草炭溶解态有机物质与Cu2Cd2络合稳定性的研究.doc

草炭溶解态有机物质与Cu2+、Cd2+络合稳定性的研究 蒋 疆1，王 果2，陈芳育2，林亮志2 1：福建农林大学生命科学学院；2：福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002 摘要：研究了由草炭提取的胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、水溶解态有机物质（WSOM）的基团特征，分子量分布及其与Cu2+、Cd2+两种金属离子之间的络合稳定性。对HA、FA及WSOM的红外光谱研究显示三者的官能团组成相似，只是含量略有不同。固态13C－NMR对HA、FA及WSOM结构特征的描述以及水相凝胶色谱法对三种有机质样品的分子量及分子量分布的测定结果显示HA分子最大且含有大量的长链烷烃，而FA分子小得多，结构以碳水化合物及多糖为主，WSOM的分子量略低于FA，结构与FA相近。离子交换平衡法对三种有机质样品与Cu2+、Cd2+的络合配位数和稳定常数的测定结果显示两种介质条件下络合配位数（x）、络合稳定常数（logk）的次序均为：Cu2+＞Cd2+；同一介质条件下，对不同有机质而言均满足：M－HAM－FAM－WSOM。 关键词：胡敏酸；富里酸；水溶解态有机质；稳定常数；配位数；金属离子 中图分类号：X131.3 文献标识码：A 文章编号：1008-181X（2002）02-0116-05溶解态有机物质（dissolved-organic-matter，DOM）应是能溶于所有溶液的有机质的总称，包括胡敏酸HA、富里酸FA和一些简单的生物化学化合物。而水溶解态有机物（Water-Soluble organic matter简称WSOM）应是能溶于水且能通过0.45 (m微孔滤膜的有机物质的总称，其主要组分为低分子量的FA和一些简单的生物化学化合物。 溶解态有机质对重金属化学行为的影响的研究由来已久，但以往的研究多集中在酸或碱可溶的HA、FA上，而对水溶解态有机物质与重金属化学行为的关系的研究相对较少。近年来，土壤水溶解态有机质对重金属离子环境化学行为的影响愈来愈引起土壤学家的注意。已有研究表明，WSOM因含有较多的含氧活性官能团而对微量元素与重金属元素在土壤中的溶解、沉淀和迁移行为影响极大，而目前国内这方面的研究还几乎是空白。本研究通过对HA、FA、WSOM组成、结构的比较研究和测定其与Cu2+、Cd2+的络合稳定常数，来探讨溶解态有机质与Cu2+、Cd2+的络合稳定性及其影响因素。 1 材料和方法 1.1 供试土壤及溶解态有机物质的提取 1.1.1 供试土壤 取自龙岩新罗区适中镇仁和村的草炭，风干后，去草根、磨细过0.5 mm筛后备用。 1.1.2 水溶解态有机质（WSOM）的提取和纯化[1] 将草炭按101水土比混匀，充氮，静置过夜，室温（20 ℃）下振荡20 h，平衡2 h，5000 r/min离心去除大颗粒后，过0.45 (m微孔滤膜得澄清透明的微黄色溶液，将样品置于透析袋中，用流动水（蒸留水）渗析数小时，去除灰分后，50 ℃左右真空浓缩20倍，后用真空冷冻干燥得到固体样品，磨细置真空干燥器中备用。 1.1.3 HA和FA的提取和纯化[2] 将草炭与0.1 mol/l NaOH按110的比例混匀，充氮，室温（20 ℃），间歇振荡，浸提20 h后，提取纯化（方法见文献[2]），将纯化后的HA、FA、WSOM冷冻干燥，磨细置于真空干燥器中备用。.2 研究方法 1.2.1 仪器 Perkin-Elmer model 621 红外分光光度计，低压冷冻干燥机（上海精科），Unity 500核磁共振谱仪，真空旋转浓缩仪（上海精科）。 1.2.2 测定方法 将制备的样品用KBr压片后在Perkin-Elmer model 621红外光谱仪上记录各样品在400~4000 cm-1波数范围的红外光谱[2]。 采用Unity500核磁共振谱仪对HA、FA及WSOM进行固态13C NMR测试[3]的测试条件如下： 13C共振频率：125.692 MH；50 kHz；延迟时间：0.300 s； 测试时间：56 min；FA、WSOM 溶剂为D20；HA溶剂为 DMSO－d6。 采用离子交换平衡法测定Cu2+、Cd2+与草炭溶解态有机质的络合组成（x）和稳定常数（logk）[7]。 化学位移（×10-6） 图2 HA、FA、WSOM的固态13C-NMR 2 结果与讨论 2.1 HA、FA、WSOM的红外光谱 波数cm-1 图1 3种有机质样品的红外光谱 A: HA; B: FA; C: WSOM 由图1，三种有机质样品具有大致相似的光谱，显示其主要活性官能团均为－COOH、－OH、－NH2、－CH2－、－CH3、C＝C、－CO－NH2－等，但三种图谱并不完