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《华中科技大学》 2012年
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腐殖酸和富里酸的提取与表征研究

李会杰  
【摘要】:腐殖质(主要组成为腐殖酸、富里酸)广泛分布于自然界中,大约占土壤、水圈、生态系统中总有机质含量的50-80%。大量研究表明,腐殖酸、富里酸对有机污染物和金属离子的环境行为有重要的影响,并在水厂消毒过程中形成消毒副产物DBPs和三卤甲烷类致癌物质THMs。显然,腐殖酸、富里酸的环境行为都与其结构密切相关。作为高分子混合物,不同来源、提取方法和提取时间提取的腐殖酸和富里酸存在很大差异,对特定地点、时间提取的腐殖酸进行表征,有助于更好的了解这类大分子物质的特征及其环境行为。 本研究分别在不同季节采集东湖和梁子湖底泥,依据国际腐殖质协会(IHSS)推荐的方法提取腐殖酸、富里酸,利用元素分析、紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、三维荧光光谱(3DEEM)对其进行分析表征,并将近年来较先进的平行因子分析方法(PARAFAC)运用在数据分析与表征研究中。 实验结果表明:(1)与腐殖酸相比,富里酸含有更多含氧官能团和脂肪结构,且腐殖化程度更深;与梁子湖相比,东湖腐殖酸、富里酸具有多的芳香结构,而梁子湖底泥中腐殖酸、富里酸含有更多的脂肪结构和含氧官能团,且腐化程度较深。元素分析显示,东湖、梁子湖底泥中腐殖酸、富里酸的羧酸含量随四季的推移总体上呈增大趋势。东湖、梁子湖四个季节的腐殖酸、富里酸的(O+N)/C原子比大小顺序均与其O/C比相同,推测腐殖酸、富里酸极性可能与其芳香度、含氧官能团密切相关。(2)UV-Vis光谱表明东湖秋季、梁子湖冬季提取的腐殖酸具有较高的芳香度,东湖夏季、梁子湖春季的富里酸具有较高的芳香度,且E2/E3及E2/E4与芳香度无关。(3)FT-IR光谱表明两湖秋季提取的腐殖酸中含有较多的脂肪链结构和-OH键,东湖春季、梁子湖夏季提取的腐殖酸及东湖、梁子湖春季提取的富里酸中含有最少的含氧官能团,不同季节腐殖酸含有的C-O-C键相似。(4)3DEEM光谱的传统分析表明,东湖、梁子湖不同季节提取的腐殖酸主要含有相似的3个荧光峰,分别是类腐殖酸峰、类富里酸峰及类蛋白峰;富里酸主要含有一个特征荧光峰,为类富里酸峰,其中东湖夏季富里酸含另有一个明显的类腐殖酸峰;(5)应用平行因子分析法(PARAFAC)对腐殖酸、富里酸的三维荧光光谱进行分析,能够更加清晰的分析荧光峰的位置及荧光强度贡献率。本研究中提取的腐殖酸含有4个组分,主要表现了3类物质,分别为类腐殖酸物质、类富里酸物质、类蛋白质物质。不同季节提取的富里酸含有5个组分,主要表现了两种物质,分别为类腐殖酸、类富里酸物质。腐殖酸对于探究水体污染情况的敏感性较强,可以用于表现不同水质的污染程度,而富里酸对此敏感性较弱。本研究中显示东湖水体受污染严重,而梁子湖水质较好。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X524

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