论文题目: 溶解性有机质对莠去津在土壤/矿物-水界面行为的影响及其机理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 土壤学
作者: 凌婉婷
导师: 徐建明
关键词: 溶解性有机质,莠去津,土壤,矿物,界面行为,吸附,解吸
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 防治和修复土壤有机污染、保护土壤环境安全、以实现土壤资源的可持续利用是当前全球关注的一个焦点。研究有机污染物在土壤中的吸附-解吸过程及作用原理,搞清土壤组分与有机污染物的相互作用关系,解决土壤有机污染修复中一些重要的根本性的基础科学问题及关键技术问题,将为针对性地拟订经济高效的土壤有机污染防治和修复的实用技术提供基础依据。本文在评述有机污染物在土壤中吸附/解吸研究现状、阐述溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)对有机污染物在土壤/矿物上吸附-解吸的影响作用和规律的基础上,以三氮苯类除草剂莠去津为代表性有机污染物,围绕DOM对莠去津在土壤和矿物固/液两相分布的影响规律和原理,研究了DOM在土壤/矿物中的吸附作用及其与DOM组成和性质、土壤/矿物性质的关系;探讨了溶液中不同DOM与莠去津的结合作用规律;在上述研究的基础上,重点研究了来源、性质不同的DOM对土壤/矿物吸附莠去津的增强或抑制作用、基本规律及机制;深入探讨了DOM对土壤中莠去津的解吸作用规律及影响因素。主要成果如下:(1) 研究了DOM(SSl)对土壤中莠去津解吸的作用规律,探讨了老化吸附时间对解吸的影响。发现SSl对土壤中莠去津解吸的影响与土壤性质、解吸液中SSl浓度、离子强度、pH值等有关。SSl浓度较低时对解吸的影响与土壤有机质和粘粒含量无明显相关性,SSl浓度高时对有机质或粘粒含量高的土壤中莠去津解吸的影响也较大。在SSl溶液中,pH值对解吸滞后系数的影响不明显,离子强度则对滞后系数影响显著。0～200天内,随着青紫泥中莠去津老化吸附时间延长,SSl(0～60 mgDOC/L)对土壤中莠去津的解吸率明显趋于减小。另外,SSl尤其是高浓度SSl对老化时问短的土壤中莠去津解吸的影响更为显著,解吸率的增量大。(2) 得出土壤/蒙脱石表面吸附态DOM(A2) 与莠去津的结合常数(Kat/soc)均远大于溶液DOM(A2) 对莠去津的吸附常数(Kat/doc),提出DOM增强莠去津在土壤/矿物中吸附的主要机理不是DOM吸附增加了土壤/矿物的有机质含量,而是A2的吸附改变了土壤/矿物表面的特性、极大地增强土壤/矿物表面对莠去津的吸附能力。施加疏水组分和高分子量组分含量高的DOM(A2) 促进了莠去津在土壤/矿物中的吸附,且随A2加入浓度增大,促进作用增强;促进作用的强弱与土壤粘粒含量成正相关、而与土壤有机碳含量成负相关。(3) 发现施加疏水组分和高分子量组分含量低的DOM(A1) 抑制了莠去津在上壤和矿物上的吸附;而且随A1加入浓度提高,抑制作用增强。其机理是:由于AI含有较多的亲水和极性组分以及低分子量组分,其在不同处理蒙脱石矿物上的吸附使矿物表面的亲水性或极性加强,不利于分子态荞去津的吸附;Al与荞去津在矿物表面存在竞争吸附;Al在土壤中的负吸附作用也会引起与土壤有机质结合的荞去津释放到溶液中,表现为AI对有机质含量高的土壤中荞去津吸附的抑制作用也更强。 (4)提出DOM(551)从促进到抑制土壤吸附荞去津的过程中存在一个DOM临界浓度DoMnp。随551浓度提高(o一80 mg Doc/L),551在土壤中的吸附从未饱和到饱和,荞去津在六种土壤中吸附的Kd*值均呈先增加后减少的趋势,表现为浓度<DOMnp时551能促进土壤吸附荞去津,浓度>DOMnP时则抑制吸附。对于不同土壤来说,DoMnp值与土壤有机质含量呈负相关。 (5)发现DOM在土壤中的吸附存在正吸附(吸附量>0)和负吸附(吸附量<0,土壤有机质向溶液中释放)两种作用。供试DOM浓度范围内,疏水组分和高分子量组分含量高的几种DOM(51、S2、S3、AZ和551)在土壤中的等温吸附曲线符合Langmul:型方程(尸>0.%),吸附量均为正值(正吸附),吸附与土壤有机质含量呈负相关、与粘粒含量呈正相关;土壤选择性优先吸附DOM的疏水组分和高分子量(>10000)组分。一定浓度后,加入疏水组分和高分子量组分含量低的DOM(Al、552和553)引起土壤有机质向溶液中释放,且主要释放疏水组分和低分子量(<4000)组分的土壤有机质,释放作用强弱与土壤有机质含量呈显著正相关;Al、552和553的低分子量组分含量高是其引起上壤有机质释放的主要原因。 (6)提出并证实了矿物选择性优先吸附DOM的疏水组分。DOM在矿物表面的吸附与DOM疏水组分含量呈正相关(R值为0.7083一0.9211);供试矿物(针铁矿、铝氧化物、高岭石、蒙脱石、Al一蒙脱石、Fc一蒙脱石、K一蒙脱石和Ca一蒙脱石)对DOM疏水组分的吸附量要远大于对亲水组分的吸附量。针铁矿、铝氧化物、Al-和Fe一蒙脱石对DOM疏水组分的优先吸附能力强于其它矿物。但DOM(A2)疏水组分在不同处理蒙脱石上的吸附曲线符合Freundhch型方程、并接近于线性(n>0.8168),而亲水组分的吸附曲线更接近于非线性(n为0.0488一0.6535)。DOM的梭基功能团和矿物表面轻基功能团的结合是DOM在矿物表面吸附的主要机制。关键词:溶解性有机质(DOM);荞去津;土壤;矿物;界面行为;吸附/解吸
论文目录:
缩略说明
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1 有机污染物在土壤上的吸附作用概况
1． 1 吸附的基本概念
1． 2 吸附等温线
1． 3 吸附机理
1． 4 有机污染物在土壤/沉积物上吸附的理论和模型发展
1． 5 土壤吸附有机污染物研究中值得关注的几个问题
2 溶解性有机质(DOM)及其在土壤上的吸附-解吸作用
2． 1 DOM的定义
2． 2 DOM的来源
2． 3 DOM的提取
2． 4 DOM的组成和分类
2． 5 DOM在土壤/矿物上的吸附-解吸作用
3 DOM对有机污染物在土壤/矿物上吸附-解吸的影响
3． 1 DOM与有机污染物结合机理
3． 2 DOM对有机污染物的增溶作用
3． 3 DOM对有机污染物在土壤上吸附-解吸的影响
4 除草剂莠去津的研究背景
5 问题和展望
6 论文研究目标和思路
第二章 溶液中DOM与莠去津的结合作用
1 材料与方法
1． 1 化学药品
1． 2 DOM的来源
1． 3 DOM的提取
1． 4 DOM基本性质的测定
1． 5 应用XAD树脂对DOM进行分组
1． 6 按分子量特征对DOM进行分组
1． 7 反相分离法测定溶液中DOM与莠去津结合常数-K_(doc)值
1． 8 莠去津的HPLC测定条件
1． 9 离子强度、离子类型对K_(doc)的影响实验
2 结果与讨论
2． 1 DOM的基本性质
2． 1． 1 DOM疏水特性
2． 1． 2 DOM分子量特性
2． 2 溶液中DOM与莠去津的结合
2． 3 离子强度、pH值和刚离子类型对K_(doc)值的影响
2． 3． 1 离子强度对K_(doc)值的影响
2． 3． 2 阳离子类型对K_(doc)值的影响
2． 3． 3 pH对K_(doc)值的影响
3 结论
第三章 DOM在矿物表面的吸附
1 材料与方法
1． 1 矿物样品
1． 2 DOM
1． 3 DOM及其组分在不同矿物表面的吸附
2 结果与讨论
2． 1 DOM在不同矿物表面的吸附
2． 2 DOM不同组分在矿物表面的吸附
3 结论
第四章 DOM在土壤上的吸附
1 材料与方法
1． 1 土壤样品
1． 2 DOM样品
1． 3 DOM在土壤中的吸附
2 结果与讨论
2． 1 DOM在土壤上的吸附
2． 2 DOM在土壤中吸附与土壤性质的关系
3 结论
第五章 DOM对莠去津在土壤/矿物中吸附的影响
1 材料与方法 66
1． 1 土壤和DOM样品
1． 2 矿物样品
1． 3 莠去津在土壤/矿物中的吸附
1． 4 DOM条件下莠去津在土壤/矿物中的吸附
2 结果与讨论
2． 1 莠去津在土壤上的吸附
2． 2 DOM(A2) 对莠去津在土壤/矿物中吸附的增强作用
2． 2． 1 DOM(A2) 对莠去津在土壤中吸附的增强作用
2． 2． 2 DOM(A2) 对莠去津在矿物中吸附的增强作用
2． 2． 3 DOM(A2) 对莠去津吸附的增强作用与土壤性质的关系
2． 3 DOM(A1) 对莠去津在土壤/矿物上吸附的抑制作用
2． 3． 1 DOM(A1) 对莠去津在土壤中吸附的抑制作用
2． 3． 2 DOM(A1) 对莠去津在蒙脱石表面吸附的抑制作用
2． 3． 3 DOM(A1) 对莠去津在土壤中吸附的抑制作用与土壤性质的关系
2． 4 DOM(SS1) 对莠去津在土壤上的吸附的影响
3 结论
第六章 DOM对土壤中莠去津解吸的影响
1 材料与方法
1． 1 土壤样品
1． 2 DOM样品
1． 3 莠去津“老化”吸附土壤的制备和莠去津的解吸
1． 4 莠去津的等温吸附曲线
1． 5 莠去津的解吸
1． 6 离子强度和pH对莠去津解吸的影响实验
2 结果与讨论
2． 1 莠去津在土壤中的吸附/解吸等温线及解吸滞后现象
2． 2 DOM(SS1) 溶液离子强度(Ⅰ)和pH对土壤中莠去津解吸滞后的影响
2． 3 DOM(SS1) 对不同土壤中莠去津解吸滞后的影响
2． 4 DOM(SS1) 对土壤中不同“老化”吸附莠去津的解吸作用
3 结论
第七章 研究结论、创新点及展望
1 研究结论
1． 1 DOM在矿物上的吸附
1． 2 DOM在土壤中的吸附
1． 3 溶液中DOM与莠去津的结合作用
1． 4 DOM(A2) 增强莠去津在土壤/矿物中吸附的作用及机理
1． 5 DOM(A1) 抑制莠去津在土壤/矿物中吸附的作用及机理
1． 6 DOM(SS1) 存在下莠去津在土壤中的吸附作用
1． 7 DOM对土壤中莠去津解吸的影响
2 创新点
3 展望
参考文献
攻读博士学位期间完成的论文
致谢
发布时间: 2005-04-29
参考文献
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