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.     

鸡粪腐解过程中不同溶性腐殖质结合铜的变化

以鸡粪为材料,添加不同比例的铜锌进行腐解试验,研究了腐解过程中不同溶性腐殖质结合态铜(水溶性、氢氧化钠溶性、氢氧化钠-焦磷酸钠混合液溶性)浓度的动态变化、受锌含量的影响及其与有效铜的关系.结果表明,粪肥原样H2O-Cu(水溶性腐殖质结合态铜)占其全铜量的10.97%,在腐解过程中先上升后下降;随着粪肥中添加铜量的增加(1:1、2:1、3:1处理),H2O-Cu占其全铜的比例相应减少了(平均分别占其全铜的比例的7.10%、5.18%和3.74%);H2O-Cu随着腐解时间延长呈增加趋势;在腐解的后期(45、60d),粪肥中锌含量的增加会降低H2O-Cu含量.腐解初期粪肥原样NaOH浸提腐殖质-铜(NaOH-Cu)占其全铜量的70.87%,随腐解进行其比例大幅度下降;NaOH-Cu占其全铜的比例随着加入铜的增大而有所下降,分别为55.59%、46.04%和38.08%,且随着腐解时间延长呈下降趋势;粪肥中锌含量的增加对NaOH-Cu含量变化影响较小.粪肥原样中NaOH-Na4P2O7提取腐殖质结合态铜(NaOH-Na4P2O7-Cu)占其全铜量的24.29%,随腐解过程呈增加趋势,NaOH-Na4P2O7-Cu量随着加入铜量的增加而增加,占其全铜比例的15%～25%;粪肥中锌含量增加对NaOH-Na4P2O7-Cu有促进作用.粪肥添加铜锌后,3种浸提剂提取的可溶性腐殖质结合态铜有55%～80%分配在NaOH的溶液中,10%～30%分配在NaOH-Na4P2O7碱性混合液中,0～10%在水溶液中;随加入铜含量和锌含量的增加,NaOH-Na4P2O7-Cu平均分配比(占3种町浸提性腐殖质-Cu的比例)增加,NaOH-Cu和H2O-Cu的分配比减少.相关性分析结果表明:H2O-Cu、NaOH-Cu和NaOH-Na4P2O7-Cu之间显著正相关,它们与有效铜之间呈显著正相关关系(p<0.01).     

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.     

珠江口沉积物中生物有效性硅的赋存形态及释放研究

运用A Tessier逐步化学连续提取法,研究了珠江口沉积物中各种生物有效性硅:Ⅰ-可交换离子态、Ⅱ-碳酸盐结合态、Ⅲ-铁锰氧化物结合态、Ⅳ-有机质和硫化物结合态.研究表明:表层沉积物中,Ⅲ为优势赋存态.在沉积柱C2中,Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅰ,Ⅰ、Ⅱ随深度变化无规律性,Ⅲ随深度先升高后下降,Ⅳ表层含量较高,到达一定深度(18 cm左右)后骤降.释放试验表明:振荡在一定时间内有利于硅释放;而盐度对硅释放的影响比较复杂,低盐度(5%以内),随盐度升高,释放量下降.当盐度继续升高时释放量又增加,但高盐度对硅释放影响不大;硅的释放在pH值=3～8范围内随着pH值升高而减少.     

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。     

三阶段温度控制接种法对堆肥有机物质变化影响

为提高堆肥效率,利用生活垃圾,采用三阶段温度控制技术进行微生物接种堆肥试验,并对堆肥过程中有机物的动态变化进行分析.结果表明,在堆肥336 h,与普通接种法(CK)比较,三阶段温度控制接种法(TSCT)堆肥总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)含量依次降低6.37%、6.57%;而腐殖质(HS)、胡敏酸(HA)、腐殖化指数(HI)分别增加了8.61%、16.75%、18.40%.通过对胡敏酸分子元素组成分析证实,堆肥后,普通接种法处理胡敏酸分子中C/H、O/C依次增加8.33%、6.25%;而三阶段温度控制法堆肥中胡敏酸C/H、O/C依次增加了18.33%、11.48%.以上结果表明,三阶段温度控制法可明显加快堆肥腐殖化进程,进而提高堆肥效率.     

纳滤浓缩液腐殖质组成及分子量分布特性

采用超滤装置对纳滤浓缩液的腐殖质组成及分子量分布特性进行分析。研究结果表明:纳滤浓缩液中TOC(总有机碳)主要以腐殖质为主,约占总TOC含量的82%,腐殖质中以FA(富里酸)为主,约占总TOC的72.2%,HA(胡敏酸)含量较低,仅占9.8%。逐级超滤分离实验表明,纳滤浓缩液中有51.3%的腐殖质分子量小于1 k Da,大于10 k Da仅占3.45%;FA主要以分子量<1 k Da的小分子有机物为主,HA则主要集中在3 k Da以上。     

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.     

西安冬季PM2.5中不同极性水溶性有机物的污染特征及氧化潜势

大气细颗粒物(PM_2.5)通过产生活性氧(ROS)对健康造成不利影响.酸性、中性和高极性水溶性有机物(WSOM)是有机气溶胶中产生ROS的重要成分.采集西安市区2019年冬季PM_2.5样品,深入探究不同极性水平WSOM组分的污染特征和健康风险.结果表明,西安市PM_2.5中ρ(WSOM)为(4.62±1.89)μg·m^-3,类腐殖质物质(HULIS)是WSOM的重要组成部分(78.81%±10.50%),霾天HULIS的占比更高.三类不同极性WSOM的碳浓度水平在霾天和非霾天大小分别为：中性HULIS(HULIS-n)>酸性HULIS(HULIS-a)>高极性有机物(HP-WSOM)和HULIS-n>HP-WSOM>HULIS-a.采用DCFH(2′,7′-二氯二氢荧光素)法测量其氧化潜势(OP),发现霾天和非霾天单位质量OP(OP_m)的规律均为HP-WSOM>HULIS-a>HULIS-n,单位空气体积OP(OP_v)特征...     

湖泊沉积物有机质的连续提取与荧光光谱特征分析

采用化学连续提取与三维荧光光谱相结合的方法研究了蠡湖沉积物中可提取有机质的组成、结构和空间分布特征,并探讨了可提取态有机质组分与可交换态氮和弱吸附态磷之间的相关关系.结果表明,蠡湖沉积物中有机质含量为5.59~22.11 g·kg~(-1)(以C计),均值为12.28g·kg~(-1),其中水可提取态有机质(WSOM)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(HM)的比例分别为5.14%、11.81%、9.63%和73.42%,空间上呈现由西向东逐渐递增,湖岸大于湖心的分布趋势.WSOM鉴别出3个荧光组分,以类氨基酸荧光峰(W-C1)占优势,占总荧光强度的比例为42.49%;FA鉴别出2个荧光组分,以富里酸荧光峰(F-C2)为主,比例为67.63%;HA的3个荧光峰中,以类胡敏酸荧光峰(H-C1和H-C3)为主,两者之和的比例为71.55%.多元回归统计表明,可提取有机质组分与游离态氮和易解析态磷含量之间均显著正相关,且与氮的相关性系数大于与磷,反映了可提取有机质与可交换态氮的关系更为密切,可用于指示沉积物生物可利用性氮磷的污染状况.     

典型设施环境条件对土壤活性有机碳及腐殖物质碳的影响

为明确设施环境对土壤有机碳形态变化的影响,选取武汉城郊设施土壤为研究对象,分别设置环境温度(4、10和25℃)、土壤酸化(土壤pH分别为6.89、6.11和5.30)和土壤盐渍化[土壤w(可溶性盐分)分别为1.90、3.05和5.01 g/kg]3种典型设施环境条件,通过为期90 d的室内模拟强化试验,研究以上3种典型设施环境条件对土壤活性有机碳动态变化、腐殖物质碳组成及有机碳矿化率的影响.结果表明:与4℃的对照处理相比,随着设施环境温度升高,土壤w(MBC)(MBC为微生物生物量碳)和w(ROOC)(ROOC为易氧化有机碳)呈上升趋势,25℃时的最大增幅分别达19.43%和55.56%;而土壤w(DOC)(DOC为可溶性有机碳)总体呈先升后降的趋势,10℃下最大增幅为17.23%,25℃下最大减幅为60.89%.与对照土壤[pH为6.89,w(可溶性盐分)为1.90 g/kg]相比,土壤pH为5.30的酸化处理下w(MBC)和w(ROOC)平均降幅分别为29.80%和5.93%,土壤w(可溶性盐分)为5.01 g/kg的盐化处理下的平均降幅分别为35.64%和6.26%,而酸化和盐化使土壤w(DOC)较对照的平均增幅分别达58.19%和119.73%.此外,设施环境温度提高会降低土壤有机碳矿化率和HU(胡敏素碳)所占比例,其HA/FA(胡敏酸碳富里酸碳含量之比)较对照增加了1.05倍;而土壤酸化和盐化会使有机碳矿化率较对照分别增加3.78和7.80倍,其HA/FA较对照分别降低了65.72%和73.21%.可见,提升设施环境温度、减缓或改善设施土壤的酸化及盐化问题,均有利于设施土壤的固碳减排.      

深圳大气气溶胶中水溶性有机物粒径分布特征

建立了雾化器-气溶胶化学组分检测仪(ACSM)联用的分析方法,实现了对2013年春季深圳MOUDI多级采样膜(0.056~18μm)中WSOM与无机离子组分的同时测定.结果表明:所测得的水溶性颗粒物总质量浓度变化范围为(17.4±2.1)μg/m3,其中有机物和硫酸盐是最主要的两种化学组分;粗、细粒子中的WSOM主要以二次来源为主,且大部分粗粒子中的WSOM可能来源于非均相反应;不同粒径范围WSOM的氧化态(以O/C计)估计值在0.46~1.4范围内,平均为0.96,对应的有机物/有机碳比(OM/OC)估计值在1.8~2.9范围内,平均为2.4,粗粒子中WSOM的O/C比细粒子更高,暗示粗粒子中WSOM可能经历了更多的老化过程.     

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.      

微絮凝直接纤维过滤去除低浊水中的腐殖质

通过批量和连续动态试验研究了微絮凝直接纤维过滤去除低浊饮用水中微量腐殖质的效能与条件．结果表明,富里酸（ FA） 的去除率与纤维滤料的堆密度、絮凝剂的投加量、过滤速度、原水浊度等有关．对10NTU 以下的模拟低浊水,适宜的纤维堆密度为74.4g/L,滤床高为1.2mｍ ．在此条件下,当过滤速度为30m/h、原水浊度约9NTU 、聚合氯化铝（PAC） 投加量1.75mg/L 时,对水中2mg/L 的FA平均去除率约75 ％ ,工作周期（ 浊度小于0.3NTU 、水头损失小于1.8m ） 在24h以上．     

PDADMAC强化絮凝去除腐殖质类天然有机污染物的研究

以不同来源的腐殖质为典型有机污染物,进行了聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）强化絮凝去除溶解性腐殖质的研究和机理讨论.结果表明,复合PDADMAC使絮凝剂投量减少了60%以上,出水DOC和色度的去除率分别增加了60%和90%左右.不同来源腐殖质的负电性对PDADMAC强化絮凝去除腐殖质的影响强于其疏水性的影响.有机阳离子絮凝剂PDADMAC 强化絮凝去除溶解性腐殖质的絮凝机理主要表现为专属吸附作用,即在无机高分子絮凝剂PAC水解絮凝的过程中,高正电性的PDADMAC吸附于PAC水解产物的表面上,增强了其吸附电中和与专属吸附作用,从而提高了其对溶解性腐殖质的去除率.     

Sorption of Triton X-100 on soil organic matter fractions：Kinetics and isotherms

Kinetics and isotherms of Triton X-100 sorption on soil,base-extracted soil(BE),humic acid (HA) and humin (HM) were investigated respectively to get better understanding on characteristics of the surfactant sorptiun onto different soil organic matters(SOMs).It was demonstrated that the kinetics results could be satisfactorily described by the pseudo-second order model.The half of the time to reach equilibrium(t1/2) for different sorbents followed the sequence of soil>HA>BE>HM.Furthermore,the calculated equilibrium sorption capacity(Ceq) was found in the sequence of HA>BE>HM>soil,which agreed well with the experimental results.The isotherms of Triton X-100 sorption on soil and HA could be well described by the S-type isotherm,but BE and HM by the L-type.The isotherms of all the four sorbents were found reasonably fitted to the Langmuir equation.The Kd value,defined as the ratio of Triton X-100 in sorbent and in the equilibrium solution for given concentrations,generally followed the order of HM>HA>soil>BE.Separated HM and HA showed high affinity for Triton X-100,but the HA and HM in soil and BE were tightly bounded by the minerals.Thus,the HA on the soil surface might dominate the sorption,whereas the bounded HM would play a key role upon the surfactants being penetrated inside the soil.     

深圳大气PM2.5中水溶性有机物的来源特征

对2017年9月~2018年8月深圳市北部大气PM_2.5中水溶性有机物（WSOM）的质量浓度、质谱及来源结构进行测量和分析.结果表明：PM_2.5的质量浓度为（32.3±18.4）μg/m³,WSOM的质量浓度为（9.4±5.7）μg/m³,占颗粒物总有机物的（77.6%±14.0%）.质谱分析显示,WSOM的氧碳比（O/C）平均值达到（0.57±0.09）,属于二次有机物的O/C值范围,且生物质燃烧排放的离子碎片C₂H₄O₂⁺的丰度显著,说明WSOM的来源中有显著的生物质燃烧排放的有机气溶胶.为了明确WSOM的来源结构,利用正矩阵因子分解法（PMF）模型进行来源解析,发现3个合理因子：高氧化态有机气溶胶（MO-OOA）,低氧化态有机气溶胶（LO-OOA）和生物质燃烧（BBOA）,贡献比例分别为51.7%,31.8%和16.5%.MO-OOA和BBOA贡献浓度均呈现秋冬高、春夏低的季节变化特征,反向轨迹分析显示其与内陆污染传输关系密切.LO-OOA的变化相对稳定,本地源的贡献较大.结合¹⁴C同位素示踪法对秋冬季WSOM样品分析,发现机动车等化石源二次有机物是WSOM的主要来源,贡献比例达到53.9%,需继续加强对化石燃料控制来降低WSOM污染.