土壤腐殖质各组分红外光谱研究

土壤腐殖质是土壤中所特有的一类特殊的高分子化合物,具有重要的肥力和环境调节功能。其中胡敏素的提取和纯化很困难,从而限制了对其性质和结构的研究。为揭示胡敏素的结构性质,本研究按Pallo分组,将胡敏酸(HA)分为焦磷酸钠提取的胡敏酸(HAP)、氢氧化钠提取的胡敏酸(HAS);富里酸(FA)分为焦磷酸钠提取的富里酸(FAP)和氢氧化钠提取的富里酸(FAS);胡敏素(HM)分为铁结合胡敏素(HMi)、粘粒结合胡敏素(HMc)和不溶性胡敏素(HMr)三个组分,采用红外光谱法对黑土、草甸土以及黑土底土加入大量玉米秸秆培养后腐殖质各组分的结构特征进行研究。腐殖质各组分按Pallo法分组。结果表明:铁结合胡敏素(HMi)、粘粒结合胡敏素(HMc)与胡敏酸(HA)、富里酸(FA)具有相似的光谱特征,但存在明显差异。黑土、草甸土中HMi和HMc的脂族性强于HA和FA;HMi与HMc相比,HMi具有较高的脂族性。黑土中氢氧化钠提取的胡敏酸(HAS)的脂族性强于焦磷酸钠提取的胡敏酸(HAP);NaOH提取的富里酸(FAS)的脂族性强于Na4P2O7提取的富里酸(FAP)。草甸土中HAP的脂族结构较多,而HAS脂族结构相对较少。在培养土中,新形成的FA脂族性强于HA、HMi和HMc组分。新形成的HMc脂族性强于HMi和HMc的脂族性强于HAP,而弱于HAS。     

腐殖质与铀和超铀元素相互作用的研究进展

腐殖质是一类广泛存在于自然界中的高分子有机化合物,能与放射性核素相互作用,从而影响其在自然环境中的化学形态、迁移沉降、氧化还原行为等。本文介绍了目前国内外关于腐殖质与铀和超铀元素相互作用的研究现状和进展,并对存在的问题及今后的发展方向进行了初步讨论。     

近边X射线吸收精细结构光谱法研究土壤腐殖质组分含碳官能团组成及磷酸根影响

应用同步辐射近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)光谱技术研究了土壤腐殖质各组分(富里酸、胡敏酸及胡敏素等)的含碳官能团组成信息,并通过分析PO43-存在条件下胡敏酸、胡敏素的官能团组成变化特征,探讨了PO43-与土壤腐殖质之间的微观作用机制。结果表明,土壤腐殖质不同组分的官能团分布具有类似的光谱特征,但组成比例存在明显差异。随着腐殖质组分的酸不溶性增加,胡敏酸、胡敏素疏水性脂肪基官能团比例显著高于富里酸,芳构化程度也明显增加,而亲水性羧基官能团比例趋于降低;PO43-通过静电作用、取代反应可以选择性释放胡敏酸中部分小分子羧基官能团,从而改变胡敏酸官能团的组成特征。此研究结果对于应用NEXAFS研究有机碳官能团形态、结构及理解PO43-在土壤微界面上的反应机制具有重要意义。     

长期定位施肥对黑土养分平衡和胡敏素分子结构动态变化的影响

以黑土长期定位试验(始于1979年)为基础,根据土壤养分的输入和输出分析长期不同施肥处理的土壤养分收支状况。利用红外光谱和核磁共振光谱分析胡敏素(Humin,Hu)分子结构的动态变化特征并分析土壤养分收支状况与Hu结构变化之间的关系。结果表明：不同施肥措施在改变黑土养分含量的同时,影响了土壤中惰性组分Hu的分子结构。1980年-2014年有机无机肥配施(MNPK)处理可以满足作物对养分的吸收,土壤总养分含量有盈余,且较不施肥(CK)处理增加土壤有机碳含量,降低土壤C/N比,同时土壤Hu的2 920/1 620和2 920/2 850、脂族C/芳香C、烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C比值均增加,表明黑土Hu分子结构变得脂族化、简单化,施肥可以增加土壤活性有机碳,减少惰性有机碳组分含量。有机肥(M)和氮磷钾化肥(NPK)处理不能满足作物对养分的吸收,土壤养分出现亏缺状况。红外光谱显示,施肥年限增加,有机肥(M)和氮磷钾化肥(NPK)处理土壤Hu的2 920/1 620下降,表明其脂族C含量降低;核磁共振光谱显示,氮磷钾化肥(NPK)和不施肥(CK)处理烷基C/烷氧C降低,表明其活性有机碳含量下降。虽然各施肥处理较不施肥(CK)处理整体增加土壤Hu的脂族C含量,降低芳香C含量,但随着施肥年限的增加,氮磷钾化肥(NPK)处理使土壤Hu结构有变复杂化的趋势。各养分盈亏量与土壤Hu的结构特征参数之间具有相关性,N,P₂O₅和K₂O养分盈亏量和总养分盈亏量与2 920/1 620、脂族C呈正相关,与芳香C呈负相关,表明养分状况可以影响土壤Hu的结构。节约经济成本情况下,轮作周期内施入一次有机肥,每年结合氮磷钾化肥的施入可以满足作物对养分的吸收,在提高作物产量的同时,改善土壤腐殖质惰性组分结构,培肥地力。     

堆肥过程中胡敏素的变化及其对五氯苯酚(PCP)吸附能力的影响

以城市污泥为堆肥原料,分别以药渣和木屑为辅料,探讨了为期120d堆肥过程中胡敏素的变化及其对五氯苯酚(PCP)吸附的影响.结果表明,随着堆肥时间的延长,堆料的总有机碳和胡敏素含量降低;堆料比表面积和孔容变小,而从堆料中提取的胡敏素的比表面积和孔容随堆肥时间的延长逐渐增大,堆料有机组分随时间的延长芳构化程度增加.吸附试验表明,堆置不同时间的堆料和其中的胡敏素对PCP的吸附均符合Freundlich模型,胡敏素的吸附能力占堆料总吸附能力的比例随堆肥时间的延长逐渐增加.但是由于堆肥的总有机碳含量下降,比表面积和孔容减小,以及胡敏酸含量的升高造成了竞争吸附作用增强,使得2种堆料对PCP的吸附能力随着堆肥时间的延长逐渐降低.     

丙酮盐酸混合液提取土壤腐殖质组分的光谱学特征

采用丙酮盐酸混合液提取土壤胡敏酸(HA)和胡敏素(HU)组分,利用元素分析、紫外-可见漫反射光谱和红外光谱进行结构表征。元素分析表明,HA中C、 H、 N和S含量均高于HU, O含量低于HU。原子比分析表明HA的缩合度相对较高,分子结构相对复杂,HU的缩合度相对较低,分子结构相对简单。紫外-可见漫反射光谱分析表明,由于腐殖质(HS)的组成复杂,多种官能团互相干扰,HA和HU紫外-可见漫反射光谱无明显特征峰,吸光度值随着波长的增加呈下降趋势,且HA包含的吸光有机成分较多,化学组成较复杂。HA和HU紫外特征参数SUV₂₅₄和E₄/E₆比较分析表明,与HU相比,HA芳香性较大,腐殖化程度较高。红外光谱分析表明,HA和HU具有相似的红外光谱,各研究对象特征吸收峰的吸收强度不同,其中开垦黑土20～40 cm和未开垦灰土18～37 cm土层HA的振动幅度较大,说明其包含的酚类化合物、含羟基化合物、脂肪族化合物和羧酸,以及含羰基的醛、酮、醚等化合物的含量较多。开垦黑土10～20 cm土层和未开垦灰土18～37 cm土层HU在各特征吸收...