溶解性有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化及其對有機(jī)物吸附解吸的影響.pdf

1、溶解性有機(jī)質(zhì)(dissolvedorganicmatter,DOM)，亦稱水溶性有機(jī)質(zhì)，主要是指能夠溶解于水、酸或堿溶液中的有機(jī)質(zhì)，如天然水中的有機(jī)質(zhì)、土壤溶液中的有機(jī)質(zhì)、土壤和有機(jī)肥中能被水、酸或堿等浸提的有機(jī)質(zhì)。其操作上定義為能通過0.45μm膜的有機(jī)質(zhì)。由于其水溶性特點(diǎn)，DOM被認(rèn)為是陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)中一種重要的、非常活躍的化學(xué)組分，是土壤圈與相關(guān)圈層物質(zhì)交換的重要形式，影響著成土過程和營養(yǎng)物質(zhì)的輸送，以及有機(jī)污染物質(zhì)的

2、環(huán)境行為特性(如毒性、遷移轉(zhuǎn)化特性以及生物可降解性等)。隨著人們對有機(jī)污染關(guān)注程度的加深，DOM對有機(jī)物環(huán)境行為的影響研究日益成為土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。本文以有機(jī)物料(水稻秸稈)為DOM來源，研究了其腐解過程中DOM的動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)，采用完全混合法定量地研究了各腐解階段DOM]寸除草劑(芐嘧磺隆,BSM)和多環(huán)芳烴(芘,PYR)在土壤中吸附解吸行為的影響，并探討了影響機(jī)理。得到以下主要結(jié)論： (1)采用化學(xué)分

3、析、XAD-8樹脂分組等方法研究了水稻秸稈分解過程中產(chǎn)生DOM的組成性質(zhì)變化特征。結(jié)果表明，有機(jī)物料分解期間溶出DOM的含量與化學(xué)組成是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。在有機(jī)物料分解的初期階段，有機(jī)物料自身溶出的水溶性物質(zhì)等是DOM的主要來源，此時(shí)DOM組成以碳水化合物和有機(jī)酸為主，表現(xiàn)出較強(qiáng)的親水性。隨著秸稈進(jìn)一步腐解，半纖維素、纖維素的分解產(chǎn)物成為DOM的主要來源，此時(shí)DOM組成主要是分子量大、芳香性較強(qiáng)的物質(zhì)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的疏水性。秸稈分解91

4、天后，DOC、DON、水溶性糖、溶解性酚酸都趨于穩(wěn)定，但DOM各組分的含量仍處于變化中。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，不同指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性，其中溶解性碳與溶解性酚酸、胡敏酸(HA)呈顯著正相關(guān)，與富里酸(FA)呈顯著負(fù)相關(guān)，溶解性糖與親水組分呈正相關(guān)，溶解性酚酸與胡敏酸呈極顯著正相關(guān)，胡敏酸與疏水組分、富里酸與親水組分分別呈極顯著正相關(guān)。 (2)采用特征波段掃描和紅外光譜分析研究了DOM的光學(xué)性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)特征的變化，結(jié)構(gòu)表明，隨著

5、秸稈腐解的不斷進(jìn)行，提取的DOM其△logK先上升后下降，而A280值、A254值和E4/E6升高，表明DOM氧化程度和芳香性增強(qiáng)，脂族性降低，分子結(jié)構(gòu)向復(fù)雜化方向轉(zhuǎn)變，分子量增大。DOM的羧基、羰基和酚羥基含量增加，甲氧基和醇羥基含量降低，富含酸性解離基的暗色高分子在不斷生成。同時(shí)，DOM中可提取的HA比例(PQ)上升，F(xiàn)A的最初形成速度大于HA，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長，F(xiàn)A轉(zhuǎn)化為HA。從紅外光譜可見，不同階段得到的DOM本身含有的官能團(tuán)組

6、成是相似的。主要包括：甲基、亞甲基、次甲基、羥基、羧基、酰胺基和苯環(huán)等；化合物的組成主要為：碳水化合物、糖類、脂肪族有機(jī)酸、芳香族有機(jī)酸、醇類、酰胺化合物和酚類化合物。 (3)BSM和PYR的吸附.解吸作用存在兩段行為，即快速吸附.解吸階段和慢速吸附-解吸階段，8h內(nèi)能基本達(dá)到吸附-解吸平衡。同時(shí)，線性方程和Freundilch方程能很好地描述BSM和PYR在土壤中的吸附解吸行為，BSM和PYR存在解吸遲滯現(xiàn)象，解吸并不完全是吸

7、附的可逆過程，這二者存在不同的機(jī)制。 (4)DOM的加入抑制了土壤對BSM和PYR吸附作用，卻促進(jìn)了BSM和PYR的解吸。但不同階段DOM產(chǎn)生的抑制和促進(jìn)效應(yīng)不一樣，各階段的DOM之間所產(chǎn)生的抑制和促進(jìn)效應(yīng)存在顯著差異(p＜0.05)?？傮w上，DOM對BSM抑制或促進(jìn)效應(yīng)均隨著秸稈腐解時(shí)間的延長而減弱；而DOM對PYR抑制或促進(jìn)效應(yīng)均隨著秸稈腐解時(shí)間的延長而增強(qiáng)，這種效應(yīng)是多種因素共同作用的結(jié)果，其中親水組分-疏水組分和富里酸-