土壤胡敏素的結(jié)構(gòu)特征及其對多環(huán)芳烴（菲）吸附、解吸機(jī)理的研究.pdf

1、土壤腐殖物質(zhì)一直是土壤學(xué)和環(huán)境學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。腐殖物質(zhì)是土壤中所特有的一類有機(jī)物，它包括胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM)。土壤胡敏素又是土壤腐殖物質(zhì)中的重要組成部分，且在任何pH條件的水溶液中都是不溶的。雖然胡敏素占土壤腐殖物質(zhì)總量的50-80％，但目前對胡敏素的研究資料較少，主要是因?yàn)樗^難提取、純化和溶解，所以阻礙了我們對其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)方面的研究。 近年來土壤有機(jī)污染的嚴(yán)重性已經(jīng)越來越引起人們的重視，特別是

2、多環(huán)芳烴類有機(jī)污染物。關(guān)于土壤與有機(jī)污染物之間的相互作用，人們已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。目前普遍認(rèn)為是土壤中的有機(jī)質(zhì)組分對有機(jī)污染物起主要作用，而且還指出土壤胡敏素對疏水性有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、生物有效性及最終的環(huán)境歸屬起關(guān)鍵性的作用。本論文主要比較不同利用方式(桑園、水杉、水田)下黃泥土和東北吉林的水田黑土間的理化特性。分別采用HF-HC1和酸性DMSO兩種方法提取土壤中的胡敏素樣品，并且比較他們之間的元素組成及結(jié)構(gòu)特征上的差異

3、，同時研究了不同胡敏素對多環(huán)芳烴類有機(jī)污染物菲之間的吸附特征和不同解吸劑對解吸過程產(chǎn)生的影響。從結(jié)構(gòu)特征上探討吸附與解吸作用的機(jī)理，借以為預(yù)測有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化及在環(huán)境介質(zhì)中的歸屬，對人類及環(huán)境潛在危害性的評價和污染土壤的補(bǔ)救方法等提供進(jìn)一步的理論依據(jù)。主要結(jié)論如下： 土壤常規(guī)理化性狀的分析表明，不同利用方式對黃泥土的基本理化性狀造成一定的影響。其中，土壤的酸度值和顆粒組成變化不大，但碳、氮含量的變化顯著，桑園土的總

4、碳、總氮的含量則高于水杉、水田土中的相應(yīng)含量。此外采用元素分析、FTIR、CP／MAS-<'13>C-NMR等多種分析手段對不同胡敏素和不同方法提取的胡敏素的組成和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了定性和定量的比較。結(jié)果表明十年時間的不同利用方式對腐殖物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的影響不明顯，提取胡敏素的碳含量約占腐殖物質(zhì)總碳含量的60-70％左右，經(jīng)HF-HC1處理可獲得83-86％左右的胡敏素，而酸性DMSO的提取量只有14-16％左右。同時DMSO法與HF-HC1

5、法提取的胡敏素比較發(fā)現(xiàn)，前者具有較高的H/C比和較高的氫飽和度，而且DMSO-humin中含有較多的脂肪族類物質(zhì)，而HF-humin中相對則含有較多的芳香族類不飽和物質(zhì)，CP/MAs-<'13>C—NMR圖譜也證實(shí)了胡敏素中含有脂肪族和芳香族碳。 不同胡敏素對菲的吸附等溫線的趨勢基本相同，在低濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)線性吸附，并且隨著液相中平衡濃度的升高，吸附曲線的非線性增強(qiáng)，均出現(xiàn)了明顯的非線性吸附過程。將供試土壤胡敏素的吸附等溫線用Freu

6、ndlich模型進(jìn)行擬合，相關(guān)系數(shù)均在0.96以上，說明該吸附主要是以多分子層吸附為主。其中黑土胡敏素的N值最低為0.832，而且有機(jī)碳?xì)w一化系數(shù)/koc值幾乎是其它供試胡敏素的兩倍；桑園、水杉和水田之間的差別不明顯。并且提出了雙模式吸附模型(DMSO)或是雙區(qū)位反應(yīng)模型(DRDM)，該模型提出了土壤腐殖物質(zhì)的異質(zhì)性(溶解相、孔隙填充相)可能是引起有機(jī)污染物非線性吸附的主要原因。 本論文著重研究了解吸過程中的滯后現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因和無

7、機(jī)、有機(jī)解吸劑對解吸過程所產(chǎn)生的影響。結(jié)果指出有機(jī)溶劑對菲的解吸量(0.03-30％)幾乎是無機(jī)溶劑解吸量(O.02-16％)的兩倍，而且在菲濃度較低時，吸附上的菲難以解吸，但隨著菲吸附量的增加其解吸量也隨之而增加。并推測產(chǎn)生滯后現(xiàn)象的主要原因可能是與吸附劑本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成有關(guān)，CPMAs-<'13>C-NMR也表明了胡敏素中含有較多的脂肪族和芳香族碳，在這些結(jié)構(gòu)中存在著一些網(wǎng)狀的和疏水性的微孔隙結(jié)構(gòu)(掃描電鏡的結(jié)果證實(shí)了胡敏素中孔隙