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土壤腐殖酸分级、表征及其光化学作用研究

曲风臣  
【摘要】:腐殖物质(主要组成为腐殖酸)是自然界中分布最为广泛的有机质,占土壤、水圈、生态系统中总有机质含量的50~80%。大量的研究表明,腐殖物质对有机污染物的环境行为有重要的影响。显然,腐殖物质的环境行为都与其结构密切相关。腐殖物质是结构组成复杂的非均一性大分子有机质,将腐殖物质分为分子量相对均一的组分,有助于更好的了解这类大分子物质及其环境行为。 基于此原因,本工作根据国际腐殖酸协会(IHSS)提供的标准方法提取了大连针叶林和吉林阔叶林腐土中的腐殖酸,利用凝胶层析和凝胶电泳技术对提取出的腐殖酸进行分级,并采用凝胶层析技术测定了提取出的腐殖酸及其各分级组分的表观分子量;利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅立叶红外光谱(FTIR)对提取出的腐殖酸及其各分级组分进行分析表征:此外,还研究了高压汞灯及氙灯光源照射下腐殖酸及其各分级组分对目标物苯酚光降解过程的影响。 实验结果表明:①凝胶层析和凝胶电泳技术可以把提取出的土壤腐殖酸分为4种不同的组分,其表观分子量分别为16531、32084、49223及77678;②UV-Vis光谱表明,腐殖酸及其分级组分在200~800nm波长范围内吸收单调且无明显特征,只是随着波长增加光密度减少;相同浓度下(TOC计)随着分子量增大,各组分吸光能力逐渐增强;③E_4/E_6比值和分级组分分子量对数线性负相关,回归系数R~2=0.9824;④FTIR光谱表明腐殖酸的4种组分的结构存在明显差异,低表观分子量组分中含有较多的含氧官能团和芳香结构,较少的脂肪结构,而高表观分子量组分的情况相反;⑤在紫外灯和氙灯照射下,不同浓度的腐殖酸均降低了苯酚的降解速率,且浓度越大,减缓作用越显著。这是由于腐殖酸分子对光量子的竞争作用以及对苯酚的屏蔽作用的结果;⑥相同腐殖酸浓度条件下,腐殖酸及其分级组分对苯酚光降解的抑制作用,随其表观分子量的增大而趋明显。这是由于腐殖酸的表观分子量越大,其分子结构越复杂,对苯酚的屏蔽作用越强。


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