包桂奇,倪進(jìn)治,魏 然,楊柳明 (福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)地理過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350007)

土壤不同有機(jī)質(zhì)組分對(duì)菲的吸附特征研究

包桂奇,倪進(jìn)治*,魏 然,楊柳明 (福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)地理過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350007)

采用批次實(shí)驗(yàn),研究了三種不同類(lèi)型土壤黃紅壤、水稻土和草甸土的全土、重組、去松結(jié)態(tài)和緊結(jié)態(tài) 4個(gè)組分對(duì)菲的吸附,結(jié)果表明,菲在不同土壤及其組分上的吸附等溫線(xiàn)都能用Freundlich方程進(jìn)行擬合,所有等溫線(xiàn)都具有一定程度的非線(xiàn)性,指數(shù)N值的大小順序基本都為全土>重組>去松結(jié)態(tài)>緊結(jié)態(tài).除了黃紅壤的緊結(jié)態(tài)比去松結(jié)態(tài)對(duì)菲的吸附容量KF值略小外,不同土壤及其組分對(duì)菲吸附的KF值以及有機(jī)碳?xì)w一化的KFoc值大小順序都為緊結(jié)態(tài)>去松結(jié)態(tài)>重組>全土.不同類(lèi)型土壤之間的KF值大小順序?yàn)椴莸橥?水稻土>黃紅壤,而KFoc值大小順為水稻土>草甸土>黃紅壤.KF值與有機(jī)碳含量之間呈顯著性正相關(guān)(P<0.05),KFoc與N之間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.001).土壤及其組分對(duì)菲的吸附強(qiáng)度與有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和聚合程度有關(guān).

土壤有機(jī)質(zhì)；結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)；菲；吸附

有機(jī)污染物在土壤中的吸附解吸對(duì)其在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化和生物有效性有著重要的影響[1-2].在土壤組成中,有機(jī)質(zhì)(SOM)對(duì)有機(jī)污染物,特別是疏水性有機(jī)污染物如多環(huán)芳烴(PAHs)等的環(huán)境行為起著決定性的作用[3-4].土壤對(duì)PAHs的吸附不僅與SOM的含量有關(guān),SOM的結(jié)構(gòu)特征對(duì)吸附也有較大的影響,SOM中芳香組分的含量越高,對(duì) PAHs等芳香化合物的吸附越強(qiáng)[5].此外,天然有機(jī)質(zhì)中脂肪族結(jié)構(gòu)對(duì) PAHs也有較強(qiáng)的吸附[6].

在 SOM 的研究中,常用不同的物理或化學(xué)方法將其分成不同的SOM組分,不同SOM組分的結(jié)構(gòu)特征和生物可利用性有所不同[7],與其結(jié)合的污染物環(huán)境行為也會(huì)有所不同.比重分組法是研究SOM常用的物理分組方法,Greenland等[8]首次將土壤中相對(duì)密度小于 2.0g/cm3的組分定義為輕組(Light fraction,LF),大于此密度的組分為重組(Heavy fraction, HF).LF主要是游離態(tài)的有機(jī)質(zhì),在土壤中變化較大,被用來(lái)作為 SOM 活性組分的一個(gè)指標(biāo)[9].HF主要是與土壤礦物緊密結(jié)合的土壤腐殖物質(zhì),C/N比較低.Gregorich等[7]的研究表明,LF有機(jī)質(zhì)比HF有機(jī)質(zhì)具有更快的周轉(zhuǎn)速率.對(duì) PAHs在土壤不同比重組分中的分配特征研究表明,隨著土壤組分的比重增加,PAHs的含量逐漸降低[10-11].其他研究也表明,土壤或沉積物中LF有機(jī)質(zhì)對(duì)PAHs的富集能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HF有機(jī)質(zhì)[12-13].

SOM經(jīng)典化學(xué)分組方法是基于SOM在堿、酸溶液中溶解度的不同將其分成富里酸、胡敏酸和胡敏素[14].對(duì)菲和芘在土壤中的動(dòng)態(tài)吸附及其在土壤不同腐殖質(zhì)組分中分配特征的研究發(fā)現(xiàn),48h后,富里酸/胡敏酸中菲和芘的含量沒(méi)有明顯的變化,而胡敏素中菲和芘的含量在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段內(nèi)(720h)都在連續(xù)不斷地增加.胡敏素是慢吸附過(guò)程的主要區(qū)域,且它對(duì)菲和芘吸附的非線(xiàn)性程度大于富里酸/胡敏酸[15-16].

熊毅[17]在國(guó)際SOM分組方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)HF中有機(jī)質(zhì)與礦物結(jié)合緊密程度的不同,將HF有機(jī)質(zhì)分為松結(jié)態(tài)、穩(wěn)結(jié)態(tài)和緊結(jié)態(tài)三種形態(tài).徐建民等[18]的研究表明,松結(jié)態(tài)主要是鋁、鐵鍵結(jié)合的腐殖質(zhì),但也包含少部分鈣鍵結(jié)合的腐殖質(zhì),穩(wěn)結(jié)態(tài)則主要是鈣鍵結(jié)合的腐殖質(zhì).Ni等[13]對(duì)野外農(nóng)業(yè)土壤中 PAHs的分配特征研究表明,HF中 80.8%～92.7%的 PAHs都富集在緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)組分中.不同有機(jī)質(zhì)組分對(duì)有機(jī)污染物的吸附解吸作用是研究土壤中有機(jī)污染物環(huán)境行為的基礎(chǔ)[19],有關(guān)土壤不同SOM 組分對(duì) PAHs吸附的研究已有一些報(bào)道[15-16],然而從結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)角度來(lái)研究 SOM組分對(duì) PAHs的吸附還未見(jiàn)報(bào)道.因此,本研究以菲作為 PAHs代表物,研究了不同結(jié)合態(tài)SOM 組分對(duì)菲的吸附,為進(jìn)一步了解 PAHs在土壤中的環(huán)境行為提供理論參考.

1 材料與方法

1.1 土壤樣品

供試土壤樣品分別為采自福建省武夷山自然保護(hù)區(qū)的黃紅壤和山地草甸土,以及采自福州閩侯大學(xué)城的水稻土,所有土壤樣品均為 0～20cm 的表層土.新鮮土樣采回后,除去石子和植物殘?bào)w,放置于陰涼處風(fēng)干,過(guò) 60目篩后保存.土壤一些基本性質(zhì)見(jiàn)表1.

表1 供試土壤性質(zhì)Table 1 Selected properties of the test soils

1.2 土壤分組

供試土樣均用比重為1.8g/cm3的ZnBr2溶液分成LF和HF兩個(gè)組分,HF用0.1mol/L NaOH溶液提取得到松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì),剩余土壤有機(jī)質(zhì)為去松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)(即穩(wěn)結(jié)態(tài)+緊結(jié)態(tài)),再用0.1mol/L NaOH+0.1mol/L Na4P2O7混合溶液提取去松結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)土樣,得到穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì),剩余的土壤有機(jī)質(zhì)為緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)[17].由于松結(jié)態(tài)和穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)溶解于提取液中.因而研究了全土、重組(即松結(jié)態(tài)+穩(wěn)結(jié)態(tài)+緊結(jié)態(tài))、去松結(jié)態(tài)(即穩(wěn)結(jié)態(tài)+緊結(jié)態(tài))和緊結(jié)態(tài)4個(gè)固相組分對(duì)菲的吸附.

1.3 有機(jī)質(zhì)測(cè)定

土壤樣品及其不同組分有機(jī)碳含量的測(cè)定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法[20],結(jié)果見(jiàn)表1.

1.4 紅外光譜分析

將土樣過(guò)60目篩,再分別以1:200的比例將樣品和KBr粉末在干燥環(huán)境下研磨、壓片,用傅里葉紅外光譜儀(Thermo Nicolet 5700型)進(jìn)行光譜分析,掃描范圍為400～4000cm-1,掃描分辨率為4cm-1.

1.5 吸附實(shí)驗(yàn)

用甲醇將菲配制成濃度為 1.0g/L的儲(chǔ)備液.背景溶液為5mmol/L的CaCl2,并加入50mg/L的NaN3抑制微生物活性.實(shí)驗(yàn)前,用CaCl2背景溶液將菲的儲(chǔ)備液稀釋為1000μg/L菲溶液,溶液中的甲醇含量為1‰.

分別稱(chēng)取不同土樣及其組分 80～200mg(根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果)于40mL玻璃離心瓶中,分別加入一定體積含有 1‰甲醇的背景溶液,蓋上帶有聚四氟乙烯襯墊的離心瓶蓋,將土樣浸泡24h后,再向離心瓶中分別加入一定體積濃度為 1000μg/L的菲溶液,使菲的初始濃度為 50～850μg/L,共 18個(gè)濃度點(diǎn),同時(shí)做不加土樣的空白對(duì)照.擰緊瓶蓋,置于恒溫振蕩機(jī)(25 ℃ ,200r/min)中振蕩24h后取出,再靜置 24h,取上清液于高效液相色譜的樣品瓶中,待測(cè).

1.6 液相中菲濃度測(cè)定條件

采用美國(guó)Waters公司的超高效液相色譜系統(tǒng)(Waters ACQUITY UPLCTM)配 UPLC熒光檢測(cè)器,色譜柱為 ACQUITY UPLC BEH Shield RP18(1.7μm,2.1×50mm),柱溫45,℃進(jìn)樣量為 10μL.測(cè)定菲的發(fā)射波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)分別為250nm和366nm,流速為0.3mL/min,外標(biāo)法定量.

1.7 吸附模型

吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用下列 Freundlich吸附模型進(jìn)行擬合:

式中:Qe為固相表面的吸附量,μg/g;Ce為溶液中溶質(zhì)的平衡濃度,μg/L;KF是Freundlich模型下與吸附容量和吸附強(qiáng)度有關(guān)的常數(shù), (μg/g)/(μg/L)N;N是用來(lái)指示等溫線(xiàn)吸附特征的常數(shù),N=1即為線(xiàn)性吸附等溫線(xiàn),N≠1為非線(xiàn)性吸附等溫線(xiàn).KFoc為有機(jī)碳?xì)w一化的KF值.

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)的紅外光譜特征

根據(jù)對(duì)紅外光譜吸收峰的位置及其對(duì)應(yīng)官能團(tuán)的報(bào)道[21-22],由圖1可知,黃紅壤和水稻土的FTIR圖比較相似,在3700～3600cm-1的尖峰為非締合的 O—H 鍵伸縮振動(dòng)吸收峰,在 3500～3300cm-1的寬峰是締合的 O—H伸縮振動(dòng)吸收峰,在2970cm-1和2855cm-1的尖峰分別為甲基和亞甲基中C—H鍵伸縮振動(dòng)吸收峰,在1031cm-1處較大的峰為碳水化和物或多糖結(jié)構(gòu)中的C—O伸縮振動(dòng)及無(wú)機(jī)物的 Si—O伸縮振動(dòng)吸收峰,在1000～650cm-1主要是與雙鍵碳原子相連的C—H彎曲振動(dòng)吸收峰以及脂類(lèi)化合物 C—C鍵伸縮振動(dòng)吸收峰.草甸土除了在上述波數(shù)有吸收峰外,在 1640cm-1處還有個(gè)明顯的吸收峰,為 COO-中C=O雙鍵或是芳香環(huán)中C=C雙鍵伸縮振動(dòng)吸收峰.同一土樣不同有機(jī)質(zhì)組分的吸收峰也比較相似,但吸收峰的面積大小有所不同,反映了有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差別.

圖1 供試土壤及其組分的紅外光譜Fig.1 FTIR spectra of tested soils and their fractions

2.2 不同土壤及其組分對(duì)菲的吸附

由圖 2可見(jiàn),不同土壤及其組分對(duì)菲的等溫吸附曲線(xiàn)都有一定程度的非線(xiàn)性.菲的吸附數(shù)據(jù)都能用 Freundlich模型較好地?cái)M合,所得的參數(shù)值列于表2.

圖2 不同土壤及其組分對(duì)菲的吸附等溫線(xiàn)Fig.2 Sorption isotherms of phenanthrene on different soils and their fractions

由表 2可見(jiàn),不同類(lèi)型土壤的全土及其組分對(duì)菲吸附的KF值大小順序?yàn)椴莸橥?水稻土>黃紅壤,與土壤有機(jī)碳的含量大小順序一致.將三種土壤及其組分對(duì)菲吸附的KF值與有機(jī)碳的含量進(jìn)行了相關(guān)性分析,結(jié)果表明有機(jī)碳的含量與KF值之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)(圖 3),這說(shuō)明了有機(jī)質(zhì)的含量仍是決定土壤及其組分對(duì)菲吸附容量大小的一個(gè)重要因素.其他研究也表明,土壤對(duì)多環(huán)芳烴吸附容量與其有機(jī)質(zhì)含量呈正比[23-24].草甸土對(duì)菲吸附的KF值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水稻土和黃紅壤,可能與其較高的有機(jī)碳含量有關(guān)(表 1).就單個(gè)土壤類(lèi)型來(lái)說(shuō),除了黃紅壤緊結(jié)態(tài)比去松結(jié)態(tài)對(duì)菲吸附的KF值略小外,其余土壤及其不同組分對(duì)菲吸附的KF值大小順序都為緊結(jié)態(tài)>去松結(jié)態(tài)>重組>全土.

表2 不同土壤及其組分對(duì)菲的等溫吸附參數(shù)Table 2 Sorption isotherm parameters of phenanthrene for different soils and their fractions

圖3 KF值與有機(jī)碳含量的相關(guān)性Fig.3 Correlation between KF values and organic carbon contents

KF值大小并不能反映有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征對(duì)菲吸附的影響,因而引入了有機(jī)碳?xì)w一化后的KFoc值(表2).不同類(lèi)型土壤及其組分對(duì)菲吸附的KFoc值的大小順序都為緊結(jié)態(tài)>去松結(jié)態(tài)>重組>全土.從結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)分組的化學(xué)方法來(lái)看,結(jié)構(gòu)疏松的有機(jī)質(zhì)越容易被提取,因而不同結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)的聚合程度應(yīng)為緊結(jié)態(tài)>穩(wěn)結(jié)態(tài)>松結(jié)態(tài).Schnitzer等[25]應(yīng)用13C CP/MAS NMR對(duì)腐殖酸結(jié)構(gòu)的研究表明,0.1mol/L Na4P2O7提取的腐殖酸芳香化程度要高于0.5mol/L NaOH提取的腐殖酸.其他一些研究也表明,腐殖酸對(duì)多環(huán)芳烴的吸附容量與其芳香度成正相關(guān)[5,26].因此,不同結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)組分對(duì)菲吸附的KFoc值大小與其提取方法所反映的有機(jī)質(zhì)組分結(jié)構(gòu)特征是一致的.從本實(shí)驗(yàn)土壤樣品及其有機(jī)質(zhì)組分的 FTIR譜圖來(lái)看,草甸土在 2970cm-1和 2855cm-1以及1031cm-1處的吸收峰都比黃紅壤和水稻土要強(qiáng),也就是脂肪碳和芳香結(jié)構(gòu)的含量相對(duì)要高,但草甸土對(duì)菲吸附的KFoc值卻小于水稻土,這說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)菲的吸附除了與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)外,其他因素如有機(jī)質(zhì)的聚合程度也可能是一個(gè)重要的影響因素.水稻土經(jīng)人為耕作后,結(jié)構(gòu)疏松易分解的結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)會(huì)被礦化,剩余的結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)成熟度較高;而本實(shí)驗(yàn)用的草甸土幾乎未經(jīng)人為干擾,有機(jī)質(zhì)的成熟度較低.已有的很多研究都報(bào)道,黑碳、干酪根和胡敏素等高度聚合的有機(jī)質(zhì)對(duì)PAHs都有較高的KOC值[15,21,27-28],是影響土壤和沉積物中疏水性有機(jī)化合物生物有效性和最終歸宿的最重要有機(jī)質(zhì)組分.

圖4 KFoc與N值的相關(guān)性Fig.4 Correlation between the values of KFoc and N

除了KFoc值外,吸附等溫線(xiàn)非線(xiàn)性因子N值也可以定性反映吸附劑的結(jié)構(gòu)特性.通常,參數(shù)N的值與吸附位點(diǎn)的能量分布有關(guān).N值越小,表明吸附位點(diǎn)的能量分布不均勻性越大,或者是有機(jī)質(zhì)成熟度越高[29].在吸附機(jī)理上,N值越小,吸附等溫線(xiàn)的非線(xiàn)性程度增加,孔隙填充機(jī)制的貢獻(xiàn)也越大.由表2可知,除了草甸土全土的N值小于重組外,不同土壤及其組分對(duì)菲吸附等溫線(xiàn)的非線(xiàn)性因子N值的大小順序都為全土>重組>去松結(jié)態(tài)>緊結(jié)態(tài),與KFoc值的大小順序正好相反.

Gunasekara等[30]的研究表明,土壤及其有機(jī)質(zhì)組分對(duì)萘吸附等溫線(xiàn)的非線(xiàn)性程度為胡敏素>全土>胡敏酸.胡敏素對(duì)萘的吸附容量最高,吸附等溫線(xiàn)的非線(xiàn)性程度也最大,這與其結(jié)構(gòu)中脂肪碳含量較高有關(guān).將KFoc值與N值進(jìn)行了線(xiàn)性相關(guān)性分析,兩者之間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.001)(圖4),這說(shuō)明了KFoc與N值的大小所反映的吸附劑特性是一致的, 即結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的成熟度為緊結(jié)態(tài)>穩(wěn)結(jié)態(tài)>松結(jié)態(tài).

2.3 不同有機(jī)質(zhì)組分對(duì)菲的吸附特征及其環(huán)境意義

土壤有機(jī)質(zhì)通常被認(rèn)為是影響疏水性有機(jī)污染物在土壤中吸附解吸行為的主要因素,根據(jù)雙模式理論,天然 SOM 組分可分為無(wú)定形的橡膠態(tài)和緊密的玻璃態(tài),有機(jī)污染物在橡膠態(tài)上的吸附表現(xiàn)為線(xiàn)性分配,一般不產(chǎn)生解吸的滯后性;而在玻璃態(tài)上的吸附表現(xiàn)為非線(xiàn)性,解吸具有滯后性,且滯后性與解吸開(kāi)始時(shí)固相中污染物的濃度有關(guān)[31-32].

本研究中,將土壤中結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)按照不同的化學(xué)提取方法分成了松結(jié)態(tài)、穩(wěn)結(jié)態(tài)和緊結(jié)態(tài),這 3個(gè)組分主要是從提取劑的提取能力來(lái)進(jìn)行劃分的.有機(jī)質(zhì)的聚合程度應(yīng)為緊結(jié)態(tài)>穩(wěn)結(jié)態(tài)>松結(jié)態(tài).本研究中不同土壤對(duì)菲吸附的KFOC值大小順序?yàn)榫o結(jié)態(tài)>去松結(jié)態(tài)>重組(表 2),這也間接表明結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)組分對(duì)菲的吸附強(qiáng)度(KFoc值)也為緊結(jié)態(tài)>穩(wěn)結(jié)態(tài)>松結(jié)態(tài),說(shuō)明有機(jī)質(zhì)的聚合程度也是影響其吸附性能的一個(gè)重要因素.從橡膠態(tài)和玻璃態(tài)的理論角度來(lái)看,松結(jié)態(tài)/穩(wěn)結(jié)態(tài)類(lèi)似橡膠態(tài),緊結(jié)態(tài)類(lèi)似玻璃態(tài).

倪進(jìn)治等[33]對(duì)野外污染土壤中 PAHs的分配特征研究表明,在結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)組分中,PAHs主要分布在緊結(jié)態(tài)中,占結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)中 PAHs總量的71.2%～87.2%.其他研究也表明,菲在土壤中老化100d后,90%～95%的菲分布在胡敏素-礦物組分中,而只有不到12%的菲分布在胡敏酸和富里酸組分中[34]. Pan等[15]和林秀梅等[16]的研究結(jié)果表明,在吸附48h后,富里酸/胡敏酸中菲和芘的含量沒(méi)有明顯的變化,而胡敏素中菲和芘的含量在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段內(nèi)(720h)都在連續(xù)不斷地增加.胡敏素是慢吸附過(guò)程的主要區(qū)域,且它對(duì)菲和芘吸附的非線(xiàn)性程度大于富里酸/胡敏酸.由表 2知,本實(shí)驗(yàn)中不同類(lèi)型土壤的全土和重組對(duì)菲吸附的N值都接近1,說(shuō)明吸附等溫線(xiàn)接近線(xiàn)性,是可逆的;而去松結(jié)態(tài)和緊結(jié)態(tài)的N值相對(duì)較小,并且其KFoc值遠(yuǎn)大于全土和重組.去松結(jié)態(tài)和緊結(jié)態(tài)的KFoc值差別相對(duì)較小,可能是由于去松結(jié)態(tài)組分中包含緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的緣故.以上研究結(jié)果都說(shuō)明了土壤不同有機(jī)質(zhì)組分對(duì)菲的吸附有著不同的特征,松結(jié)態(tài)/穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)對(duì)菲的吸附是可逆的,而緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)對(duì)菲/芘的吸附能力較強(qiáng),解吸具有滯后性.

從有機(jī)質(zhì)組分的生物可利用性角度來(lái)看,也應(yīng)為松結(jié)態(tài)/穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)高于緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì),因而與緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)結(jié)合的多環(huán)芳烴生物可利用性的程度較低,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)會(huì)相對(duì)較小.Nam等[34]的研究表明,菲在土壤中的鎖定位置主要在胡敏素-礦物組分中,細(xì)菌P5-2對(duì)胡敏素-礦物組分中菲的礦化速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)明顯降低,可能是由于胡敏酸和富里酸的屏障作用限制了菲的生物有效性.因此,在評(píng)價(jià)多環(huán)芳烴污染土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí),應(yīng)結(jié)合 PAHs在土壤不同有機(jī)質(zhì)組分中的分配特征來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià).

3 結(jié)論

3.1 土壤不同組分對(duì)菲吸附的KF值以及有機(jī)碳?xì)w一化的KFoc值大小順序都為緊結(jié)態(tài)>去松結(jié)態(tài)>重組>全土,N值大小順序基本都為全土>重組>去松結(jié)態(tài)>緊結(jié)態(tài).

3.2 土壤不同有機(jī)質(zhì)組分的結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)PAHs的吸附強(qiáng)度都不同,與其結(jié)合的PAHs生物可利用性也會(huì)有所不同.因此,在評(píng)價(jià)PAHs污染土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)結(jié)合 PAHs在土壤不同有機(jī)質(zhì)組分中的分配特征來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià).

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Sorption characteristics of phenanthrene by different soil organic matter fractions.

BAO Gui-qi, NI Jin-zhi*, WEI Ran, YANG Liu-ming (Key Laboratory of Humid Subtropical Eco-geographical Process, Ministry of Education, School of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China).China Environmental Science, 2013,33(5)：861～867

Three fractions of organic matter (heavy fraction (HF), heavy fraction without the loosely combined humus(WLH), and tightly combined humus (TH) were separated from three soil types named yellow-red soil, paddy soil and meadow soil. Batch experiments were conducted to study the sorption of phenanthrene by HF, WLH, TH and bulk soils(BS). Results showed that all sorption isotherms of phenanthrene by the different organic matter fractions and bulk soils fitted Freundlich equation and were nonlinear in some degree. The values of Freundlich exponent coefficient (N) followed the order of BS > HF > WLH > TH. The sorption capacity (KF) and its organic carbon normalized parameter (KFoc) for phenanthrene were in the order of TH > WLH > HF > BS, except thatKFof TH was less than that of WLH in yellow-red soil. TheKFvalues of different soils were in the order of meadow soil>paddy soil>yellow-red soil. However, theKFocvalues were in the order of paddy soil>meadow soil>yellow-red soil. TheKFvalues had a significantly positive correlation(P<0.05) with the organic carbon content of sorbents, and theKFocvalues had a very significantly negative correlation(P<0.001) with theNvalues. The structural characteristics and degree of polymerization of organic matter were related to the sorption of phenanthrene in soils.

soil organic matter；combined humus；phenanthrene；sorption

X53

A

1000-6923(2013)05-0861-07

2012-09-27

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40971265)

* 責(zé)任作者, 研究員, nijz@fjnu.edu.cn

包桂奇(1986-),男,四川廣安人,福建師范大學(xué)碩士研究生,主要從事土壤污染化學(xué)研究.