土壤、沉积物以及蓝藻中有机质标准物质的提取与表征

论文摘要

腐殖质是地表各种环境中的重要化学组分,分布广泛。越来越多的研究表明腐殖质在地表生态系统的物理、化学和生物过程中都起着十分重要的作用,它与生态系统的各个重要环节密切相关,是生态系统中能量与物质循环的重要途径。因此,腐殖质是生物地球化学、生态学以及环境科学研究等领域的重要内容之一。目前,我国腐殖质研究的问题主要体现在没有具有我国地域特性的标准腐殖质标准物质,且腐殖质的提取方法多种多样不统一,使得各种腐殖质样品的结构性质都具有差异性,且很难呈现均一性,对于腐殖质的研究就不具备可比性。近年来,国内对于水体、土壤以及沉积物中的腐殖质研究日趋深入,需要大量的由统一方法提取的腐殖质进行各种实验,以便可以相互参照对比实验结果。目前,我国没有一个统一的方法进行提取腐殖质,在腐殖质标准样品提取这一块内容还是一片空白。因此,从一些典型的土壤、沉积物以及蓝藻中提取腐殖质样品作为我国的具有区域特点的标准样品,是一项具有重大科学意义的工作。本论文参照国际腐殖酸协会（IHSS）推荐的方法从北京鹫峰森林土壤和太湖竺山湖区表层沉积物中分别提取富里酸（FA）、腐殖酸（HA）以及胡敏素（Humin）等样品,并且从藻类中提取出有机质样品。采用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅里叶红外光谱以及13C NMR分析对FA、HA以及Humin进行了表征,并与IHSS标准样品分别进行比较。论文第一章简述了研究背景及研究意义、本研究的总体思路和特点等。第二章简述了土壤、沉积物以及太湖蓝藻样品的采集以及提取方法,并简单介绍了各种表征方法。第三章主要针对土壤中三种腐殖质组分,沉积物中三种腐殖质组分,以及蓝藻中两种有机质组分分别通过各种表征方法进行同来源不同组分腐殖质间的结构和性质的比较。第四章则是分别将土壤FA、沉积物FA与IHSS FA进行比较,且将土壤HA、沉积物HA与IHSS HA进行比较。第五章分别将不同来源的FA进行比较,以及将不同来源的HA进行比较,分别阐述不同来源的FA以及和HA之间的结构性质差异。第六章为结论部分。分析结果表明土壤中的FA、HA、Humin的元素组成基本接近,且从紫外-可见、荧光特性、红外特征以及核磁共振等得出土壤腐殖质的芳香性从大到小排列为HA>FA>Humin。而沉积物FA、HA和Humin的芳香性为FA>HA>Humin。而藻类中提取的两种有机质组分芳香性都较低,且从荧光以及红外、核磁共振等看出分离出的两类有机质均为类蛋白物质,因此可以说明蓝藻中提取的有机质为类蛋白物质。将土壤FA、沉积物FA与IHSS FA进行比较分析得出土壤FA和沉积物FA在元素组成以及结构特征上与IHSS FA基本相似,并且具有一定的可比性,基本达到国际标准水平,它们的芳香性排序为IHSS FA>土壤FA>沉积物FA。将土壤HA、沉积物HA与IHSS HA进行分析比较得出土壤HA和沉积物HA在元素组成以及结构上与IHSS HA基本接近,且芳香度排序为土壤HA>沉积物HA>IHSS HA。对比不同来源包括土壤、沉积物、蓝藻以及水体中的FA和HA,可以得出不同来源以及不同环境下形成的FA和HA均存在一些差异,蓝藻中含有最多的脂肪蛋白物质,其芳香性最低,同时沉积物HA中也含有较少量的类蛋白物质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 历史介绍
• 1.2.2 腐殖质的提取进展
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 富里酸、腐殖酸和胡敏素的提取和分析方法
• 2.1 土壤、沉积物和太湖蓝藻样品的采集与预处理
• 2.1.1 土壤样品的采集
• 2.1.2 太湖表层沉积物的采集
• 2.1.3 太湖蓝藻样品的采集
• 2.2 北京鹫峰土壤、太湖沉积物和太湖蓝藻的基本测试
• 2.2.1 元素分析
• 2.2.2 含水率测试
• 2.2.3 数据分析
• 2.3 土壤、沉积物中富里酸、腐殖酸和胡敏素的提取
• 2.3.1 富里酸的提取方法
• 2.3.2 腐殖酸的提取方法
• 2.3.3 胡敏素的提取方法
• 2.4 太湖蓝藻中天然有机质的提取
• 2.5 天然有机质表征方法
• 2.5.1 元素分析
• 2.5.2 紫外-可见光谱分析
• 2.5.3 三维荧光光谱分析
• 2.5.4 傅里叶红外光谱分析
• 2.5.5 核磁共振波谱分析
• 第三章 土壤、太湖沉积物和太湖蓝藻中富里酸、腐殖酸和胡敏素的表征
• 3.1 土壤中富里酸、腐殖酸和胡敏素的表征分析
• 3.1.1 元素分析
• 3.1.2 紫外-可见光谱分析
• 3.1.3 三维荧光光谱分析
• 3.1.4 傅里叶红外光谱分析
• 3.1.5 核磁共振波谱分析
• 3.2 太湖沉积物中富里酸、腐殖酸和胡敏素的表征分析
• 3.2.1 元素分析
• 3.2.2 紫外-可见光谱分析
• 3.2.3 三维荧光光谱分析
• 3.2.4 傅里叶红外光谱分析
• 3.2.5 核磁共振波谱分析
• 3.3 太湖蓝藻中有机质的表征分析
• 3.3.1 元素分析
• 3.3.2 紫外-可见光谱分析
• 3.3.3 三维荧光光谱分析
• 3.3.4 傅里叶红外光谱分析
• 3.3.5 核磁共振波谱分析
• 第四章 土壤和沉积物富里酸和腐殖酸样品与IHSS标准富里酸和腐殖酸的比较
• 4.1 富里酸的比较
• 4.1.1 元素分析
• 4.1.2 紫外-可见光谱分析
• 4.1.3 三维荧光光谱分析
• 4.1.4 傅里叶红外光谱分析
• 4.1.5 核磁共振波谱分析
• 4.2 腐殖酸的比较
• 4.2.1 元素分析
• 4.2.2 紫外-可见光谱分析
• 4.2.3 三维荧光光谱分析
• 4.2.4 傅里叶红外光谱分析
• 4.2.5 核磁共振波谱分析
• 第五章 土壤、沉积物和太湖蓝藻中有机质组分的结构特征比较
• 5.1 土壤、沉积物中富里酸和蓝藻OM1的比较
• 5.1.1 元素分析比较
• 5.1.2 紫外-可见光谱比较
• 5.1.3 三维荧光光谱比较
• 5.1.4 傅里叶红外光谱比较
• 5.1.5 核磁共振波谱比较
• 5.2 土壤、沉积物中的腐殖酸和蓝藻中OM2的比较
• 5.2.1 元素分析比较
• 5.2.2 紫外-可见光谱比较
• 5.2.3 三维荧光光谱比较
• 5.2.4 傅里叶红外光谱比较
• 5.2.5 核磁共振波谱比较
• 5.3 土壤和沉积物中胡敏素的比较
• 5.3.1 元素分析比较
• 5.3.2 傅里叶红外光谱比较
• 5.3.3 核磁共振波谱比较
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 土壤、沉积物及蓝藻类中有机质组分的结构性质特征
• 6.1.2 土壤、沉积物中的富里酸和腐殖酸与IHSS富里酸和腐殖酸的比较
• 6.1.3 不同来源的有机质的比较
• 6.2 存在问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介