腐殖质对重金属在沉积物上吸附行为和形态分布的影响

摘要

有机质是环境中的重要载体，对元素的迁移转化及相态分配具有重要的影响。富里酸、胡敏酸和胡敏素作为腐殖质的不同组分，因其组成结构的差异性，对重金属在沉积物上的吸附行为及形态分布的影响机制不尽相同。本文以天然湖泊沉积物中腐殖质不同组分的分离、提取和纯化为基础，以乌梁素海的原状沉积物和去除有机质沉积物为吸附剂，考察了不同植物类型区沉积物中不同组分腐殖质对重金属吸附行为及形态分布的影响机制，对阐明湖泊生态环境中不同组分腐殖质与重金属相互作用的差异性机制，深入理解腐殖质的环境效应均有重要的理论和现实意义。本文取得如下主要认识。
　　(1)实验结果表明，随添加量的增加，腐殖质（FA、HA和HM）对重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)在原状沉积物上吸附的抑制作用逐渐增强;FA、HA对Cu、Pb、Zn、Cd，HM对Pb、Zn、Cd在去除有机质上吸附作用的影响与原状沉积物类似，HM则促进了Cu在去除有机质沉积物上的吸附。实验得出HA＞ FA＞HM的抑制序列。
　　(2) FA-Myri.A对Cu和Cd的抑制作用最弱，FA-Phra.A对Pb、Zn的抑制作用最弱;HA-Phra.A对Cu、Zn和Cd的抑制最弱，HA-Pota.A对Pb的抑制作用最弱;HM-Myri.A对Cu和Cd的抑制作用最弱，HM-Phra.A对Pb、Zn的抑制作用最弱。
　　(3)无论去除有机质与否，随FA、HA和HM添加量的增加，各植物类型区沉积物中碳酸盐结合态重金属均减少，有机硫化物结合态均增加。
　　(4)研究表明，FA、HA和HM对重金属形态的再分配存在显著差异。相比而言，FA对Cu可交换态的影响强于HA和HM，HM对Pb、Zn和Cd的可交换态的影响强于FA和HA。HA对碳酸盐结合态Cu和Pb的抑制作用最强，HM对碳酸盐结合态Cd的抑制作用最强。FA、HA和HM对有机硫化物Cu和Pb的影响较大，影响程度均表现为HA＞FA＞HM。
　　(5)添加量为10％条件下，不同植物类型区中，FA对Cu形态的百分含量影响程度表现为FA-Phra.A＞FA-Pota.A＞FA-Myri.A; HA对碳酸盐结合态Cu的百分含量降低幅度表现为HA-Myri.A＞HA-Pota.A＞HA-Phra.A，对铁锰氧化物结合态和残渣态Cu的百分含量增加幅度表现为HA-Pota.A＞HA-Myri.A＞HA-Phra.A，对有机硫化物结合态Cu的百分含量的增加幅度表现为HA-Myri.A＞HA-Phra.A＞HA-Pota.A; HM-Myri.A对可交换态Cu的增加幅度较大;HM-Pota.A对碳酸盐结合态的减小幅度较大;对有机硫化物结合态Cu的百分含量增加幅度表现为HM-Phra.A＞ HM-Pota.A＞ HM-Myri.A。
　　(6)形态再分配的结果表明，Cd主要向可交换态和碳酸盐结合态转化（可交换态与碳酸盐结合态之和＞90％），Pb主要向碳酸盐结合态转化，揭示Cd和Pb的潜在生态风险较Cu和Zn大。

目录

声明

摘要

注解说明

第一章 绪论

1．1 重金属概述

1．1．1 重金属的定义

1．1．2 重金属的危害

1．2 腐殖质概述

1．2．1 腐殖质定义

1．2．2 腐殖质形成的生物化学

1．2．3 腐殖质来源

1．3 腐殖质提取与表征

1．3．1 腐殖质的提取与纯化

1．3．2 腐殖质的官能团

1．4 腐殖质与重金属相互关系研究现状

1．4．1 腐殖质对重金属的吸附

1．4．2 腐殖质对粘土矿物吸附重金属的影响

1．4．3 腐殖质对重金属形态的影响

1．5 选题依据及意义

1．6 研究内容

第二章 研究区概况与研究方法

2．1 研究区概况

2．2 样品采集及预处理

2．3 腐殖质分离和纯化

2．4 腐殖质官能团测定

2．4．1 总酸性基

2．4．2 羧基

2．4．3 酚羟基

2．4．4 有机质去除方法

2．5 腐殖质对沉积物中重金属形态的影响实验

2．5．1 不同腐殖质组分及添加量对沉积物中重金属形态的影响实验

2．5．2 不同pH条件下腐殖质对沉积物中重金属形态的影响实验

2．6 腐殖质对沉积物吸附重金属的影响实验

2．6．1 不同腐殖质组分及添加量对沉积物吸附重金属的影响实验

2．6．2 不同pH条件下腐殖质对沉积物吸附重金属的影响实验

2．7 样品分析

2．8 实验仪器

第三章 腐殖质对重金属在沉积物上吸附行为的影响

3．1 FA对重金属在沉积物上吸附行为的影响

3．2 HA对重金属在沉积物上吸附行为的影响

3．3 HM对重金属在沉积物上吸附行为的影响

3．4 不同腐殖质组分对沉积物吸附重金属总量的影响

3．5 不同植物类型区的腐殖质

3．5．1 FA

3．5．2 HA

3．5．3 HM

3．6 有机质对沉积物吸附重金属的影响

3．7 小结

第四章 腐殖质对重金属在沉积物上的形态分布的影响

4．1 FA对重金属形态的影响

4．1．1 Cu

4．1．2 Pb

4．1．3 Zn

4．1．4 Cd

4．2 HA对重金属形态的影响

4．2．1 Cu

4．2．2 Pb

4．2．3 Zn

4．2．4 Cd

4．3 HM对重金属形态的影响

4．3．1 Cu

4．3．2 Pb

4．3．3 Zn

4．3．4 Cd

4．4 小结

第五章 腐殖质来源及组分对重金属形态分布的影响

5．1 不同腐殖质组分对重金属形态的影响

5．1．1 可交换态

5．1．2 碳酸盐结合态

5．1．3 铁锰氧化物结合态

5．1．4 有机硫化物结合态

5．1．5 残渣态(RES)

5．2 腐殖质来源对重金属形态的影响

5．2．1 FA

5．2．2 HA

5．2．3 HM

5．3 有机质对重金属形态的影响

5．4 小结

第六章 pH对重金属在沉积物上吸附行为及形态分布影响初探

6．1 pH对重金属在沉积物上吸附行为的影响

6．1．1 添加腐殖质对沉积物吸附重金属的影响

6．1．2 不同植物类型区沉积物吸附重金属的影响

6．2 pH对重金属形态的影响

6．2．1 Cu

6．2．2 Pb

6．2．3 Zn

6．2．4 Cd

6．3 不同pH条件下有机质对重金属形态的影响

6．4 小结

第七章 主要结论

参考文献

附录

致谢