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Advances on research of dissolved organic matter and its surface reactivity in soils

土壤溶解性有机质及其表面反应性的研究进展


溶解性有机质(DOM)是土壤溶液中的一个重要的组成部分,在土壤化学和生物过程中起着十分重要的作用。虽然DOM在天然有机质中所占的比例并不高,但它将土壤中的矿物质、有机质联系在一起,并能调控环境污染物的迁移转化与归宿,因此国内外学者都很重视溶解性有机质对土壤环境中污染物环境行为影响的研究。综述了DOM的分类和分离技术,DOM的结构及其表征方法,DOM的表面反应性以及对有机污染物、重金属在土壤中吸附、迁移的影响等,并提出了有待于进一步研究的一些问题。

Dissolved organic matter (DOM) is an important component in soil solution,it have vital function on soil chemical and biological process. Although DOM is just a little portion in the natural organic material,it connects mineral with organic material and controls the transference,transform and end-result of environmental pollutants. As a result,scholars round the world pay a lot of attention to the influence of organic material on soil pollutant‘s environmental action. This paper gives a review about the classify and separate technology of dissolved organic matter (DOM),with the information on the structure and the taken method of DOM,the surface reactivity of DOM and it‘s effect on the adsorption and transference of organic contamination and heavy metal in the soil. And some aspects for further research are also proposed.


全 文 : 万方数据
1期 郭杏妹,等:土壤溶解性有机质及其表面反应性的研究进展
壤样品的性质及其处理方法和分类技术的影响,不同
的方法可能会得到不同的结果。1976年,Leenheer等
采用xAD树脂和阴阳离子交换树脂将水中DOM分成
六种组分:疏水酸性、疏水中性、蔬水碱性、亲水酸
性、亲水中性和亲水碱性DOM【15.17J。代静玉等用XAD
一8树脂将黄泥土中DoM按极性和电荷特性分为5
个组分:疏水碱性(HOB)、疏水酸性(HOA)、酸不
溶(AⅡ订)、疏水中性(HON)和亲水性(HBvI)【18】。
这种按DOM的极性和电荷特性进行分类的方法,有
助于分析DOM中各组分与环境之间的关系,也更容
易揭示它们相互作用的机理,因而被广泛应用于DOM
的土壤/水环境行为的研究中。
2土壤溶解性有机质的结构与表征方法
DOM是一种复杂的有机混合组分,认识DOM组
成与结构特征是阐明其与环境污染物作用机理的重要
基础工作。近年来,在土壤DOM的组成与结构测定
方法等方面已经进行了许多研究,特别是近年来应用
荧光光谱、紫外光谱、红外光谱和核磁共振谱等技术
对DOM结构的测定取得了很大进展。
2.1荧光、紫外光谱在土壤DOM研究中的应用
荧光光谱法,研究DOM结构特征具有操作简便、
灵敏度高、需要的样品量少、样品不需特殊分离等优
点。荧光分析技术是基于DOM中含有大量带有各种
官能团的芳香环结构和未饱和脂肪链。研究表明,不
同来源的DOM具有不同的荧光基团,并且荧光峰的
位置和荧光强度也不相同【I9|。一般而言,不同溶解性
有机质的E)(/Em荧光峰的位置可概述如下:
C1assI(Ex约为350—440岫,Em约为430.510啪);
ClassIIfEx约为310.360衄,Em约为370—450岫);
ClassIII(Ex约为260.290m,Em约为300.35011111);
ClassⅣ(Ex约为240.270m,Em约为370.440衄)。
其中classI为类腐殖酸荧光(humic.1ike),classII与
ClassⅣ为类富里酸荧光(分别称为visiblemlvic.1ike
andUVfhlvic—like),ClassIII为类蛋白荧光
(protein.1ike)阻241。张甲坤等的研究表明,土壤DOM
荧光强度、E/TOC值具有自北向南递降的趋势,荧光
激发态谱线的峰出现在300.500nm范围内,并在约
360.370nm处有次一级峰形成。同时研究发现DoM与
FA的EX谱线非常相似,说明两者的分子组成相似[251。
鉴别一个有机物是否含有共轭体系或芳香结构,
这是紫外光谱在有机化学中最重要的应用。根据紫外
光谱图研究研究结果可知,DOM在波长200~600m
间无特征峰,仅能观察到吸收曲线的短波末端出现较
强的“末端吸收”【26I。也就是随着波长增加光密度减
小,较短波长处光密度较高。DOM中含有C=C和C=O
等官能团,在紫外区范围内有吸收,但由于其结构复
杂,故在200~600nm范围的UV-Ⅵs吸收都是非特
征性的,没有最大值和最小值,随检测波长的增加而
吸收不断降低,这可能与芳香碳“核”及其共轭的不饱
和结构上的兀电子移动性加大有关。
2.2红外光谱在土壤DOM研究中的应用
红外光谱是有机质结构研究的一种重要手段,傅里
叶变换红外光谱在生态学和土壤学上的研究获得较大
的进展【27j。周江敏等应用红外光谱技术分析桑园土壤
DOM及其各组分,根据图1DOM红外图谱结果表明,
DOM各个组分含有一OH(3500~3300cm_),一COoH
(1720cm一1),一NH2(1555cm。1),一CH2一(3000—
2800cm-1)和一C—o(1080—1040cm‘1),一C=C和
一C=O(1650—1600cm_1)等活性官能团,但不同官能
团吸收峰的强度比有明显差异【28|,与CMstenS饥等研究
结果一致[29]。
图l DOM各组分红外光谱图
Fi91FTl]RspectI薯ofD Manditsf}actions
ChemicaIShift(ppm)
图2 NOM各组分核磁共振谱图
Fi92Soil-state13C.NMRspectraofNoMftaction
i≤乏爱鼍墨善I-
万方数据
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土壤溶解性有机质及其表面反应性的研究进展
作者: 郭杏妹, 吴宏海, 王伟伟, 曾丁才, 林怡英, GUO Xing-mei, WU Hong-hai, WANG
Wei-Wei, ZENG Ding-cai, LIN Yi-ying
作者单位: 华南师范大学化学与环境学院,广州,510006
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2007,26(1)
被引用次数: 5次

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