【摘 要】
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富里酸(Fulvic Acid,FA)和腐殖酸(Humic Acid,HA)是腐殖质中的可溶性有机质部分,含有丰富的羧基和酚基等官能团,具有较强的迁移、转化、络合、吸附及氧化还原能力。光降解会影响腐殖质的官能团形态、化学组成、分子结构和构型构象等特性,进而促进或制约着环境中有机污染物和重金属的迁移、转化和生物有效性等环境行为。本文使用XAD-8树脂吸附技术从森林土壤中提取了FA和HA,结合焦磷酸盐
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富里酸(Fulvic Acid,FA)和腐殖酸(Humic Acid,HA)是腐殖质中的可溶性有机质部分,含有丰富的羧基和酚基等官能团,具有较强的迁移、转化、络合、吸附及氧化还原能力。光降解会影响腐殖质的官能团形态、化学组成、分子结构和构型构象等特性,进而促进或制约着环境中有机污染物和重金属的迁移、转化和生物有效性等环境行为。本文使用XAD-8树脂吸附技术从森林土壤中提取了FA和HA,结合焦磷酸盐逐步洗脱技术分离得到五种FA亚组分(标计为FA3、FA5、FA7、FA9和FA13),研究了其光化学行为,利用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱,结合差分吸收法、高斯分峰拟合模型、荧光区域积分法、平行因子法以及动力学模型等技术手段,探索了光照过程中FA、HA和FA亚组分的官能团形态、结构组成和反应特性。主要研究内容如下:1)FA和HA因其分子结构和官能团等特性的差异在光降解过程中表现出不同的光谱变化特征。差分吸收光谱结合高斯分峰拟合模型成功凸显了FA和HA光照前后吸收光谱微小的动态变化,拟合所得高斯特征峰与酚羟基、羧基和酚羟基发色团有关。FA和HA的原始三维荧光光谱中不同类型的荧光峰在光降解过程中发生了不同程度的红移,HA的荧光峰在光照过程中发生了裂解。三维荧光光谱结合平行因子分析模型识别出FA和HA中含有四种荧光组分(C1-C4),C1-C4分别被归类为类富里酸组分,陆生类腐殖酸组分,微生物类腐殖酸组分和类蛋白质组分。光降解过程中,FA的C1-C3组分和HA的C3组分的最大荧光强度(Fmax)随光照时间增加而降低,而HA的C1和C2组分的Fmax随光照时间增加而升高。一阶动力学拟合得到的降解速率常数表明在FA和HA的光降解过程中,类富里酸组分降解速率要高于微生物类腐殖酸组分和陆生类腐殖酸组分。FA和HA中各荧光组分的半衰期均小于12小时,且各组分的稳定性依次为陆生类腐殖酸组分>微生物类腐殖酸组分>类富里酸组分。2)FA亚组分在荧光组分和理化性质等方面存在显著差异,光降解过程对FA亚组分的荧光组分具有不同程度的影响。FA亚组分共观察到五个荧光峰(Peak A-E),Peak A、B代表类腐殖酸物质,Peak C代表类富里酸物质,Peak D、E代表类蛋白物质。FA9和FA13中具有其他亚组分没有的两个类蛋白峰Peak D和Peak E。在光照过程中,FA亚组分中荧光峰的位置发生不同程度的红/蓝移。荧光区域积分法的区域荧光响应值表明类富里酸和类腐殖酸物质为FA亚组分中的主要成分。FA亚组分中代表类色氨酸、类酪氨酸、类腐殖酸和类富里酸物质的区域荧光强度在光降解过程中发生了不同程度的变化。平行因子分析法识别出FA亚组分中具有五种荧光组分,其中C1归类为类腐殖酸组分,C2和C3归类为类富里酸组分,C4和C5归类为类蛋白组分。在光照过程中,五种荧光组分的Fmax均发生不同程度的降低,其中类富里酸和类腐殖酸组分的降解程度要高于类蛋白组分。一阶动力学模型拟合FA亚组分的光降解过程,发现不同类型的荧光组分之间的光反应性具有差异,光降解速率常数和半衰期均表明类富里酸组分和类腐殖酸组分比类蛋白组分具有更高的光敏性。
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