的形成,增加了电子转移能力;间歇通风FA的本底还原容量(NRC)、化学还原容量(CRC)提高了194.33,127.97μmol e^-/(g C),HA的NRC、CRC提高了168.26,203.81μmol e^-/(g C).相关性分析和主成分结果显示,C3、C4是FA电子转移能力主要控制因子,而SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀是HA的电子转移能力主要控制因子.     

腐殖质活性组分对土壤镉有效性的调控效应与水稻安全临界阈值

有机物料对于土壤中镉（Cd）的有效性和作物Cd累积具有重要影响.通过田间小区试验,结合化学连续提取形态分级方法,探讨了有机物料中的主要活性组分胡敏酸（HA）和富里酸（FA）及其不同比例组合（HA/FA）对于水稻吸收累积Cd的影响及其与水稻土中Cd赋存形态和有效性变化的关系.结果表明,腐殖酸（HAs）对土壤Cd有效性和水稻籽粒Cd累积的影响受其活性组分含量比例制约.HA/FA≥4/6处理对土壤Cd起钝化作用,Cd有效性明显降低,水稻籽粒Cd含量相较于对照CK降低了15.2%～33.3%.HA/FA≤2/8处理对土壤Cd起活化作用,Cd有效性明显增加,水稻籽粒Cd含量相较于CK提高了24.2%～42.4%.HAs活性组分含量比例影响土壤Cd的形态转化,与CK处理相比,HA/FA≥4/6处理使土壤Cd由活性高的EX-Cd向活性低的CA-Cd和FM-Cd转化,而HA/FA≤2/8处理则相反.HAs对土壤pH和有效硫含量的影响随其活性组分的不同而异,水稻分蘖期土壤中pH与HA添加量呈显著正相关,而与FA添加量呈显著负相关,土壤有效硫含量与FA添加量呈显著正相关.因此,为保障水稻品质安全,应选择配...     

猪粪堆肥过程中腐殖酸电子转移机制及光谱演化特征

3D-EEM),探究了猪粪堆肥过程中HA和FA的化学结构变化以及对ETC的影响。结果表明:HA的ETC由堆肥初期10.06 μmol e-/g C增长至末期40.07 μmol e-/g C,FA的ETC由堆肥初期的15.36 μmol e-/g C增长至末期的69.73 μmol e-/g C,二者均随时间变化呈波动上升趋势,且EDC在电子转移中占主要地位。光谱分析表明,堆肥中的木质素类物质经堆肥化后会转变为聚合度高的腐殖质类物质,相比于堆肥初期,腐熟期时有机质的腐殖化程度和芳香化程度增大,相对分子质量也增高。类蛋白物质(组分C4)在堆肥过程中逐渐减少,易被微生物作为碳源利用从而转化为类腐殖质物质(组分C2),且C2是堆肥中较为稳定的组分。相关性分析表明:类蛋白质物质减少、腐殖化程度增加会使HA和FA的ETC增强,FA的电子转移能力更容易受到腐殖化程度的影响。     

电场辅助对厨余垃圾好氧堆肥的影响机制研究

以厨余垃圾为原料,在小型反应器中进行32d的高温堆肥,探究电场辅助好氧堆肥中胞外聚合物的变化.结果表明,电场显著加快有机质的生物转化,在堆肥初期增加23.1%的挥发性脂肪酸和40.8%的还原糖含量.与对照组相比,电场组的类富里酸和类胡敏酸物质分别提高了91.4%和82.7%.此外,相关性分析表明堆肥期间胞外聚合物变化和有机物转化有显著相关性.首先胞外聚合物的蛋白质成分可能加速电子和氧气的接触,促进有机物的降解,同时其多糖和蛋白质成分可以作为腐殖质前体参与腐殖化过程.而电场促进了堆肥过程中胞外聚合物的分泌,因此胞外聚合物变化可能是电场强化好氧堆肥有机物降解的潜在机制.本文为电场辅助好氧堆肥调控腐殖化过程提供新思路.     

光和生物改性溶解性有机质介导17α-乙炔基雌二醇厌氧降解

自然水体溶解性有机质(DOM)在光照和微生物存在的条件下理化性质会发生改变,从而影响其对类固醇类雌激素降解的介导作用.本研究通过对从洱海沉积物中提取的两种典型DOM物质—胡敏酸(HA)和富里酸(FA)分别经过72 h的微生物改性和48 h的光改性,分别比较厌氧条件下光改性前后DOM介导微生物降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的能力变化,以及微生物改性前后DOM介导光降解EE2的能力变化.同时,通过紫外可见吸收光谱、三维荧光光谱和电子供给能力对改性前后的DOM进行分析.结果表明:经过微生物改性后,HA和FA的荧光强度和腐殖化程度都有所提高,但紫外吸光强度和芳香性降低,并且与污染物的结合能力提高,使得光照条件下其介导的EE2更容易发生降解反应.微生物改性后HA介导下的EE2光降解效果要明显好于FA的介导效果.经过光改性后,HA和FA紫外吸光强度和芳香性升高,荧光强度和电子供给能力降低.光改性后HA介导下的EE2微生物降解效果要明显好于FA的介导效果.可见自然水体中微生物改性DOM介导的EE2降解效果相比光改性DOM的介导更加明显.     

自养微生物同化碳在土壤腐殖质组分及团聚体中的分配

采用14C-CO₂(碳同位素)连续标记技术结合室内模拟培养试验,采用土壤有机质的物理、化学分组方法,研究了不同种植方式〔P-R(盘塘水稻土)、P-U(盘塘水旱轮作土)和U-C(盘塘坡旱土)〕下14C-SOC(自养微生物同化碳)在土壤腐殖质组分和团聚体中的分配特征. 结果表明:不同种植方式显著影响自养微生物的固碳能力,P-R的自养微生物固碳能力最强〔w(14C-SOC)为38.32 mg/kg〕,约为P-U和U-C的2倍;P-R和P-U中w(14C-DOC)、w(14C-MBC)显著大于U-C中. 14C-SOC不同程度地进入了土壤的3种腐殖质组分(胡敏素、胡敏酸、富啡酸)中,其中进入胡敏素中的14C-SOC占总量的67.7%. 14C-SOC亦进入了不同粒径的土壤团聚体中,其中主要进入了Ⅲ级(0.020 mm≤粒径<0.200 mm)和Ⅱ级(0.200 mm≤粒径<2.000 mm)粒径的大团聚体中,表现出了碳汇效应;不同种植方式的土壤中,以P-R土壤各粒径土壤团聚体中w(14C-SOC)最高. 相关分析表明,全土中的w(14C-SOC)与各粒径土壤团聚体中w(14C-SOC)和胡敏酸中w(14C-SOC)均呈显著正相关.      

填埋场渗滤液腐殖酸随填埋龄的变化特性及模型研究

以福建省12个不同填埋场渗滤液作为研究对象,分析了不同填埋龄渗滤液中腐殖酸的性质随填埋龄的变化关系.结果表明,渗滤液中富里酸(FA)浓度和比例都高于胡敏酸(HA),且HA、FA和腐殖酸(HS)的浓度都随着填埋龄的增加呈先上升后下降,HA所占比例随填埋龄的增加呈先上升后下降的趋势,而FA和HS则是先上升,后呈波动变化.HA、FA的E280、E300/E400和E465/E665的分析结果表明HA较FA有更多的芳环结构,更大的分子量和较高腐殖化程度;随着填埋龄的增加,HA的腐殖化程度呈下降趋势,而FA则呈上升趋势;HA和FA的E300/E400和E465/E665随填埋龄的增加并未有明显的变化趋势.根据有机物降解动力学原理建立模型,分别对HA、FA和HS的浓度和填埋龄的变化关系进行拟合,结果表明模型的模拟值和实测值具有较好的一致性,HA、FA和HS模拟值和实测值的相关系数R2分别为0.820、0.932和0.946.表明该模型能有效模拟和预测腐殖酸随填埋龄的浓度变化关系.     

湿地垦殖对土壤微生物量及土壤溶解有机碳、氮的影响

对三江平原天然沼泽湿地及湿地垦殖后的农田、弃耕还湿地、人工林地等不同土地利用方式下表层土壤(0～10cm)的活性碳、氮组分:微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解有机碳(DOC)、溶解有机氮(DON)进行了研究.结果表明,天然小叶章沼泽湿地垦殖为农田后,表层土壤各活性碳、氮组分显著降低:MBC减少了63.8%～80.5%; MBN减少了56.3%～67.1%; DOC减少了43.1%～44.3%; DON减少了25.2%～56.1%.农田弃耕还湿和人工造林后表层土壤的活性碳、氮组分有明显恢复的趋势,各组分恢复到天然小叶章湿地土壤水平的36.1%～59.9%(MBC);46.7%～65.9%(MBN);67.0%～69.3%(DOC);81.2%～88.3%(DON),土地利用方式是影响土壤MBC、MBN、DOC、DON变化的重要因素;各土地利用方式表层土壤的DOC、DON、MBC、MBN呈显著的正相关关系,土地利用方式对表层土壤DOC的影响大于对DON的影响;各土地利用方式下土壤微生物可利用碳、氮的来源不同是影响DOC、DON与MBC、MBN相关性差别明显的主要原因.     

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.     

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.      

不同组成有机质对土壤中砷迁移行为的影响

本研究选择腐植酸(HA)、黄腐酸(FA)和鸡粪提取的可溶性有机质(DOM)三种天然有机质,加入供试土壤,以溴离子作为示踪剂,通过四组模拟土柱实验,获得不同有机质组成的土壤中As (V)的穿透曲线,并用CXTFIT 2.1软件拟合,计算阻滞系数R_d值,同时测定流出液中As (V)的形态变化。结果表明:HA抑制了As (V)的迁移,而加入FA和DOM后As (V)在土壤中的移动性显著增强。四种处理(CK、土壤+HA、土壤+FA、土壤+DOM)中As (V)的阻滞系数R_d值分别为17.82、19.53、10.13和12.2,土柱中残留的As分别占As总量的27.4%、31.7%、19.2%和18.2%。腐植酸以芳香族含量为主,分子量较大,吸附固定As的能力较强;黄腐酸和提取的可溶性有机质主要结构为烷基碳和氧烷基碳,H/C和O/C值较高,与As存在竞争吸附,促进As的迁移。     

水体腐殖酸及其络合物Ⅰ.蓟运河腐殖酸的提取和表征

提取和研究了华北蓟运河的腐殖酸,并从实验中得到了一些结论。国产吸附树脂GDX-102对分离河水中的腐殖酸比较有效,黄腐酸在树脂吸附前后的红外光谱没有明显的区别。氨—乙醇混合液作为解吸液效果较好,而且不引进金属离子。水体黄腐酸(FA)和棕腐酸(HA)的分子量低于煤炭和土壤中的FA和HA,其趋势为河水FA<河泥FA<河泥HA。水生腐殖酸具有明显的荧光特性,其酸性基高于土壤和煤炭腐殖酸,且—COOH基含量一般低于土壤和煤炭腐殖酸,—OH基是总酸性基的主要部分。水体腐殖酸的碳含量较低,氧、硫、氮含量较高,因此可能有各种取代基,这在络合作用中必须予以考虑。     

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 .