土壤中氯素的研究进展

发布时间：2021-06-10 12:51

　　氯素的生物地球化学循环在环境中扮演着越来越重要的角色,由于放射性核素36Cl与稳定核素35Cl在土壤中的迁移行为几乎一致,因此随着对核试验和核工业等过程产生的36Cl危险评估的关注,土壤中稳定核素氯的环境行为成为了近年的研究热点。土壤中的无机氯离子（Cl-或Clin）并不是传统上认为的呈现惰性的,而是在一定条件下,可以与有机氯（Clorg）相互转化,积极的参与了多种生物地球化学循环过程。在土壤中氯化作用的生物过程与非生物过程是同时发生的,但在高温和缺氧条件下非生物氯化过程占主导地位。研究发现,有机氯可以通过脱氯或矿化作用转化成无机氯,而无机氯也可以通过有机氯化转变为有机氯。土壤中有机质和无机氯的增加,p H的降低以及O2存在以及光照条件下,有利于有机物氯化;同时,若体系中存在Fe3+、H2O2参与氧化还原反应,也可以促进有机物质的非生物氯化。另外,Cl-可以通过酶介导的方式被氧化成活性氯从而与天然大分子有机质形成有机氯。本文综述了国内外近年土壤中氯素的来源、分布特征以及种态转化机制研究进展,以期对研究氯素的生物地球化学循环过程提供基础参考。 

【文章来源】：土壤通报. 2020,51(02)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

通过酶促反应生成有机氯[42]

如图1所示，不同来源不同种态的氯在一定条件下进行迁移转化参与生物地球化学循环过程。研究表明，在一定条件下土壤中无机氯化物与有机氯化合物可以相互转化[30]。利用36Cl为示踪标记物，研究发现森林土壤中氯乙酸的不断生成与降解[31]，可见氯化和脱氯作用在土壤中是同时发生的[32]。就氯循环率而言，有人对欧洲森林地区进行了大量的研究[23,32,33]，发现在北方和温带地区中上层土壤中总氯的48%～100%为Clorg，这意味Cl-以相当大的速率转化为有机氯[19]。又有研究发现，在北方森林土壤中添加36Cl-的20%～30%在35天内会转化为36Clorg[32]。

如图3所示，研究者在Fe3+,KCl和酚类模型化合物土壤模型系统中观察到氯乙烯、氯甲烷、氯仿、氯乙烷和氯丙烷的产生[12,43]，如果反应混合物中还含有H2O2，则在土壤或邻苯二酚模型系统中的氯乙烯、氯乙炔产量都会增加[44]。有学者详细研究了Fe3+作为催化剂参与的有机物氯化过程发现[45]，在森林表土与NaCl溶液的相互作用1小时后在土壤溶液中发现二氯乙酸（CHCl2COOH）；加入少量硫酸铁后其浓度增加不明显，加入H2O2后浓度急剧增加；当铁盐和H2O2的剂量加倍时，二氯乙酸达到最大值[45]。因此，可以看出两个电子受体，即Fe2(SO4)3和H2O2是最重要的，其过程是先将Fe3+还原为Fe2+，之后进行芬顿（Fenton）反应：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH·，其中Fe2+催化H2O2的歧化反应以形成OH·，从而诱导Cl·的形成，Cl·可直接参与氯化反应，从而加速有机物氯化[45]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]应用X射线吸收近边结构谱研究东北农耕土壤中的氯种态及含量[J]. 李晶,郎春燕,马玲玲,徐殿斗,郑雷,路雨楠,崔丽瑞,张晓萌.  环境科学. 2014(10)



本文编号：3222407