溶解性有機質(zhì)對不同類型土壤吸附Cu2+和Pb2+的影響機制研究.pdf

1、溶解性有機質(zhì)(Dissolved organic matter,DOM)是土壤中最具有活性的組分。溶解性有機質(zhì)隨著有機肥、家禽糞便等的施用進入土壤后,通過與土壤中重金屬發(fā)生的一系列吸附、解吸、轉(zhuǎn)化、絡(luò)合等作用,將對重金屬的生物有效性產(chǎn)生一系列重要影響。研究DOM在對重金屬在土壤中吸附過程的影響,對于評價有機肥的效應(yīng),指導(dǎo)有機肥的施用,研究有機肥與土壤肥力的關(guān)系和農(nóng)業(yè)面源污染的防治等方面具有重要意義。
　　 本文通過一系列室內(nèi)實驗

2、研究了從秸稈和豬糞中提取的溶解性有機質(zhì)(DOMw和DOMp)對三種典型土壤(黑土、紅壤和潮土)以及不同類型農(nóng)田土吸附Cu2+和Pb2+的影響,采用了元素分析、紅外光譜(FTIR)、13C固態(tài)核磁共振波譜技術(shù)(NMR)對兩種DOM和DOM-Cu2+及DOM-Pb2+樣品進行了表征分析。
　　 本文的主要研究結(jié)果如下:
　　 Cu2+在黑土、紅壤和潮土中的等溫吸附實驗結(jié)果表明,Cu2+和Pb2+在三種不同類型的土中的吸附能力

3、為潮土＞黑土＞紅壤,平均吸附率的大小為潮土＞黑土＞紅壤。在350 mgL-1濃度條件下,DOMw和DOMp都能促進Cu2+在黑土和紅壤中的吸附,抑制Cu2+在潮土中的吸附,無論是促進還是抑制作用,DOMp比DOMw作用更明顯;DOMw和DOMp對黑土和潮土吸附Pb2+的過程都產(chǎn)生抑制的作用,卻促進Pb2+在紅壤中的吸附。
　　 不同濃度DOM對三種土壤吸附Cu2+和Pb2+的影響研究發(fā)現(xiàn),隨著DOM濃度的增加,這種促進作用減弱,

4、其中在DOMp濃度為200-400之間出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折。但隨著DOMw和DOMp濃度的增加,兩種DOM對Cu2+在潮土中的吸附有越來越明顯的抑制作用;隨著濃度的增加,DOMw對Pb2+在黑土和潮土中的吸附產(chǎn)生明顯的抑制作用,而在紅壤中,隨著DOMw濃度的增加對Pb2+的吸附促進作用增強。不同濃度的DOMp對黑土和潮土吸附Pb2+的影響總體呈抑制的趨勢,隨著濃度增加,DOMp對紅壤吸附Pb2+促進作用逐漸轉(zhuǎn)化為抑制作用。
　　 紅外光譜

5、分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩種DOM都含有-C三C-H,-COOH,N-H、-OH、-C=O、-NO2、C-O、C-N、和C=C等活性官能團,都是以碳水化合物為主要組成物質(zhì),芳香族不飽和物質(zhì)含量較少。且Cu2+和DOM之間存在互相活化的過程。土壤吸附Cu2+的過程中,Ca2+與DOMp結(jié)合后,1400-1650 cm-1之間和500-1000 cm-1之間的吸收峰數(shù)目和面積都有明顯增加,而與DOMw結(jié)合以后主要是增強了1400-1650 cm-1之

6、間的吸收峰,其他區(qū)域的峰變化并不明顯。DOMw結(jié)合Pb2+以后的樣品在1110 cm-1附近由多聚糖和類多聚糖結(jié)構(gòu)的C-O鍵伸縮振動形成的峰有所增強,而DOMp結(jié)合Pb2+以后的樣品最明顯的變化是1383 cm-1處由C=O和C-O鍵的伸縮振動或是O-H的變形振動引起的峰稍有增強,土壤吸附Pb2+的過程中,2398-2432 cm-1處的峰在結(jié)合Pb2+后都變得很不明顯,說明Pb2+在土壤溶液中容易與叁鍵結(jié)合,使這處的特征峰消失。

7、>　　 核磁分析表明DOMw和DOMp均含有-CH2-S-(25-45 ppm),-C-O-(60-86 ppm),-COOH(155-185 ppm)等官能團,DOMw中還含有-CH2-N-(40-60 ppm),-C-C(Ε)C-(70-110ppm)和α-鹵代醛(170-190 ppm),而DOMp還含有-CH-N-(50-70 ppm),-C=C-(-110-150ppm),-CHO(175-210 ppm)。當兩種DOM結(jié)合

8、Cu2+以后,除了CH3-S-(26 ppm)處的共振峰,說明其他官能團與Cu2+發(fā)生了作用,因此不再是核磁共振光譜的特征吸收帶。DOMw和與Pb2+結(jié)合后烷基C有所增加,而烷氧C和芳香C均有所減少,DOMp中含烷基碳,烷氧碳和羧基碳較多,但與Pb2+結(jié)合后五種結(jié)構(gòu)的C分布均明顯減少了,說明DOMp中的官能團更容易與重金屬發(fā)生絡(luò)合或者螯合。
　　 Cu2+和Pb2+在26種農(nóng)田土中的吸附量范圍分別為0.61 mg g-1-2.1

9、0 mg g-1和3.26 mgg-1-6.25 mg g-1,其中深圳土對Cu2+和Pb2+的吸附量最小,而昭通和天津?qū)u2+和Pb2+的吸附量最大。Cu2+的Kd值與土壤pH值呈指數(shù)相關(guān),與游離氧化鐵呈多項式相關(guān),與游離氧化鋁也都呈多項式相關(guān)。而Pb2+的Kd值與土壤pH值呈指數(shù)相關(guān)。加入DOMw和DOMp后對不同土壤中的Cu2+和Pb2+吸附的影響不同,兩種DOM均促進Cu2+在上海、延吉、徐州、深圳、貴陽,鷹潭、福建、林芝、儋