番茄废弃物水热炭溶解性有机质的光谱特征分析

摘要

为探究水热炭中具有高反应活性的溶解性有机质(DOM)在不同条件下的释放行为及化学特性,本研究采用三维荧光光谱-平行因子分析(PARAFAC)和紫外-可见光谱,分析了水热温度(180、200℃及220℃)和浸提环境(去离子水、盐溶液、酸溶液及碱溶液)对番茄废弃物水热炭(分别记为H-180、H-200及H-220)DOM的释放行为及光谱特征的影响。结果表明:H-220释放的DOM含量最高(52.1~70.5 mg·g^(−1)),且所有水热炭均在碱性环境中释放的DOM最多(66.6~77.0 mg·g^(−1))。3种水热炭DOM的释放行为遵循二级动力学模型(R 2>0.95),且均在短时间内(0.25 h)释放大量DOM(65.7%~85.8%)。通过PARAFAC分析可知,水热炭DOM共解析出3种荧光组分,包括2种类腐殖质组分(C1和C2)和1种类蛋白与可溶性微生物降解产物的混合组分(C3)。水热炭DOM的荧光强度随水热温度升高而逐渐升高。水热温度和浸提环境均会影响水热炭DOM中3种荧光组分的相对分布,且对所有DOM而言,C1的相对占比均最高(40.4%~53.6%)。提高水热温度(180~220℃)增强了水热炭DOM的腐殖化程度(6.1%~42.5%),降低了DOM的生物可利用性(5.5%~22.2%)。此外,碱性环境促进了水热炭DOM中高芳香性及疏水性组分的释放。主成分分析结果表明,水热温度和浸提环境尤其是碱性环境对水热炭DOM的光谱特征有较大影响。