论文部分内容阅读
土壤有机质(soil organic matter, SOM)作为土壤中原生的最重要电子载体，其氧化还原性质影响着土壤中许多化学循环过程，与人类迫切要解决的土壤污染问题的密切相关。SOM组成复杂，来源广泛，其中腐殖质(humic substances，HS)，主要包括腐殖酸(Humic Acid, HA)和富里酸(FulvicAcid，FA)是SOM中最具氧化还原活性的组分。溶解性有机质(dissolved organic matter，DOM)是SOM中可溶解的组分，对于土壤小孔隙中污染物的氧化还原反应的启动或加速具有重要意义。 本研究以HA，FA及DOM为主要研究对象。利用微生物方法，测定不同SOM组分氧化还原性质，结合荧光方法进行不同SOM组分中氧化还原官能团特征研究，建立SOM不同组分氧化还原性质与氧化还原官能团间关系。同时采用激光散射法分析了HA粒径分布，计算HA平均分子间距LPPHA。利用透析方法分离DOM中的大小分子，采用化学方法量化腐殖质氧化还原能力，进一步探究了SOM的动态大分子结构与氧化还原性质间关系。研究结果显示:PPHA电子传递能力大于PPFA。荧光方法发现PPFA中含有更多类蛋白质及低能量的π键结构。说明腐殖质中的芳香环结构有利于其作为电子穿梭体传递电子，而类蛋白质结构及低能量的π键结构不容易接受电子。低浓度下同种腐殖质电子传递能力与最大荧光强度呈指数相关关系;不同腐殖质电子传递能力和荧光强度呈负相关关系。这一关系可以用于建立SOM氧化还原能力的荧光检测方法。PPHA与PPFA对于速微生物还原水铁矿有协同作用，荧光方法发现PPHA-PPFA联合作用时没有新的氧化还原官能团产生，协同作用可能是因为混合物中大小分子的结构和组合更优。HA粒径不是均一的分布。低浓度下，同时存在HA大分子和小分子，HA可能是一种动态大分子结构存在。PPHA浓度在0.01～0.05 mg/mL，相对平均分子间间距(LPPHA)，LPPHA-0.5随浓度的变化趋势与其电子传递能力随浓度变化趋势相近，说明HA氧化还原性质与其分子结构存在相关关系。DOM透析过程中，小分子组分不断解离且小分子的氧化还原能力更强;透析后DOM总电子转移数的急剧增加。说明原液的DOM中含有大量的被包裹住的氧化还原官能团，这些官能团可以在透析过程中被暴露出来，从而提高整个体系的氧化还原能力。