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土壤溶解性有机质对有机污染物(菲)光解的影响【字数:10126】

2024-02-24 16:18编辑: www.jxszl.com景先生毕设
随着工业化进度的发展,土壤有机污染成为土壤修复治理面临的巨大挑战。光解作为一种重要的,环保、高效的污染物修复途径,研究影响光解的因素是万分必要的。可溶性有机质(DOM)在土壤中的含量虽少,但由于其结构复杂,具有多种官能团,使得化学性质极为活泼,因此会必然作用于土壤有机污染物的光降解行为,但其机制尚不明确。为了进一步研究土壤DOM对有机污染物光解的影响情况,本课题选取菲作为模型化合物,提取不同来源的溶解性有机质进行菲的光解实验。试验数据显示,土壤DOM对菲光解反应有抑制作用,根据紫外—可见吸收光谱分析,来源不同的溶解性有机质其结构组成等不同,所以对菲的光解效用不同,效应机制需更深入地探究分析。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 文献综述2~4
1. 1 DOM的定义2
1. 2 DOM的来源2
1. 3 DOM的结构与特性2
1. 4 DOM的光降解3
1. 5 土壤DOM对有机污染物环境行为影响的研究进展3
1. 6 研究思路及内容4
1. 7技术路线4
2 不同来源溶解性有机质对有机污染物(菲)光解的影响研究4~9
2.1 材料与方法 5
2.1.1供试材料5
2.1.2实验仪器5
2.1.3实验方法5
2.1.3.1土壤腐殖质的分离提取 5
2.1.3.2水溶性有机质的提取5
2.1.3.3光解实验5
2.2 结果与分析5~9
2.2.1光解测定5
2.2.2不同来源的 DOM紫外—可见光谱分析8
3 结论9
致谢10
参考文献11
土壤溶解性有机质对有机污染物(菲)光解的影响
引言
引言
对于土壤有机污染物来说,土壤是生态系统中的一大有害物质累积库,土壤腐殖质结构复杂,不同来源的土壤腐殖质化学结构不同,导致对土壤有机污染物的归趋产生不同的效应。其中,土壤溶解性有机质具有羧基、 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥ 
羟基、羰基、及甲氧基等活性基团[1],含有结构和分子量不同的有机物,是一种极为活跃的有机组分[2]。大量试验探究表明,土壤DOM结构特殊,具有吸光特性,既能诱导水中的氧产生自由基,氧化分解环境中的有机污染物,促使其减少;同时DOM本身也能进行光解反应,与有机污染物争夺光,抑制其光解,因此土壤DOM对土壤中可发生光化学反应的有机污染物存在较强的效应,且不同的土壤DOM对土壤污染物的效应相异。
目前,对于研究土壤DOM对有机污染物光解的影响机制尚且不足,研究方式有待完善,所得的结论尚未构成系统理论。所以,今后更须拓宽研究领域,深入探究,使该领域的研究趋向全面、系统,找到成熟的研究方法,在不久的将来能够合理有效的运用到实际的污染物修复治理当中。
1 文献综述
1.1 DOM的定义
凡能溶化于水、酸性及碱性溶液之一的有机化合物被称为溶解性有机质(DOM),一般认为能过0.45μm孔径滤膜的有机质即为DOM[3]。
1.2 DOM的来源
目前,对DOM来源的研究大致驻足在丛林、土环境、及水体生态系统这三大领域。来源不同的DOM的元素组成、结构、性质等不同,进而对污染物的降解会产生不同的效应。
土壤DOM一部分来自土壤本身,另一部分从外界获取,通过施肥、秸秆堆肥、植物凋落物或者城市污泥等经淋溶进入土壤成为土壤溶解性有机质。唐东民等认为土壤DOM的由来通常有新近凋谢物、土壤腐殖物质、根系排泄物及残根腐殖化、外加有机物料和土壤生物代谢产物,而哪一类作为主要来源有待进一步的研究分析[4]。
丛林生态系统中的DOM在数十年的研究历程里,对其来源有很多推论及猜想,一方面认为来自有机质的腐殖化过程,也发现凋落物中有含量很高的溶解性有机质,同时微生物代谢产物也是一个潜在的源,综合而言,可认为丛林DOM一般来源于新近凋谢物及土壤腐殖质,另外,根际排泄物、降水冲淋等作为其重要而非主要来源[5]。
水体生态系统中的DOM一般来自三方面,其一来自土壤源,主要为陆地生态系统中动植物残体经过腐殖化过程产生的腐殖质滞留在土壤表面,由降雨等方式随地表径流汇入水生态系统中成为水体DOM;其二源于水体本身,水体经过复杂的物理、化学反应或微生物作用,产生一些分子量较小的有机质;其三源自人类社会产生的有机物等。
1.3 DOM的结构与特性
溶解性有机质在自然界中普遍存在,结构极为复杂,相对分子质量从几千到几十万不等,由碳、氢、氧、氮及少量的磷、硫元素组成[7]。来源及形成的环境不一样,导致其化学结构也存在差异[8]。代静玉等通过在三类不同土壤耕作条件下DOM、FA、HA的分析比较,并经化学分析、测定红外光谱、核磁共振,总结认为DOM主要以Cm(H2O)n为组成成分,少量含苯环的有机化合物 [9]。溶解性有机质是一种复杂且化学性质多样的混合物,有研究者根据其某些特性将其成分分组研究,但无法做到对其组分逐个分离测定。秦淑平采用不同的分组方式,根据测定结果分析认为土壤利用方式的不同导致DOM的亲疏水性会发生相应变化,DOM各组分的差异性比较显著,亲水性组分(HIM)在土壤中占比较大,疏水碱性组分(HOB)的含量最少。亲水性组分中有大量的碳水化合物,所以也就使得DOM中的碳氢饱和度高;含有较多氨基酸等物质的中性疏水组分(HON)一般以长链烷烃为主;疏水酸性组分(HOA)中含有较多的羧基,结构特征与富里酸相似,但相对而言碳水化合物比较多[10];酸不溶组分(AIM)通常以酚类及腐殖质化合的碳水化合物为组成成分[10]。通过对DOM组成结构的研究发现,DOM碳氢饱和度高,主要是以Cm(H2O)n为主,同时含有少量的芳香族物质及烷基链烃类物质,从而决定了DOM具有非常活跃的化学性质,具有吸光特性,能够诱导水中的氧产生自由基,进而降解环境中的污染物,改变其生物有效性。
1.4 DOM的光降解
溶解性有机质结构复杂,其中含有许多生色团,能够吸收太阳光而发生光解。溶解性有机质普遍存在于环境中,但大多难被植物等直接吸收利用,而DOM的光降解反应可通过吸收光诱导产生具有氧化性的自由基,与自身反应形成活性物质被生物所利用。DOM的光降解途径可分为直接与间接两种,直接光解就是DOM自身接受光能,从稳定的基态跃迁至激发态,键断裂、重组成新的小分子物质;间接光解即其本身在光诱导产生的自由基等活性中间体的作用下,发生光化学反应,生成小分子物质[6]。实际上,这两种光解途径没有明确的界限,DOM的自光解反应是直接光解与间接光解反应相互影响、相互促进的结果。范晓明等人研究水体中DOM的光解影响因素时,对光照时间、光照强度、盐度、溶液pH、溶解氧等因素分别进行了实验研究[11],发现在黑暗条件,DOM几乎不进行光解,在氙灯光照情况下,DOM的光解过程遵循一级动力学法则,且相异盐浓度下光解速率差别较大,盐度越高,其光降解速率就越快。另外,研究表明光降解过程受温度影响甚微,而光解速度与光强及溶液pH成正相关,氧气是DOM光解途径中的关键要素,在空气饱和条件下,随着光解的进行,氧气浓度不断减少,逐渐抑制间接光解的发生,后期的光解主要为直接光解,因此前期的光解速率大于后期;在空气平衡的条件下,由于不存在氧气被消耗的问题,氧气含量不变,所以光解反应基本不受影响,进而,在光解初始阶段,两种环境中的光解速度不相上下,但到了后期,空气平衡状态下的光解速度大于空气饱和状态下的速度[11]。

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