富里酸和Ca^(2+)共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导生成次生高铁矿物的影响

为揭示富里酸和Ca^(2+)共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化酸性矿山废水(AMD)中的Fe^(2+)和形成次生高铁矿物的影响,分析了pH、Fe^(2+)氧化率、铁沉淀率以及次生高铁矿物矿相、基团等相关指标。结果表明,Ca^(2+)确实具有提高嗜酸性氧化亚铁硫杆菌氧化Fe^(2+)的能力。低质量浓度(0.2 g/L)的富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌活性的提高具有促进作用,高质量浓度(0.4 g/L)的富里酸具有抑制作用,而增加Ca^(2+)反过来能够减弱高浓度富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的抑制作用。对形成的次生高铁矿物进行X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)分析,结果表明高浓度富里酸促进了另一次生高铁矿物草黄铁矾的生成。

富里酸污染红黏土抗剪强度试验研究

通过在红黏土中掺入不同含量富里酸粉末制样,并对试样采用蒸馏水饱和浸泡,对浸泡龄期为7 d、14 d和28 d的试样进行直剪试验,分析不同富里酸掺入量和浸泡时间对红黏土试样抗剪强度的影响。试验结果表明,富里酸的掺入会降低土样的抗剪强度,土样的黏聚力随富里酸掺入量增加而提高,内摩擦角则随富里酸含量的增加而逐渐降低,相同富里酸掺入量下,浸泡时间越长,黏聚力越大,内摩擦角则越小。富里酸分子的羧基、羟基、羰基、甲氧基等活性官能团与土体矿物表面形成吸附作用,使得富里酸包裹在土颗粒表面,对土颗粒间形成联结作用,从而影响土体的抗剪强度指标。

化肥有机肥配施对黑土团聚体稳定性及其富里酸结构的影响

为探讨化肥有机肥配施对黑土团聚体稳定性及其富里酸结构的影响,依托中国科学院海伦农业生态试验站2001年设置的长期定位试验,分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+15000 kg·hm-2有机肥(NPKM1)及化肥+22500 kg·hm-2有机肥(NPKM2)处理对土壤团聚体稳定性、团聚体富里酸结构及光学特性的影响。结果表明:(1)化肥有机肥配施显著提高了0~40 cm土层>0.25 mm团聚体分布比例,增强了土壤团聚体稳定性;与CK相比,NPKM1和NPKM2处理的0~20 cm土层>0.25 mm团聚体分布比例分别增加6.2%~26.3%和8.4%~50.2%。(2)土壤各粒径团聚体富里酸包含类富里酸、类胡敏酸和类蛋白质共3种荧光组分,化肥有机肥配施提高了类富里酸、类胡敏酸组分荧光强度及百分比和类蛋白质组分荧光强度,降低了类蛋白质组分荧光强度百分比;与CK相比,NPKM1和NPKM2处理>0.25 mm团聚体富里酸的类富里酸和类胡敏酸组分荧光强度分别提高7.0%~30.5%和12.8%~45.4%。同时土壤各粒径团聚体富里酸均受自生源和外生源共同作用的影响(FI(荧光指数)>1.4,0.8<BIX(自生源系数)<1.0),呈现强腐殖化和新近自生源特征(3.0<HIX(腐殖化指数)<6.0)。(3)土壤各粒径团聚体富里酸的SUVA 254、SUVA 280和E 4/E 6值随有机肥施用量增加而增加,芳香性增强,分子结构变简单。相关性分析表明,土壤团聚体富里酸荧光组分、芳香性(SUVA 254)、腐殖化程度(HIX、E 4/E 6)是影响团聚体稳定性的重要因素。因此,化肥有机肥配施通过增加团聚体富里酸荧光组分强度,提高团聚体芳香性和腐殖化程度,进而提高土壤团聚体稳定性。

富里酸改性FeMnNi-LDH对砷镉污染土壤的钝化修复

选用腐殖质活性组分富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出稳定层状FA@FeMnNi-LDH复合材料,并运用于As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染土壤的钝化修复.通过小白菜盆栽实验研究了在不同砷镉复合污染水平及不同初始土壤pH值条件下,复合材料对土壤As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的钝化效果、各形态含量变化及对小白菜根部和地上部As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)转运、富集系数的影响,并进行相关性分析.结果表明,FA@FeMnNi-LDH复合材料对As和Cd具有显著的同步钝化效果.当复合材料添加量由0%增加到1.0%,促进了土壤非专性吸附态和结晶铁铝氧化物结合态As向专性吸附态、无定型铁铝氧化物结合态和残渣态As转化,土壤可交换态Cd主要向残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd转化;土壤初始pH对As和Cd的钝化效果影响明显,酸性和中性土壤的pH分别增加了1.65和0.64个pH单位,土壤有效态As的降低率分别达到69.74%和63.31%,有效态Cd的降低率分别为60.25%和61.78%;小白菜的鲜重和株高随复合材料添加量的增加而提高,并且复合材料添加量的增加降低了小白菜各部位对As和Cd的转运和富集系数,使小白菜地上部As、Cd的浓度均低于国家食品安全标准限值.相关性分析显示,非专性吸附态As、可交换态Cd与土壤pH值呈极显著负相关性,残渣态As和Cd与土壤pH呈现极显著正相关,小白菜地上部分和根部中As和Cd的含量与土壤残渣态As和Cd呈极显著负相关关系.FA@FeMnNi-LDH复合材料能提高土壤pH值,促进土壤As和Cd向残渣态的转化,从而降低土壤As和Cd生物有效性和在小白菜植株中的累积,为土壤中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染的同步修复提供了新的参考.

富里酸对聚乙烯微塑料污染土壤水分入渗过程的影响

为研究富里酸对聚乙烯污染土壤水分入渗过程的影响,本研究通过土柱一维垂直入渗试验,分别在含有质量比为0.1%、1%和3%荧光染色聚乙烯污染的土壤中添加0.3%的富里酸进行探究。结果表明:与空白土壤相比,0.1%、1%聚乙烯均减少土壤表面孔状结构和粗糙度,抑制土壤水分入渗速率,减小土壤饱和导水率,3%聚乙烯增加土壤表面孔状结构和粗糙度,降低入渗速率和饱和导水率;施加0.3%富里酸后,0.1%、1%和3%聚乙烯污染土壤表面孔状结构增多,粗糙度增大,水分入渗速率降低,饱和导水率随聚乙烯含量增大而增大,但较不施加富里酸前的饱和导水率分别下降48.75%、32.01%和3.64%;添加0.3%富里酸,可使聚乙烯微塑料在土壤中垂直向下的迁移速度分别提高33.33%、37.50%和38.33%。研究表明,富里酸增加了聚乙烯污染土壤的孔状结构和粗糙度,降低了聚乙烯污染土壤的水分入渗速率和饱和导水率,同时提高了聚乙烯在土壤中垂直向下的迁移速度。

不同类型堆肥中腐殖酸与富里酸的光谱特性和分子量分布

以中药渣(HR)、小麦秸秆(WS)和稻壳(RH)为辅料工业化生产的鸡粪堆肥中的腐殖酸(HA)和富里酸(FA)为研究对象,系统对比分析了不同类型堆肥腐殖质(HSs)的光谱特性和分子量分布。结果表明,3类堆肥中HA的芳香性均高于FA,HR和RH堆肥中HA和FA的芳香化程度均高于WS堆肥。三维荧光区域体积积分结果显示,HA的类腐殖质含量(Ⅲ+Ⅴ,86%~91%)高于FA(56%~64%),而FA的类蛋白物质(Ⅰ+Ⅱ,28%~37%)远高于HA(5%~9%),表明HA具有更高的腐殖化程度和分子量特征;其次,RH和WS堆肥中FA分别含有更多的类富里酸和类腐殖酸,而HR堆肥中FA的类络氨酸组分更多。傅里叶红外光谱分析发现,FA比HA含有更多的酰胺和羧酸,其中HR、WS和RH堆肥中FA分别富含芳香族羧酸、酰胺和多糖结构。元素分析结果显示,与FA相比,堆肥HA具有较高的C/N比和较低的O/C比,表明HA具有更多的不饱和结构,而FA具有更多的含氧官能团。添加不同辅料的堆肥中,WS堆肥HSs的脂肪化程度最高。高效体积排阻色谱结果显示,HA比FA具有更宽的高分子量分布(>2×10^(4)Da),且HA的重均相对分子质量(M w)和数均相对分子质量(M n)分别为FA的2.7~3.1倍和1.5~1.6倍,表明HA含有更多的高分子量有机组分和更高的分子量。不同辅料添加对堆肥中HA和FA的分子量具有重要影响,HA和FA的M n均呈现HR>RH>WS的规律,表明中药渣添加鸡粪堆肥分子量最大,腐熟度最高。总体而言,不同类型堆肥HA和FA的组成和结构表现出一致的差异性,不同辅料添加对同类HA或FA组成和结构影响显著。

腐殖酸和富里酸对水相中双酚A光解的影响

为研究腐殖酸(HA)和富里酸(FA)对水相中双酚A(BPA)光解的影响,在紫外光照下,以BPA为研究对象,通过控制变量法分析了pH=8时,不同HA、FA浓度(2、10、25、50 mg/L)和不同环境pH值(5、8、10、11)对BPA光解的影响,光照后测定BPA光解速率的变化。结果表明,BPA在HA和FA溶液中的光解反应均符合准一级反应动力学特征。与BPA单独存在时的光解相比,不同浓度HA(2、10、25、50 mg/L)主要通过光屏蔽作用抑制BPA的光解;FA浓度小于等于10 mg/L时,主要通过光敏化作用产生·OH和^(1)O_( 2)促进光解,而当FA浓度大于25 mg/L时,由于光屏蔽作用的增强和光敏化作用的减弱,表现为抑制作用。HA和FA对BPA光解的作用还受到pH值的影响。在添加水平为2 mg/L时,HA在pH值5、8、10、11时均抑制BPA的光解,而FA则均表现为促进作用。最后利用GC-MS法鉴定了BPA的光解产物,发现HA或FA与BPA共存时检测出的光解产物与BPA单独存在时的光解产物相比,并未检测到新的光解产物种类。综合比较不同浓度、pH值的HA和FA对BPA光解速率的影响得出,本试验中pH=11时,2 mg/L FA促进BPA光解速率的效果最大。

富里酸(FA)对微囊藻毒素-LR(MC-LR)的光降解作用及环境影响因素分析

为研究自然水环境中溶解性有机质(DOM)对微囊藻毒素-LR(MC-LR)的光降解作用,选择DOM的主要光敏活性组分富里酸(FA)作为光敏剂,在模拟太阳光照射下,对比了不同质量浓度FA(2.5、5.0、7.5、10.0 mg/L)溶液中MC-LR的光降解规律和光降解产物,并探究了不同pH、光照度对FA光降解MC-LR的影响。结果表明:MC-LR能在去离子水中发生直接光降解反应,不同质量浓度的FA对MC-LR的光降解均有促进作用,其中,7.5 mg/L FA对MC-LR的光降解作用最强,180 min时降解率达52.65%;FA对MC-LR的光降解过程符合二级反应动力学方程,其光降解产物与在去离子水中直接光降解的产物相同;不同pH和光照度下,FA对MC-LR的光降解作用依次为pH 6>pH 7>pH 8>pH 9,39.8μmol/(s·m^(2))>56.9μmol/(s·m^(2))>22.8μmol/(s·m^(2))。研究表明,pH和光照度均会影响FA对MC-LR的光降解作用,其中,pH为6、光照度为39.8μmol/(s·m^(2))时,FA对MC-LR光降解作用最强。

地下水系统中富里酸-铁-砷的共沉淀行为

地下水系统中砷酸盐与Fe(Ⅲ)的共沉淀可以有效减少砷向水生环境的释放。有机质易参与Fe(Ⅲ)的沉淀过程,从而影响砷的固定,但目前对基于共沉淀反应的C-Fe-As耦合机制的认识还非常有限。选取富里酸(FA)为典型有机质,通过开展室内批试验,探讨不同Fe(Ⅲ)浓度和pH值条件下地下水系统中FA-Fe(Ⅲ)-As(Ⅴ)的共沉淀行为,并综合采用三维荧光光谱(3D-EEMs)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜与能谱分析(SEM-EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,揭示地下水系统中有机质-铁(氢)氧化物共沉淀(OFC)的固砷机理。结果表明:地下水系统中较高的Fe(Ⅲ)浓度促进水解共沉淀发生,有利于砷的固定及FA的组分分馏,FA中大分子量、强芳香性组分优先与水铁矿结合形成OFC;As(Ⅴ)通过占据OFC中类腐殖质组分与水铁矿的结合位点而被固定;地下水系统中较高的pH值抑制共沉淀发生,FA提高了Fe(Ⅲ)的溶解度,不利于砷的固定。该研究结果有助于深入理解地下水系统中砷与碳元素的地球化学循环过程,可为地下水砷污染的治理与防治提供理论基础。

富里酸对红黏土液塑限的影响及其微观机制

通过在红黏土中掺入不同含量的富里酸粉末和蒸馏水制样,并设计不同的浸泡时间,探讨了富里酸对红黏土液塑限的影响规律。试验结果表明,富里酸呈弱酸性,能够溶解土体矿物成分;浸泡时间一定后,土体液限随富里酸粉末与红黏土质量比的增加而减小,塑限先减小后增大;富里酸粉末与红黏土质量比一定时,土体液限随浸泡时间的增加先减小后增大,塑限先增大后减小。

富里酸对生物成因次生高铁矿物形成的影响

为揭示在富硫酸盐环境中富里酸对生物成因次生高铁矿物形成的影响,通过摇瓶试验,研究了嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)参与不同富里酸浓度,对次生高铁矿物合成体系中pH、Fe^(2+)氧化率、总铁(TFe)沉淀率,以及矿物矿相、官能团、形貌和元素组成的影响。结果表明:pH变化整体呈现先上升后下降的趋势。富里酸浓度0.2~0.4 g/L体系在72 h内Fe^(2+)完全氧化,富里酸浓度0.6~1.0 g/L体系在144 h后Fe^(2+)逐渐完全氧化,FA-0.2 g/L体系最高氧化速率(6.69 mmoL/L)是空白组(3.93 mmoL/L)的1.7倍,表明低浓度的富里酸能够促进Fe^(2+)的氧化,提高氧化速率,高浓度的富里酸对A.ferrooxidans活性具有抑制作用,使氧化率降低,Fe^(2+)最高氧化速率延迟。富里酸浓度低于0.4 g/L时,TFe沉淀率与空白组相近;富里酸浓度高于0.6 g/L时,TFe沉淀率比空白组有显著的提高,富里酸浓度的提高促进了Fe^(3+)的水解。随着富里酸浓度提高,次生高铁矿物主衍射峰强度逐渐增强,但其官能团未发生改变,在富里酸浓度0.6~1.0 g/L体系中可以通过SEM观察到施氏矿物且其含量逐渐增加,通过EDS分析,试验组K元素含量低于空白组,N和C元素高于空白组,表明富里酸浓度提高抑制黄钾铁矾的生成,有利于黄铵铁矾和施氏矿物的生成且次生高铁矿物对富里酸具有吸附作用。

富里酸诱导对三角褐指藻EPA合成积累的影响

探究不同富里酸质量浓度对三角褐指藻二十碳五烯酸(EPA)合成积累的影响。结果表明,在质量浓度20 mg/L富里酸诱导下,三角褐指藻EPA含量和产量均达到最大值,为19.81 g/100 g和738.91 mg/L,较无富里酸诱导EPA含量和产量分别提高1.12和1.50倍。外源富里酸作用提高了三角褐指藻胞内过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的酶活,使色素(叶绿素、类胡萝卜素)和总多酚抗氧化组分比例增加,活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平降低,整体抗氧化能力获得显著提升,有效阻抑EPA的氧化分解;富里酸作用同时还上调了EPA合成通路去饱和酶(Δ^(5)-FADS、Δ^(6)-FADS、Δ^(12)-FADS、Δ^(15)-FADS、Δ^(17)-FADS)和延长酶(Δ^(6)-ELOVL)等系列关键酶,使其上调表达量较无富里酸作用分别增加0.33、0.94、0.33、0.58、1.15和0.70倍,为EPA高效合成积累提供前驱物和能量。

电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.

不同电解质对牛粪生物炭吸附-解吸富里酸的影响

为了探讨牛粪生物炭对富里酸(fulvic acid,FA)吸附-解吸的影响,减少FA的流失、提高FA的利用率,采用Langmuir和Freundlic方程、准一级和准二级方程以及颗粒内扩散方程来研究NaCl、Na_(2)SO_(4)和Na_(3)PO_(4)这3种电解质对牛粪生物炭中FA吸附和解吸的影响。结果表明,牛粪生物炭对FA的等温吸附过程符合Langmuir方程,动力学方程符合准二级方程;3种电解质中牛粪生物炭对FA的等温吸附和解吸过程有显著差异,其吸附量和吸附率大小顺序均为NaCl>Na_(2)SO_(4)>Na_(3)PO_(4),解吸量和解吸率的大小顺序均为Na_(3)PO_(4)>Na_(2)SO_(4)>NaCl,MBC吸附强度与解吸强度也反应了这一规律;3种电解质中牛粪生物炭对FA吸附和解吸动力学过程有显著的差异,其吸附量和吸附率的大小顺序均为NaCl>Na_(2)SO_(4)>Na_(3)PO_(4),解吸量和解吸率的大小顺序均为Na_(3)PO_(4)>Na_(2)SO_(4)>NaCl。颗粒内扩散方程拟合结果发现,3种电解质中牛粪生物炭对FA的吸附是由表面吸附与颗粒内扩散同步控制。综上,NaCl中牛粪生物炭对FA的吸附效果最好,有利于增强土壤肥力,提高有机污染物的吸附能力,改善生态环境。

过硫酸盐协同电化学体系去除渗滤液中富里酸

中国多数焚烧厂采用“MBR+反渗透”工艺处理渗滤液,该工艺的反渗透膜进水富里酸含量偏高,是导致反渗透膜结垢污染的原因之一。为降低反渗透膜进水中富里酸含量,研究以过硫酸盐协同电化学体系处理自配富里酸废水,讨论体系中去除富里酸的主要活性物质,并考察了初始pH值、过硫酸盐投加量、电流密度、极板间距、NaCl质量浓度对富里酸去除率的影响。在此基础上,考察协同体系处理实际焚烧厂渗滤液MBR出水的效果。结果表明:过硫酸盐协同电化学体系对富里酸的去除能力主要由SO^(-)_(4)·、·OH和Cl^(-)生成的HClO提供,其中HClO有着较大的贡献,其次是·OH,SO^(-)_(4)·贡献最小。初始pH及极板间距对富里酸去除率的影响不大;富里酸去除率随初始过硫酸盐浓度的增大先升高后降低;随电流密度增加先增加后不变;随Cl^(-)质量浓度增大而略微降低。其中,过硫酸盐投加量、电流密度是主要的影响因素。采用过硫酸盐协同电化学体系处理实际焚烧厂渗滤液MBR出水,在电流密度30 mA/cm^(2)、过硫酸钾9 g/L的条件下反应6 h,三维荧光光谱结果显示,可见光及紫外光区富里酸的去除率分别达到98.65%和97.80%。过硫酸盐协同电化学体系能够有效去除实际废水中的富里酸。

一种矿源富里酸制剂在畜禽养殖中的应用

目的 :制备一种矿源富里酸和天然植物提取物的组合物。方法 :采用连续逆流超声提取和回流提取的方式进行制剂的制备,并进行临床试验研究。结果 :临床试验结果表明,本制剂具有止痛消炎,收敛消肿,修复黏膜的功效,对腹泻及肠胃黏膜脱落有很好的治疗作用。同时,本制剂还具有促消化,提高饲料利用率的功效。结论 :本制剂绿色无抗,安全有效,对机体无任何毒副作用,可用于畜禽肠炎肠毒及胃炎早期的预防及治疗。

人工回灌过程中富里酸和Cu(Ⅱ)对多孔介质悬浮物堵塞的影响

地下水人工回灌是解决地下水超采问题的有效措施,悬浮颗粒物堵塞是影响回灌进行的技术瓶颈。目前多数研究聚焦在悬浮物堵塞方面,然而地表回灌水中重金属离子以及腐殖质对多孔介质物理堵塞的影响缺乏研究。本研究采用室内渗流砂柱试验研究富里酸、Cu(Ⅱ)以及两者共存对多孔介质悬浮物堵塞的影响,分别采用高岭土(SS组)、富里酸+高岭土(SS+FA组)、富里酸+Cu(Ⅱ)+高岭土(SS+FA+Cu组)配置模拟回灌用水。研究结果表明:(1)回灌结束时,SS组、SS+FA组、SS+FA+Cu组多孔介质整体相对渗透系数K’分别降至0.233,0.095,0.182。SS组和SS+FA+Cu组在中上层(0~7.50 cm)相对渗透系数K’均降至0.28以下,而在底层(7.50~10.50 cm)相对渗透系数K’仅降至0.45左右,说明2组多孔介质中上层重度堵塞(0<K’<0.30)、底层中度堵塞(0.30<K’<0.60);SS+FA组在各渗流段(0~10.50 cm)相对渗透系数K’均降至0.18以下,说明SS+FA组各渗流段多孔介质均为重度堵塞,相对其它2组,SS+FA组中悬浮物更易向深层迁移。(2)富里酸、Cu(Ⅱ)的存在会改变悬浮颗粒粒径、荷电性及内部氢键作用,从而影响多孔介质的堵塞发生。(3)相对SS组,SS+FA组富里酸的存在会加剧多孔介质堵塞;SS+FA+Cu组多孔介质整体堵塞程度比SS+FA组小,说明Cu(Ⅱ)会缓解富里酸对堵塞的加剧作用。探明富里酸和Cu(Ⅱ)对多孔介质堵塞的影响机制,能够为人工回灌过程中多孔介质堵塞的防治提供理论基础和科学依据。

我国土壤和沉积物中富里酸标准样品的提取和表征

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法,从北京鹫峰森林土壤和太湖竺山湖区表层沉积物中分别提取FA(富里酸)样品.采用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅里叶红外光谱以及13C NMR分析对FA样品进行了表征,并与IHSS FA进行比较.结果表明:土壤FA和沉积物FA与IHSS FA在元素组成、灰分含量及结构上基本相似,与IHSS FA具有一定的可比性,可以作为我国FA的标准样品.由于FA的来源及其形成环境的不同,各FA之间在组成和结构上存在一定的差异.IHSS FA和沉积物FA的芳香性均略高于土壤FA,这可能是由于水环境系统中含有大量的水生植物以及微生物降解作用所致.3种FA的极性排序为土壤FA>沉积物FA>IHSS FA.

土壤胡敏酸与富里酸热力学稳定性及其驱动因素初步研究

从过程考虑,腐殖质的形成和转化主要是微生物主导的生物化学过程,但就其始态和终态的能量水平变化而言,是热力学稳定性问题。在土壤中,影响腐殖质的形成转化的因素很多,如黏粒含量和类型,植被和微生物状况,土壤湿度、温度和空气组成,土壤溶液的化学组成、浓度、酸度和氧化还原状况等。但从热力学角度,为了计算反应平衡常数(logKR)和吉普斯生成自由能(ΔGfθ),如果将温度设为25℃,我们可以将土壤条件诸多因素简化为水活度([H2O])、氧分压(PO2)和二氧化碳分压(PCO2)这3个参数。之所以简化为这3个参数,因为任何有机成分均是由含有这3种元素的物质形成的,最终又均可以分解为含有这3种元素的H2O和CO2。本文按照上述新思路,以黑土为例探讨了胡敏酸(HA)、富里酸(FA)形成转化的驱动因素和热力学稳定性的研究方法,用元素组成-土壤条件参数法计算HA、FA的logKR和ΔGfθ及热力学稳定性范围。同时通过土壤添加有机物料的模拟培养实验研究了氧气和二氧化碳等单因素对HA和FA数量积累的影响。结果表明,黑土HA和FA的元素组成分子式分别为nC21H21O9N和nC24H33O17N。FA在缺氧、多水和高浓度二氧化碳条件下较稳定;HA则相反。培养实验中,高二氧化碳和低氧气浓度处理使FA与HA的相对比例增加。这一研究方法和结果将有助于解释和推测土壤腐殖质组成的空间变异规律,指导土壤肥力、土壤固碳的调控实践。

堆肥腐熟前后胡敏酸与富里酸的还原容量比较

采集腐熟前后的堆肥样品并提取和纯化出腐殖质(胡敏酸:HA;富里酸:FA),分别以柠檬酸铁(Fe Cit)和Fe(NO3)3作电子受体,测定了HA和FA的还原容量(RC).结果表明:以Fe Cit作为电子受体时,与未腐熟堆肥样品相比,腐熟后筛分样品HA的RC值增大,从22.85mmol e-/mol C增大到26.84mmol e-/mol C,而其对应FA的RC值减少,由37.67mmol e-/mol C降低为33.68mmol e-/mol C;对于两种不同形态的电子受体,以Fe Cit为电子受体测定得到的RC值高于以Fe(NO3)3为电子受体测定得到的RC值;相对于本底还原容量,HA和FA经微生物还原后其RC值降低,降低幅度与微生物种类有关.结合紫外-可见光谱和三维荧光光谱分析发现,堆肥HA和FA的还原能力与其中类富里酸物质含量和醌基浓度成正相关,而与其本身的芳化度和分子量呈负相关.