土壤与沉积物中水溶性有机物释放动力学研究

模拟研究了沉积物与草甸沼泽土中水溶性天然有机物从固相向水相释放的动力学过程,探讨了流速、温度和pH条件对土壤和沉积物中水溶性有机物释放速度的影响。研究结果表明：上述过程可以用滞膜模型（单膜）加以描述,释放为典型的一级动力学过程,且草甸沼泽土中水溶性有机物的释放较沉积物快。流速、温度、pH及固相的结构特征是影响水溶性有机物释放速率的重要因素。     

根据水/辛醇分配系数(KOW)估算有机化合物的吸着系数(KOC)

根据５５４ 种有机化合物的实测资料，研究了这些化合物水／辛醇分配系数（ＫＯＷ）值与土壤／沉积物吸着系数（ＫＯＣ）值之间的定量关系，建立了根据ＫＯＷ值估算有机化合物ＫＯＣ的定量模型，讨论了模型的误差和稳健性。研究证实，有机化合物的ｌｏｇＫＯＷ与ｌｏｇＫＯＣ之间存在很好的线性关系，根据已知ＫＯＷ值可以较准确估算ＫＯＣ值。对所研究的５５４ 种化合物，模型估算ＫＯＣ的平均误差为０．４８ 个对数单位，６２％ 的化合物误差小于０．５ 个对数单位。四种方式的ｊａｃｋｋｎｉｆｅ检验证明模型具有较高的稳健性。     

大气降尘中水溶性有机物组成与含量的研究

本文为了研究各个地区大气降尘中水溶性有机物的组成与含量，从离地表２０米处的电网绝缘子表面采集九个大气降尘样品，对其水溶性部分用有机溶剂进行有物的分离萃取，求出有机物的含量，采用ＸＲＰＤ进行物相鉴定，确定有机物的组成可分为有机酸，有机酸钾盐，有机碱，盐酸盐加合物，尿素与尿素，硝酸盐加合物等四类，并对其影响ＣａＳＯ４．２ＨＯ的溶解度进行一系列实验，结果表明这四类有机物对ＣａＳＯ４；２ＨＯ溶解度的提高均     

水溶性有机物对草萘胺在土壤中吸附与迁移的影响

采用批次吸附试验和土柱淋洗试验,研究了绿肥和污泥中水溶性有机物(DOM)对除草剂草萘胺在黄棕壤和石灰性潮土上吸附和迁移影响.结果表明,供试DOM均能明显降低草萘胺在2种土壤上的吸附,促进草萘胺的迁移,在黄棕壤上效果更明显.在所研究的草萘胺和DOM浓度范围内,绿肥DOM(GM)都比污泥DOM(SS)作用显著.草萘胺的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.绿肥DOM和污泥DOM可分别使黄棕壤中草萘胺吸附量比对照处理(不加DOM)减少22.9%和11.3%,使迁移出土体的草萘胺总量提高了73.42%和26.87%,而使潮土中草萘胺的吸附量减少了9.5%和6.5%,迁移出土体的草萘胺总量增加了43.54%和28.29%.因此,农业土壤中溶解性有机物对农药环境行为有一定影响.     

山地土壤表层水溶性有机物淋溶动力学模拟研究

测定了伊春河流域河水、井水、坡面漫流、土壤淋溶液等样品中的水溶性有机物含量,据此结果建立了河水溶解态有机物来源的概念模型。并根据不同流速条件下土壤水溶性有机物淋溶模拟实验的结果,探讨了水溶性有机物从山地土壤中淋溶的动力学过程。研究发现,吸着在土壤有机－矿质复合体表面的水溶性有机物的淋溶包括三个连续的动力学过程：即从复合体表面进入土壤毛管水的解吸作用,自土壤团粒结构内部转移到土壤重力水中的扩散和相迁移过程,以及被流动相携带淋溶的对流过程。这一物理模型可以表述为包括三个加和项的简单表达式,模型中的迁移速率常数与流动相线速度的某一方次成正比。     

水溶性有机物对土壤吸附-解吸菲的影响

以Tween-80为对照,有机物料猪粪(pig manure, PM)、绿肥(green manure, GM)和污泥(sewage sludge, SS)为水溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)的提取原料,菲(Phe)为多环芳烃(PAHs)的代表,采用序批试验研究了不同来源DOM对土壤吸附与解吸Phe的影响.结果表明,供试DOM均能明显降低Phe在土壤上的吸附.在DOM试验浓度范围内（0～300 mg·L^-1）,土壤对Phe的吸附量与DOM浓度之间呈极显著负直线相关关系(r_PM>=-0.988?8,r_SS>=-0.982?6,r_Tween-80>=-0.974?3,r_GM>=-0.990?5).菲的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.供试3种DOM抑制土壤吸附Phe和促进土壤吸附Phe的解吸的强弱顺序为:猪粪DOM>污泥DOM>绿肥DOM.本研究结果表明,农业土壤中水溶性有机物能明显活化土壤中的PAHs,增强其在土壤中的移动性.     

PM2.5中水溶性有机物吸光特性的模拟研究

研究建立了超声雾化器与光声光谱仪,扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪联用的分析系统,将深圳市2011年夏季采集的PM2.5膜样品提取液雾化发生气溶胶,使之进入光声光谱仪检测其吸光强度以研究气溶胶中水溶性有机物(WSOM)的吸光特征.结果表明:观测期间PM2.5中WSOM平均质量浓度为(4.3±2.3)μg/m3,分别占PM2.5和OM质量浓度的11.9%±4.8%和49.2%±18.5%.WSOM在405,532,781nm波长下的质量吸收效率值(MAE)分别为(0.55±0.31),(0.54±0.31),(0.21±0.13)m2/g.经计算所得:深圳市夏季大气PM2.5中WSOM在405,532,781nm波长下的平均吸收系数分别为(2.30±1.08),(2.25±1.26),(0.86±0.45)Mm-1,对应的WSOM对大气PM2.5整体吸光效应的贡献率分别为7.6%,10.6%和5.8%,说明WSOM对PM2.5整体吸光效应的贡献不容忽视,有机气溶胶在大气灰霾中的能见度损害作用值得进一步深入研究.     

污泥堆肥过程中水溶性有机物光谱学变化特征

采用光谱分析技术,研究了污泥堆肥过程中水溶性有机物的组成与结构特征变化.红外和紫外光谱显示:在42天的堆肥过程中水溶性有机物中的NH4+含量和多糖类物质含量逐渐减少,而羧基和含苯环的物质含量明显增加.荧光光谱和E4/E6比结果进一步证实,随着堆肥的进行水溶性有机物的芳构化程度增大,样品中的腐殖类物质与富啡酸相似.     

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤Pb溶出的影响

研究了不同填埋年限（0 a、4～5 a、12 a）的垃圾渗滤液水溶性有机物（DOM）对2种污染土壤重金属Pb溶出的影响.结果表明,垃圾渗滤液DOM具有促进土壤Pb溶出的作用.填埋年限不同的垃圾渗滤液DOM对土壤Pb溶出的影响不同,填埋年限短的垃圾渗滤液DOM对土壤Pb溶出率最高.因为填埋年限越长,垃圾渗滤液DOM中高分子组分（相对分子质量>25?000）所占比例越高,而高分子组分相对于低分子组分（相对分子质量<1?000）对土壤Pb溶出能力较弱.红壤中,渗滤液DOM的低分子组分对Pb的平均溶出率高出高分子组分123.8%;潮土中也表现出类似的结果.与无渗滤液DOM的对照相比,垃圾渗滤液DOM的加入明显提高污染土壤Pb的平均溶出率,并且随体系pH的升高,DOM这种促进作用表现得更为明显.     

水溶性有机物对土壤中菲的生态毒性影响

采用生物培养和物理化学试验,研究了水溶性有机物(DOM)对土壤中phe生态毒性的影响.结果表明,本研究所用DOM均具有表面活性;小麦根phe毒害的敏感区间为0～200mg/kg,200mg/kg是土壤中phe的50%小麦根伸长抑制率浓度.DOM的存在会降低phe的生态毒性,但是降低程度与其疏水性馏分含量和表面活性有关,且phe生态毒性的降低程度随DOM浓度的增大而增大.本研究的结果说明DOM能减轻土壤中phe的生态毒性.     

水溶性有机碳对菲吸附系数测定的影响

以菲为代表性化合物,利用摇瓶吸附实验研究土壤水分配体系中溶解态有机碳(DOC)对有机碳归一化吸附系数测定结果的影响.研究结果表明,在吸附系数测定过程中土壤溶出的DOC会导致水相中菲的浓度显著增加,很大程度上改变了菲在土水两相中的分配平衡,从而导致吸附系数的测定误差.根据文献报道的菲与DOC相互作用常数(K_doc)以及实测体系中DOC浓度可以对实验数据进行校正,以获得更为可靠的结果,本文对线性吸附系数和Freundlich吸附系数分别进行了校正,得到有机碳归一化的吸附系数lgKoc为4.35 ,lgK_Foc为7.01.校正前后的lgK_oc与文献数据的对比从侧面反映出在水土体系的吸附研究中可能普遍包含因不同浓度DOC影响所造成的偏差,考虑这种影响对于准确比较不同研究得到的吸附参数具有重要意义.     

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.     

海洋表层沉积物及其非水解有机质级分对菲和壬基酚的吸附

选择5个南海表层沉积物及其非水解有机质（NHC）级分作为研究对象,应用元素分析、二氧化碳和氮气吸附技术及X射线光电子光谱（XPS）表征,同时研究了其对菲和壬基酚的吸附行为.沉积有机质的有机碳含量与吸附能力之间存在显著的正相关关系,表明沉积有机质在吸附疏水性有机污染物（HOCs）过程中的重要作用.同时,沉积有机质的吸附能力和微孔体积之间也存在显著的正相关,表明微孔填充机理在菲和壬基酚的吸附中扮演着重要角色.此外,NHC级分的表面羧酸碳含量与其对菲和壬基酚的吸附能力之间存在显著的正相关,表明沉积有机质与π供体之间存在较强的π-π电子供受体作用.本研究综合考虑了沉积有机质和HOCs间的多种作用机理（疏水作用、微孔填充和π-π电子供受体作用）,有助于进一步理解沉积有机质与有机污染物之间的吸附机制,对于水环境的治理与修复具有重要意义.     

Partitioning of water soluble organic carbon in three sediment size fractions： Effect of the humic substances

Water soluble organic carbon (WSOC) in sediments plays an important role in transference and transformation of aquatic pollutants. This article investigated the inherent mechanisms of how sediemnt grain size affect the partitioning coeffcient (k) of WSOC. Influences of NaOH extracted humic substances were particularly focused on. Sediments were sampled from two cross-sections of the middle Yellow River and sieved into three size fractions (< 63 μm, 63-100 μm, and 100--300 μm). The total concentration of WSOC in sediments (CWSOC) and k were estimated using multiple water-sediment ratio experiments. Results show that CWSOC ranges from 0.012 to 0.022 mg/g, while k ranges from 0.8 to 3.9 L/kg. Correlations between the spectrum characteristics of NaOH extracted humic substances and k were analyzed. Strong positive correlations are determined between k and the aromaticity indicators of NaOH extracted humic substances in different sediment size fractions. Comparing with finer fractions (< 63 μm), k is higher in larger size fractions (63--100 and 100--300 μm) related to higher aromaticity degree of NaOH extracted humic substances mostly. While negative relationship between k and the area ratio of fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) at 3400 and 1430 cm-1 implied that the lowest k was related to the highest concentration of the acidic humic groups in particles < 63 μm. WSOC in finer fractions (< 63 μm) is likely to enter into pore water, which may further accelerate the transportation of aquatic contaminants from sediment to water.     

一组含氟取代苯化合物土壤吸附系数的QSPR分析

为了研究含氟取代苯化合物的环境行为,测定１４个含氟取代苯化合物的土壤有机碳吸附系数Ｋｏｃ的值,运用正辛醇／水分配系数Ｋｏｗ及分子连接性指数和量子化学参数进行了定量结构－性质相关分析,得到２个回归方程。回归方程表明Ｋｏｗ与分子连接性指数结合可较好地预测含氟取代苯化合物的Ｋｏｃ而量子化学参数的引入证明了极性作用地土壤吸际过程的影响。     

挥发性氯代烃在湿润土壤中的平衡吸附研究

吸附是挥发性氯代烃(volatile chlorinated hydrocarbons,VCHs)赋存于土壤的主要机制之一.开展动态吸附实验,研究了4种常见VCHs污染物在我国8种典型土壤中的吸附平衡关系.结果表明,土壤在干燥条件下对VCHs气体的吸附能力要远大于湿润条件,且随含水率的升高吸附能力急剧下降,在含水率达到10%以后土壤吸附量趋于稳定.湿润土壤对三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)、1,1,1-三氯乙烷(MC)气体的吸附等温线符合Henry型吸附等温式,而1,1,2-三氯乙烷(1,1,2-TCA)符合Freundlich模型.VCHs在湿润土壤中的吸附量总体上与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量呈正相关,且受SOC类型和化合物极性影响较大.弱极性的TCE、PCE在土壤中的吸附能力与SOC含量呈严格正相关,而极性的MC、1,1,2-TCA在黑土等高碳土壤中不仅与SOC含量有关,还受到SOC物质组成的影响.建立了TCE和PCE在湿润土壤中的平衡吸附量预测模型,预测值与实测值相关性良好(n=80,R2=0.98).     

沉积物化学浸取与毒性有机物多组分吸附模式

以粘土矿物、金属氧化物、碳酸钙和腐殖酸为近海沉积物模拟样品进行了吸附γ-666的实验研究。根据模拟实验得到的吸附规律,将实际近海沉积物样品进行了化学浸取,分离掉其中的有机质,通过浸取与未浸取沉积物对两种毒性有机物的吸附实验,建立了沉积物中无机质和有机质组分吸附疏水性有机物的二组分吸附模式。用该模式解释了过去难以解释的实验现象。     

三氯苯、二甲苯在土壤有机质中的等温吸附

 采用完全混合一步平衡反应实验方法,选择三氯苯和二甲苯作为HOCs的探针,研究它们在土壤以及从土壤中分离出的胡敏酸、胡敏素等土壤有机质(SOMs)中的等温平衡吸附行为,探讨非线性吸附的机制.结果表明,憎水有机物(HOCs)在水、土壤体系中的吸附行为主要受到SOMs的控制,松散的胡敏酸表现出相对线性的吸附行为(n=0.845～0.867),而聚集的胡敏素和“黑炭”组分则表现出非线性吸附(n=0.634～0.860),并具有很强的亲和性(logKF=0.109～1.321). HOCs在土壤中的非线性吸附主要是它们在聚结的土壤有机质表面吸附的结果.     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中活跃的化学组分,在全球碳循环中起着非常重要的作用.为了探究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响,以苹果枝条为原料,在300~600℃条件下制备生物质炭,在研究生物质炭基本理化性质的基础上,通过室内培养试验研究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响.结果表明:高温制备的生物质炭碳(C)的质量分数增加,而氢(H)和氧(O)质量分数下降,H/C及O/C比下降;生物质炭的脂肪族结构减弱,芳香性增强,稳定性升高;生物质炭输入可以显著增加土壤有机碳(SOC)含量(P0.05),且随着添加比例的增加而增加,其中以500℃制备的生物质炭对土壤有机碳库的提升效果最为明显;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微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)以及易氧化有机碳(ROC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300处理平均分别增加了38.25%、82.09%和63.53%;BC400处理平均分别增加了26.07%、65.61%和48.09%,且差异均达到显著水平(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养初期(40~60 d)增加了土壤MBC、WSOC及ROC含量,且随着添加比例的增加而增加,而在培养后期则减少了土壤MBC、WSOC、ROC含量,且随着添加比例的增加而减少,培养360 d后,BC500处理平均分别减少了0.27%、13.48%和14.67%,BC600处理平均减少7.80%、14.66%和15.79%,且差异达到显著水平(BC500处理MBC含量除外)(P0.05);生物质炭输入降低了土壤有机碳中ROC的比例,并且随着热解温度的升高以及添加比例的增加而降低.从提升土壤有机碳库及生物活性等方面考虑,在黄土高原土地区,500℃条件下制备生物质炭,既能保证有机碳具有较高的稳定性,又不至于引起土壤活性碳库的过度降低,是生物质炭在农田土壤利用的最佳制备温度.