水铁矿对土壤溶解性有机质的吸附固持作用

基于水解法将氯化铁和氢氧化钠合成了一种水铁矿,通过不同浓度水铁矿与土壤溶解性有机质(DOM)的混合避光培养实验,研究了水铁矿对土壤DOM的吸附固持作用。结果表明:在水铁矿浓度为10~30 g·L^(-1)范围内,水铁矿对土壤DOM的吸附能力与其浓度呈正相关。随着培养时间的延长,DOM的光谱斜率(S_(275-295))显著降低,表明水铁矿优先吸附土壤DOM中的大分子芳香族化合物。三维荧光光谱耦合平行因子模型(EEM-PARAFAC)分析表明,土壤DOM包含类腐殖质组分(C1)(Ex/Em=240/410)、类色氨酸组分(C2)[Ex/Em=290(240)/350]及类酪氨酸组分(C3)(Ex/Em=270/300)3种荧光组分。3种组分荧光强度均随着培养时间延长呈现明显降低趋势,且类腐殖质组分的下降最为明显。被水铁矿吸附后,土壤DOM的腐殖化指数(HIX)显著降低且生物源指数(BIX)明显升高,表明随着吸附作用的进行,土壤DOM的腐殖质组分相对占比下降,而自生源组分相对占比上升。研究表明,水铁矿对土壤DOM有显著的吸附固持作用,且对大分子腐殖质物质吸附作用强于对小分子类蛋白组分,水铁矿对土壤DOM分子的固持作用能够提高土壤有机质的生物可利用度,改善土壤环境。

光老化聚苯乙烯对河口内源溶解性有机质生成和转化的影响

微塑料(MPs)向水体环境释放有机质影响有机碳库引起了广泛关注,但MPs如何影响水体内源溶解性有机质(DOM)的生成和转化仍不清晰.本研究通过聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)与河口原水样的共培养实验研究了MPs对浮游藻类生产和微生物转化DOM的影响.结果表明,PS-MPs能够抑制浮游藻类的生长,培养42 d时PS-MPs对叶绿素a的抑制率达到了67.3%,光老化过程能够增强PS-MPs对叶绿素a的抑制作用.PS-MPs可以通过释放有机质使水中溶解性有机碳(DOC)浓度升高,42d时光照PS-MPs处理组DOC浓度为48.2 mg·L^(-1),显著高于空白光照对照组(16.4 mg·L^(-1)).紫外-可见吸收光谱结果表明,与对照组相比,PS-MPs处理组DOM吸收系数显著增加,分子芳香性降低.三维荧光光谱耦合平行因子分析(EEM-PARAFAC)解析出3类DOM荧光组分:陆源类腐殖质C1组分(λ_(Ex)/λ_(Em)=255(310)nm/444 nm)、微生物源类腐殖质C2组分(λ_(Ex)/λ_(Em)=240(290)nm/354 nm)和自生源类蛋白C3组分(λ_(Ex)/λ_(Em)=265 nm/334 nm).在光照培养42 d时,PS-MPs处理组DOM总荧光强度(1.36R.U.)显著高于空白对照组(0.725 R.U.),荧光强度的增加主要来源于类腐殖质C1组分荧光强度的增加,但光老化PS-MPs处理组DOM荧光强度与对照组相比无显著变化.水体微生物16S rRNA高通量测序结果表明,PS-MPs存在时水体变形菌属等专性厌氧异养微生物丰度增加,蓝细菌等产氧性原核微生物丰度下降.本研究结果对于准确评估MPs污染对水体有机碳库的影响有一定的指示意义.

滇池流域表层沉积物溶解性有机质分布特征及其环境意义

以滇池流域表层沉积物为研究对象,利用碳氮同位素和光谱学等分析方法探究滇池流域表层沉积物的理化性质及溶解性有机质(DOM)组成特征.结果表明:滇池湖中心表层沉积物中溶解态有机碳(DOC)含量明显高于湖岸带与河流,说明滇池表层沉积物DOC主要来源于湖中本地有机碳的积累;δ^(13)C同位素结果证实滇池沉积物DOC主要为自生源.紫外-可见吸收光谱结果表明滇池表层沉积物中有色溶解性有机质(CDOM)的含量呈现出从湖中心向湖岸带和河流逐渐递减的趋势,但是湖中心表层沉积物CDOM分子的芳香性和分子量低于河流与湖岸带,说明浮游植物初级生产是滇池流域表层沉积物有机质的重要来源.三维荧光光谱耦合平行因子分析(EEM-PARAFAC)模型解析出滇池流域表层沉积物DOM 3种荧光组分:自生源类腐殖质组分C1(Ex/Em=240/414 nm),类蛋白组分C2(Ex/Em=270/320 nm)和陆源类腐殖质组分C3(Ex/Em=270/506 nm).受人为活动干扰大的滇池东部位点DOM荧光强度显著高于西部湖滨带和河流位点.微生物活动来源类腐殖质C1组分在所有点位均占有较高的比例,说明滇池表层沉积物具有较高的微生物活性.综上,富营养化引起浮游植物的初级生产是滇池湖中表层沉积物DOC的主要来源,强烈的微生物活动和外源人为活动能够增强滇池表层沉积物DOM的积累和转化.滇池表层沉积物较高浓度的碳、氮和磷等生源要素可以通过沉积物再悬浮释放到上覆水中,造成水体的二次污染.研究结果可为滇池水环境保护与治理提供基础数据.