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低分子量有机酸对土壤微孔的作用机理

作　者: 宋秀丽
导　师: 王震宇
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境科学
关键词: 土壤微孔 气体吸附法 低分子量有机酸 木质素 胡敏素
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着全球工业化的迅速发展,越来越多的有机污染物被排放到土壤中。虽然植物修复是一种被广泛接受的修复方法,但有机污染物仍不能被完全降解,这主要归因于微孔(孔径< 2 nm)束缚。“锁定”在微孔中的有机污染物不仅植物和动物接触不到,就连微生物也接触不到,导致这部分有机污染物很难被降解,成为环境中潜在的污染源。目前已有研究表明,低分子量有机酸可提高有机污染物的生物可利用性,但这种提高是否归因于其对土壤微孔的作用,从而将“锁定”的有机污染物释放出来还未见任何研究报道。本文首先表征了6种来自不同地区土壤的孔隙结构。N2吸附法的研究表明,N2在土壤中的吸附等温线属于Ⅱ型吸附等温线。土壤的孔隙形状为片形和楔形。土壤孔隙由微孔、中孔和大孔构成,其中微孔体积占所测孔体积的10%左右。CO2吸附的等温线是非线性的,其仅能对土壤微孔进行表征,同时也是表征土壤微孔较合适的方法,可以表征0.3 nm-1.5 nm之间的微孔,结果表明黑土和红壤的微孔丰富,且理化性质不同,因此选这两种土壤为进一步研究的对象。向黑土和红壤中分别添加4种植物根际分泌常见的低分子量有机酸:琥珀酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸。结果表明有机酸经过8 d达到吸附平衡,主要依靠羟基和羧基吸附于土壤中。4种低分子量有机酸均可改变黑土和红壤的微孔分布,其中柠檬酸和苹果酸可显著降低微孔的比表面积和孔体积,减少土壤中微孔的数量。向木质素中添加柠檬酸和苹果酸,结果表明有机酸不会阻塞木质素微孔。向胡敏素中添加柠檬酸和苹果酸,结果表明有机酸的作用位点为金属矿物。本文首次揭示了低分子量有机酸对土壤微孔的作用机理,证明了有机酸对土壤微孔的破坏作用,并揭示了其作用位点:低分子量有机酸通过羟基、羧基与土壤发生作用,螯合作用使矿物表面的金属离子溶出,导致矿物质形成的微孔以及矿物质与有机质之间的微孔受到破坏;同时,金属离子的溶出导致部分有机质溶出,使有机质形成的微孔减少。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
前言  10-11
1 绪论  11-22
  1.1 土壤有机污染概述  11-12
    1.1.1 多环芳烃污染  11
    1.1.2 多氯联苯污染  11-12
    1.1.3 有机氯农药污染  12
  1.2 有机污染土壤的植物修复  12-14
  1.3 土壤微孔及其表征  14-16
    1.3.1 土壤微孔  14-15
    1.3.2 土壤微孔的表征  15-16
  1.4 土壤微孔的生态学意义  16
  1.5 有机酸在植物修复中的作用  16-19
    1.5.1 植物根系分泌的有机酸  17-18
    1.5.2 低分子量有机酸对土壤中有机污染物的影响  18
    1.5.3 低分子量有机酸对土壤中重金属的影响  18-19
  1.6 科学问题及假说  19-20
    1.6.1 科学问题  19
    1.6.2 假说  19-20
  1.7 研究目的与内容  20-22
    1.7.1 研究目的  20
    1.7.2 研究内容  20-21
    1.7.3 技术路线  21-22
2 N_2 和 CO_2 吸附法对土壤孔隙的表征  22-35
  2.1 材料与方法  22-25
    2.1.1 供试土壤  22-23
    2.1.2 N_2 和CO_2 吸附法对土壤孔隙的表征  23-24
    2.1.3 数据分析  24-25
  2.2 结果与讨论  25-34
    2.2.1 N_2 吸附法对土壤孔隙的表征  25-31
    2.2.2 CO_2 吸附法对土壤孔隙的表征  31-33
    2.2.3 土壤有机碳含量与土壤微孔的关系  33-34
  2.3 小结  34-35
3 土壤对低分子量有机酸的吸附  35-43
  3.1 材料与方法  35-38
    3.1.1 材料  35
    3.1.2 方法  35-37
    3.1.3 数据处理  37-38
  3.2 结果与讨论  38-42
    3.2.1 吸附平衡时间  38-39
    3.2.2 低分子量有机酸在土壤中的吸附  39-42
  3.3 小结  42-43
4 低分子量有机酸对土壤微孔的影响  43-53
  4.1 材料与方法  43-44
    4.1.1 材料  43
    4.1.2 方法  43-44
  4.2 结果与讨论  44-52
    4.2.1 低分子量有机酸对土壤微孔的影响  44-47
    4.2.2 低分子量有机酸对土壤微孔的作用机理  47-51
    4.2.3 环境意义  51-52
  4.3 小结  52-53
5 结论与展望  53-55
  5.1 结论  53
  5.2 创新性  53-54
  5.3 展望  54-55
参考文献  55-61
致谢  61-62
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  62

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 土壤污染及其防治
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