土壤中溶解性有机质及其对污染物吸附和解吸行为的影响

溶解性有机质（DOM）已成为环境科学、生态学和土壤科学等学科的研究热点。DOM对重金属、养分和有机污染物的环境化学行为有很大影响,因此开展DOM与污染物（或养分）之间相互作用的研究,具有重要的理论与实践意义。本文系统地评述了DOM的来源、组成、分级及其对土壤中污染物吸附一解吸行为的影响。尽管关于土壤中DOM的研究还不完善,许多工作也只是刚刚开始,至今对土壤中DOM的性质、组成和分类方法等问题都不是很清楚,但现有的结果已经表明,DOM是土壤圈中一种十分活跃的重要化学组分,它对土壤中化学物质的溶解、吸附、解吸、吸收、迁移和生物毒性等行为均有显著的影响。     

有机质和陪伴阴离子对土壤吸附Zn的影响

本文研究了土壤有机质和陪伴阴离子对黄棕壤、红壤和砖红壤吸附Zn²⁺的影响。结果表明:土壤有机质含量与吸附Zn²⁺的数量呈正相关;陪伴阴离子对土壤吸Zn²⁺量有显著的制约作用,土壤从ZnCl₂溶液中吸附的Zn²⁺数量高于Zn(NO₃)₂的0.77-1.16倍;△pH值与吸Zn²⁺量呈直线关系。由解吸情况可以判明红壤胶体表面的高能吸附位占的比例明显大于黄棕壤或砖红壤。     

溶解性有机质在土壤固碳中的意义

随着全球变暖的加剧,土壤圈作为全球碳循环中的重要碳库受到日益关注。土壤有机碳固定对大气温室效应和气候变暖有重要影响。溶解性有机质(DOM)是土壤中最活跃的有机碳库,其含量与土壤CO2、CH4、N2O的排放显著正相关,DOM的矿化成为土壤有机碳损失的重要途径。DOM可通过与Fe、Al共沉淀、吸附于土壤矿物表面而改变其生物降解性,从而在土壤中稳定和保留下来,对土壤有机碳积累中具有重要贡献。DOM的化学组成和结构特征影响其生物降解性,同时也影响其沉淀吸附效应。其稳定机制不同,对土壤有机碳积累的贡献也存在差异。目前估算DOM对土壤有机碳的贡献尚无普遍认可的方法,具体数值因估算方法不同而存在较大差异,有效的估算方法仍有待于进一步研究。     

矿物对溶解性有机质及其不同组分的吸附作用

溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)在土壤矿物表面的吸附控制着其在土壤中的迁移,会影响土壤/矿物对重金属、有机污染物等的传质过程[1～3]。已往资料揭示,土壤中黏土矿物是DOM的重要吸附质;但迄今,有关DOM在不同类型黏土矿物表面吸附的差异及机制尚很不清楚。另外,不同DOM组分在土壤矿物上的吸附各异,土壤矿物对DOM不同成分的吸附具有选择性;因此分离DOM不同组分,分别研究其在土壤矿物上的吸附有助于揭示DOM与土壤矿物的结合机理,但该研究尚待深化。此外,目前研究中DOM多以土壤中提取的为主[4],对于因污泥农用等农业管理措施而从外部引入土壤的DOM的研究还较     

基于傅里叶变换离子回旋共振质谱测定的土壤溶解性有机质研究进展

溶解性有机质(DOM)是土壤溶液中的一种常见组分,对生物地球化学和碳循环过程起着重要作用。然而由于组成复杂且难以分离,多数研究只能提供不同官能团信息以及一些分类数据,对该类化合物的组成研究非常薄弱。电喷雾电离源(ESI)结合傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)具有超高质量分辨能力,近年来开始应用于土壤DOM分析领域。本文概述了(ESI)FT-ICR-MS高分辨率质谱检测特性,并重点阐述了依托该技术测定的土壤DOM在不同土地利用方式、土层深度和土壤温度下的组成和特征。在此基础上,指出了目前研究中(ESI)FT-ICR-MS技术存在的局限性,并提出了有待于进一步研究的一些问题。     

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展

鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。     

土壤吸附重金属的影响因素研究现状及展望

重金属元素在土壤中的吸附特征是重金属污染研究的重点之一。重金属元素在土壤中的吸附反应极为复杂,受多方面因素的影响。土壤对重金属的吸持依赖于土壤的类型、物理化学性质,如土壤的矿物特性,有机组成,土壤溶液的组成和pH,也与重金属离子本身的特征,外加阴阳离子、人工有机和无机络合剂有关。在今后的土壤吸附研究中应该结合形态分析和放射性同位素示踪的方法,并加强对根际土壤这一新领域的研究。     

土壤溶解性有机质分子特征对不同来源有机肥分解的响应

从有机肥料中提取的溶解性有机质（DOM）可为不同的商业有机肥料的潜在应用提供新的见解。选用四种不同来源有机肥（生物质炭肥,WSB;羊粪有机肥,SM;海藻有机肥,SW;虾肽有机肥,SP）与昌化矿区周边土壤为研究材料,进行为期三个月的培养试验,采用多元光谱分析研究土壤DOM分子特征对有机肥分解的响应。与对照组相比,在培养过程中添加四种有机肥均增加土壤DOM的含量,WSB处理增加量最低,SW处理增加最高。激发发射矩阵结合平行因子分析 (EEM-PARAFAC) 表明培养过程中添加WSB提高了土壤DOM中类胡敏酸组分,减少了类富里酸组分;添加SM、SW和SP在0~45 d内降低了土壤DOM中微生物转化的类胡敏酸组分的比例而提高类富里酸组分,在45~90 d内增加难降解的类胡敏酸组分的比例。二维红外相关分析 ( 2D-FTIR-COS) 表明CK和SP处理中土壤DOM的芳香性或羧酸碳优先对分解时间发生响应;而添加WSB、SW和SM处理组中土壤DOM的烯烃或多糖类碳优先对分解时间发生响应;添加WSB和SP处理土壤提取液中也出现了Si-O-Al等土壤纳米矿物类官能团响应信号。碳近边X射线吸收精细结构 (C 1s NEXAFS) 分析结果表明：培养结束后,与未添加有机肥处理相比,WSB处理提高土壤DOM中含氧脂肪族碳组分比例,而减少芳香与酚类碳比例;SW处理主要增加了芳香碳、羰基碳的比例,而减少了脂族碳和氧烷基碳含量;SM、SP处理增加了酚类碳、芳香碳以及脂族碳比例,减少了羧基碳、氧烷基碳和羰基碳比例。本研究结果可增强对不同来源有机肥分解影响土壤DOM分子特征的了解,对于评估土壤中施用商品有机肥料的生态环境效应至关重要。     

土壤中溶解性有机物及其影响因素研究进展

溶解性有机物(DOM)是陆地生态系统中极为活跃的有机组分,是土壤圈层与相关圈层(如生物圈、大气圈、水圈和岩石圈等)发生物质交换的重要形式。它不但是土壤微生物最重要的能量与物质来源,影响微生物的新陈代谢,而且对土壤营养元素(如C,N,P)和污染物的化学活性与生物活性也有直接影响。因此,土壤中溶解性有机物的消长动态已成为当前农业生态学领域的研究焦点问题之一。本文综述了土壤中溶解性有机物的迁移转化规律和主要影响因素,并指出未来的研究重点应在以下几个方面:(1)土壤有机质性质对DOM释放的影响。(2)有机质对DOM数量和质量的影响(3)生物和物理化学因素对土壤中DOM吸附和解吸的影响(4)DOC、DON和DOP迁移转化的差异。     

四种典型重金属污染对土壤吸附磷的影响

以空白土壤和人工制备的不同浓度铜、砷、镉和铅污染土壤为对象,研究了在不同pH值、温度和柠檬酸浓度条件下重金属污染对土壤吸附磷的影响,并对其进行了相关过程的等温和吸附动力学的机理分析。研究结果表明,空白土壤和As污染土壤吸附磷的等温吸附过程符合Temkin方程,Cu、Pb、Cd污染土壤吸附磷的等温吸附过程符合Freundlich方程,空白土壤和重金属污染土壤吸附磷的动力学过程均符合Elovich方程;重金属污染对土壤吸附磷有一定的抑制作用,抑制程度与污染物浓度呈现显著的正相关,且随外在环境因子的改变而不同。当重金属元素铜、铅、砷、镉的含量分别为200、80、25、0.8 mg kg^-1时:pH值为5时,重金属对土壤吸附磷抑制作用最小,土壤吸附磷量分别降低了30.18%、13.54%、30.74%、37.23%,其抑制作用程度为:Cd> As> Cu> Pb;土壤吸附磷量与温度呈现显著的正相关,温度变化为25~45℃时,土壤对磷的吸附量分别增大了17.14%~28.83%、6.72%~16.05%、8.68%~9.13%、10.30%~23.45%,同一条件下重金属对土壤吸附磷抑制作用程度为Cu> Cd> As> Pb;重金属污染土壤吸附磷量与柠檬酸浓度成负相关,柠檬酸浓度为50 mg L^-1时,土壤吸附磷量分别降低了19.87%、21.94%、23.18%、24.84%,相同柠檬酸浓度下其抑制作用程度为Cd> As> Pb> Cu。     

土壤中颗粒状有机质对重金属的吸附作用

为了解土壤颗粒状有机质(POM)对重金属富集机理,用室内分析方法研究了土壤POM对Cu、Cd、Co、Pb、Ni和Zn等6种常见重金属的吸附作用。研究表明,土壤中颗粒状有机质(POM)对重金属有较高的吸附潜力,吸附过程是一个快速反应,在100分钟内可接近平衡。POM对重金属的吸附强度随pH的变化而变化,在pH5￣7范围达到较高水平,pH<5和pH>8均可降低POM对这些重金属的吸附;POM对重金属的吸附明显高于相同粒径的矿物质,也高于或接近于细土(<0.053mm)。重金属元素共存时,POM对重金属的吸附强度由大而小顺次为Cu>Pb>Cd>Cr>Co>Zn>Ni。移去土壤颗粒态有机质将显著降低土壤对重金属的吸附,增加土壤重金属的淋失风险。POM对重金属的强吸附性能可能是土壤中POM重金属富集的主要机理之一。     

可溶性有机碳在典型土壤上的吸附行为及机理

定量分析可溶性有机碳(DOC)在不同土壤上的吸附行为可为DOC在不同地区土壤中的去向及污染风险评估提供理论基础。本研究以河南潮土(包括砂质、壤质和黏质3种质地)、江苏黄泥土、江西红黏土和海南砖红壤等典型土壤为吸附介质,采用一次平衡法比较了DOC在不同土壤中的吸附容量及平衡液中DOC的结构变化。结果表明,供试土壤对DOC的吸附可用修正的Langmuir模型拟合。最大吸附量(Q_(max))从高到低依次为红黏土(2 892.67 mg/kg)、砖红壤(1 969.77 mg/kg)、黏质潮土(1 803.03 mg/kg)、黄泥土(1 003.84 mg/kg)、壤质潮土(989.31 mg/kg)和砂质潮土(441.18 mg/kg)。黄泥土的亲和系数(k)最大(2.53×10~(–3)),其次为砖红壤、红黏土和3种潮土。吸附后,除砂质潮土和壤质潮土外,其他土壤平衡液的芳香性均降低。相关性分析表明无定形氧化铝显著影响了Q_(max),而氧化铁的形态(无定形、络合态和低结晶态)决定了k值大小。红黏土、砖红壤和黄泥土更容易吸附DOC中的芳香族成分,主要吸附机制可能为配位体交换;砂质潮土和壤质潮土主要为阳离子架桥,而黏质潮土同时存在这两种吸附机制。     

有机质在土壤重金属污染治理中的应用

根据对土壤重金属污染的严重性和目前国内外对此治理方法的分析，提出有必要在较大污染面积的土壤上实行有机质改良；还阐述了有机质对重金属污染净化作用的主要机制及调控措施。有机质改良法兼顾了经济效益、环境效益及社会效益三者的统一，是土壤重金属污染治理的一个最佳方向之一。     

重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系分析

重金属污染农田土壤经修复后,是否达到了预期的目标,是否可以复垦为农田,生产的农作物是否达到了安全水平,这些问题均需要通过对修复后的效果进行评价来给出明确的答复。然而,目前,有关重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系方面的研究还很少。从污染农田土壤修复效果评价的实际需求出发,本着全面性、客观性、易测性、可评性的原则,提出了一套推荐评价指标体系,并给出了各指标的分析方法及评价标准,以期为重金属污染农田土壤修复效果评价体系的建立及土壤修复标准的制定等提供参考依据。     

水溶性有机质对金霉素在猪粪中吸附-解吸附行为的影响

选择来自猪粪和稻草的水溶性有机质（DOM）,用室内模拟试验方法研究了我国常用抗生素金霉素（CTC）在受到内源和外源DOM作用下在猪粪中的吸附和解吸附行为。研究表明,金霉素能被猪粪便快速吸附,等温线呈非线性,用Freundlich方程可以很好地拟合吸附数据;添加DOM能抑制猪粪对CTC的吸附,其能力大小与加入的DOM种类有关,其中内源性猪粪DOM的解吸附效果明显大于外源性稻草DOM;形成阳离子复合体和加入DOM的性质可能是抑制CTC在猪粪便上吸附的主要机制。     

溶解性有机质对镉在蔬菜中累积的影响

在赤红土中施用溶解性有机质（ＤＯＭ）——稻秆ＤＯＭ（稻秆发酵液中的有机质）后，生长在该土壤上的蔬菜体内镉含量，较不施稻秆ＤＯＭ的显著增加，加重了对蔬菜的危害程度