几种典型地带性土壤腐殖物质结构特征及对铜离子吸附特性的研究

发布时间：2018-06-21 19:21

本文选题：土壤 + 吸附　；参考：《吉林农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：腐殖物质是一种具有高的化学反应活性、难降解的高分子化合物,并且是土壤中最大的有机物质的储存库。腐殖物质的化学结构特性对理解其在土壤中的作用以及与金属离子的相互反应机理至关重要。本文从数量和结构两个方面对土壤腐殖物质组分进行研究,且主要探讨我国土壤腐殖物质组分对铜离子的吸附作用。研究结果如下:1、以我国七种典型地带性土壤(棕色针叶林土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、赤红壤和砖红壤)为供试土壤,采用Pallo修改法对土壤腐殖物质进行分组,研究了各组分的数量与光学特性。结果表明:土壤腐殖物质组分中,胡敏素(HU)的含碳量最高,其次为胡敏酸(HA)和富里酸(FA);HU组分中,不溶性HU(HUr)的含碳量最高,其次为黏粒结合HU(HUc)和铁结合HU(HUi)。不同类型土壤中,HA和FA的含碳量以暗棕壤最高,赤红壤最低;HU的含碳量以棕色针叶林土最高,暗棕壤最低;HUi和HUc的含碳量以暗棕壤最高,其中HUi的含碳量以赤红壤最低而HUc则以棕色针叶林土最低;HA/FA和HUi/HUc比值以暗棕壤最高而赤红壤最低;棕色针叶林土、暗棕壤、棕壤和黄壤HUi的E4/E6和?logk值较HUc高,而黄棕壤,砖红壤和赤红壤相反;HUi的E4/E6和?logk值以暗棕壤最高而赤红壤最低;HUc的E4/E6和?logk值以黄棕壤最高而棕壤最低。上述结果说明,暗棕壤的腐殖化程度最高而赤红壤最低;赤红壤中HUi的分子结构最为复杂而暗棕壤则最为简单,棕壤中HUc为的分子结构最为复杂而黄棕壤则最为简单。2、应用元素组成、固态13C核磁共振光谱以及热解-气谱/质谱技术测定暗棕壤、棕壤和赤红壤的胡敏酸和胡敏素的结构特征。结果表明:与暗棕壤HU相比,其HA的脂化度和极性较强,芳化度和稳定性较弱。与棕壤和赤红壤HA相比,其HU的脂化度和稳定性较强,芳化度和极性较弱;与赤红壤相比,棕壤HA和HU的脂化度较强,芳化度较弱,稳定性和极性较弱。本文采用连续提取法,对我国暗棕壤的六种腐殖物质组分进行研究,即胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、胡敏素(HU)、铁结合胡敏素(HUi)、黏粒结合胡敏素(HUc)以及不溶性胡敏素(HUr)。采用元素分析、固态13C核磁共振波谱和热解-气谱/质谱技术测定腐殖物质组分的结构特征。在六种腐殖物质组分中,HUc中脂肪烃的比例最高而酚类的比例最低;HA中酚类的比例最高;FA中脂肪烃、芳香化合物、木质素衍生化合物的比例最低。FA的脂化度最高,其次为HU及其组分,HA的脂化度最低。HU中,HUc含丰富的脂肪烃,HUr含丰富的碳水化合物。连续提取分析法是明确不同腐殖物质组分结构特征以及与金属离子相互反应区别的有效方法,特别是HU组分与矿物质的结合。3、采用批量平衡法,研究了不同温度和金属离子浓度下棕壤和赤红壤的胡敏素以及暗棕壤腐殖物质各组分对Cu2+吸附的影响。结果表明:随着温度及溶液中初始Cu2+浓度的增加,土壤对Cu2+的吸附量也增大;吸附过程采用Freundlich方程拟合效果更好;热力学数据表明吸附反应均为自发、吸热和熵增加的过程;等比容热随Cu2+吸附量的增加而增加,说明腐殖物质吸附铜离子时具有表面能量不均一性,且赤红壤HU比棕壤HU具有更高的表面能量不均一性,同时暗棕壤HU比HA具有更高的表面能量不均一性。就Langmuir方程而言,六种腐殖物质组分对Cu2+吸附量的顺序为FAHUiHAHUcHUHUr,而Freundlich方程描述六种腐殖物质组分对Cu2+吸附量的的顺序为FAHUiHAHUHUcHUr,两者的结果几乎相近。4、关于暗棕壤腐殖物质各组分的结构特征与Cu2+吸附等温参数的关系,结果表明:腐殖物质组分中,HA中酚类的比例最高;FA中脂肪烃的比例最低;HUc中脂肪烃比例最高而酚类比例最低。HU中,HUc含较高的n-烷烃/n-烯烃,HUr含较高的多糖类物质。腐殖物质组分对Cu2+的吸附过程用Langmuir和Frendlich等温方程拟合的效果更好。腐殖物质组分对Cu2+的最大吸附量与O/C比例以及羰基碳的多少呈显著正相关性,而与C/N比例呈负相关性(p0.01)。Langmuir方程常数kL与C/N比例呈显著正相关性,同时Frendlich方程常数n与C/N比例以及多糖的多少呈显著正相关性,而与芳香族化合物的多少呈负相关性(p0.01)。
[Abstract]:The results showed that the carbon content of HUi was the highest in brown soil and lowest in brown soil . The results showed that the carbon content of HUi was the lowest in brown soil , and the lowest in brown soil . The results showed that the carbon content of HUi was the lowest in brown soil , and that of yellow brown soil was the lowest . In this paper , the effects of the components of humic substances on Cu ~ ( 2 + ) in brown soil and red soil were studied by means of elemental analysis , solid - state 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy and pyrolysis - gas spectrum / mass spectrometry . p0.01).
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153.6

【参考文献】