溶解性有机质—四环素-Zn在土壤溶液中交互作用的研究

【摘要】随着我国农村畜禽产业的快速发展，畜禽养殖污染已成为农村面源污染的重要来源。畜禽粪便是畜禽养殖产生的主要废弃物，其中含有大量未被畜禽吸收的金属元素和抗生素等污染物，这些物质可随地表径流、下渗等作用进行迁移，进而造成土壤和地下水的污染。因此，研究畜禽粪便中污染物在土壤中的迁移转化行为及其作用机制具有重要意义。本论文以畜禽粪便中的典型污染物—溶解性有机质（DOM）、四环素（TC）和锌（Zn）为研究对象，以东北典型黑土为供试土壤，采用振荡平衡法研究了DOM、TC和Zn三者共存的复合污染体系在土壤溶液中的交互作用机理，考察了溶液pH值、不同加入顺序对TC和Zn吸附的影响，并对供试DOM样品进行了表征。研究结果可为揭示畜禽粪便中的污染物在土壤中的转化行为，以及受畜禽粪便污染土壤的治理提供理论依据。论文得到的主要结论如下：（1）在TC-Zn体系中，TC与Zn之间存在着相互促进吸附的作用。其主要机理是吸附在土壤表面的TC或Zn都可以作为Zn或TC的吸附点位，进而促进吸附。当TC以阳离子形态存在时（pH<4），TC可与Zn竞争吸附点位，从而抑制Zn在土壤表面的吸附。TC与Zn在土壤溶液中的相互作用受二者加入顺序的影响，当TC浓度较高时，同时加TC和Zn≈先加TC后加Zn>先加Zn后加TC；而对于Zn而言，不同加入顺序、不同浓度TC、不同浓度Zn均会对Zn的吸附产生不同影响。（2）在TC-DOM体系中，DOM的添加明显抑制了TC在土壤上的吸附，Freundlich吸附模型拟合结果表明，TC的Kf随着DOM浓度的增大而减小；DOM的加入显著地增加了体系的pH值，这使得TC形态发生了变化。当TC以阳离子形态存在时（pH<4）不受外源性DOM加入的影响。TC在土壤上的吸附受DOM加入顺序的影响，抑制顺序如下：先加DOM后加TC>同时加TC和DOM>先加TC后加DOM。（3）在Zn-DOM体系中，DOM的添加明显促进了Zn在土壤上的吸附，并且加入DOM后，Zn在土壤上的吸附更好的符合Langmuir吸附模型。随着pH值的增加，DOM对Zn吸附的促进作用增强。Zn和DOM加入顺序对Zn吸附的影响如下：先加Zn后加DOM>同时加入DOM和Zn≈先加DOM后加Zn。（4）在TC-Zn-DOM体系中，对于TC吸附而言，由于形成了土壤-DOM-Zn-TC的四联键桥，DOM和Zn的共存对TC没有显著影响；对于Zn吸附而言，TC和DOM均明显的促进了Zn吸附；上述作用均与Zn、TC和DOM浓度相关。在不同pH值的TC-Zn-DOM体系中，当TC（pH<4）以阳离子形态存在时，TC在土壤上的吸附受抑制作用最小。随着pH值的增加，对吸附的抑制作用增加。而当TC以阴离子形态为主时（pH>8），Zn和DOM的共存对TC的吸附存在一定的促进作用，这也间接证实了土壤-DOM-Zn-TC四联键桥配合物的存在。TC-Zn-DOM体系中污染物不同加入顺序对TC和Zn吸附的影响验证了土壤-DOM-Zn-TC四联键桥配合物的存在。（5）供试DOM特性表征结果如下：分子量分级研究表明，DOM中大分子量和小分子量组分为主要成分；亲水性组分占51.2~57.3%，其余为疏水性组分；紫外-可见吸收光谱分析表明，DOM中某些组分可以较强烈的吸收紫外光；FT-IR光谱分析表明，鸡粪DOM中含有碳水化合物和脂肪族化合物。
【作者】王洪良；
【导师】康春莉；
【作者基本信息】吉林大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】吸附；溶解性有机质；四环素；锌；土壤；

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