沼液中溶解性有机质与典型重金属络合作用研究

发布时间：2020-08-09 04:13

【摘要】：沼液作为沼气工程的副产物,被广泛用于农作物肥料,会对土壤环境产生重要影响。溶解性有机质(DOM)作为沼液中最活跃的物质,由于含有大量不饱和官能团,可与土壤中的重金属离子形成络合物,从而对重金属的迁移转化产生影响,降低植物对重金属的吸收效率。本文分别以秸秆沼液DOM(JDOM)和牛粪沼液DOM(NDOM)作为研究对象,通过荧光淬灭滴定实验结合EEMs光谱(三维荧光光谱)、同步荧光光谱、平行因子分析和二维相关分析研究了JDOM和NDOM的结构特征及与Cu~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Zn~(2+)六种重金属离子的络合作用。研究结果表明:(1)在EEMs光谱中JDOM与NDOM均含有2个类蛋白荧光团和3个类腐殖质荧光团且含量较大,Cd~(2+)和Zn~(2+)与JDOM和NDOM均没有荧光淬灭的实验现象。由LogK可以得出JDOM的络合能力强于NDOM且类蛋白质的络合能力强于类腐殖质。(2)PARAFAC(平行因子分析)将JDOM分为5个组分,代表了类蛋白质和类腐殖质,NDOM比JDOM多了一种组分C6,而其中C3组分淬灭效果最好。由LogK可以得出Cu~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、Pb~(2+)与JDOM和NDOM各组分的络合能力大小顺序有差异。(3)二维相关同步光谱结果表明JDOM和NDOM在短波长带对重金属Cu~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)和Pb~(2+)的敏感性大小强于长波长,但JDOM和NDOM对Cu~(2+)、Cr~(3+)、Pb~(2+)和Fe~(3+)络合位点的敏感性大小顺序有差异,Cu~(2+)对JDOM的敏感性强于NDOM,而其余三种金属弱于NDOM。通过LogK得出JDOM与NDOM络合位点的络合顺序有差异。由以上结论可以得知,JDOM和NDOM都含有大量类蛋白质和类腐殖质,与Cd~(2+)和Zn~(2+)没有荧光淬灭的实验现象。JDOM和NDOM与Cu~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、Pb~(2+)四种金属的络合点位、络合能力和络合顺序均有差异。JDOM和NDOM的类蛋白质与Cu~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、Pb~(2+)的络合能力强于类腐殖质,且JDOM与Cu~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、Pb~(2+)的络合能力强于NDOM。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S141
【图文】：

路线图,研究技术,路线图,沼液

西南交通大学硕士研究生学位论文第 9 页1.5 拟解决的关键问题针对沼液 DOM 研究匮乏的问题，用光谱技术定量表征秸秆沼液 DOM 和牛粪沼液 DOM 的结构特征以及与重金属的络合能力，探究其中的络合作用，包括络合点位、络合顺序和络合能力。1.6 研究技术路线本论文研究技术路线图如下图 1-1 所示：

光谱图,同步荧光光谱,淬灭

图 2-2 JDOM-Cu(Ⅱ)淬灭同步荧光光谱图2.4.2 JDOM-Fe(Ⅲ) 荧光光谱特性1. EEMs 光谱图 2-3 为 Fe3+(0-120μmol/L，共 9 个梯度)与 JDOM 淬灭滴定实验后的 EEMs 光谱图。分图 a)、图 b)、图 c)、图 d)、图 e)、图 f)、图 g)、图 h)和图 i)分别代表 Fe3+浓度不断增加时所对应的 EEMs 光谱图。在图 a)中读到的 D 峰、B 峰、C 峰、A 峰和 E 峰的荧光峰强度分别为 777.1、722.3、496.2、795.7 和 515.4，在图 i)中可以得到当 Fe3+浓度达到 120μmol/L 时，D 峰、B 峰、C 峰、A 峰和 E 峰的荧光强度分别减小到 261.4120.3、224.1、278.5 和 127.5，荧光强度减少的比例分别为：66.36%、83.34%、54.84%、65.00%和 75.26%。可以看出 B 峰强度减小的比例最大，说明 Fe3+与 B 峰的结合位点可能更多，因此 Fe3+与 JDOM 中类蛋白质的结合能力强于类腐殖质。而 JDOM-Fe(Ⅲ)的五个荧光峰减小的比例都低于 JDOM-Cu(Ⅱ)，因此 JDOM-Fe(Ⅲ)的络合能力弱于

同步荧光光谱,淬灭,荧光强度

西南交通大学硕士研究生学位论文第 19 页个荧光峰减小的比例都低于 JDOM-Cu(Ⅱ)，因此淬灭效果不如 JDOM-Cu(Ⅱ)。当 Fe3+浓度增加到 60μmol/L 和 80μmol/L 时，类富里酸峰 peakⅡ的荧光强度有一定的增加，分析可能是由于在 DOM 中添加 Fe3+后刺激了某些生色团，或者是由于高浓度的 Fe3+引起 DOM 结构变化，而使荧光强度有所增强。

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