生物炭中溶解性有机质与Cu(Ⅱ)的络合机制研究

生物炭是废弃生物质在厌氧条件下热解产生的固体产物,因其具有多孔、含氧官能团、比表面积较大及矿物质较为丰富等优点而在重金属污染土壤修复方面具有良好的应用前景.生物炭对重金属迁移性的影响因素有重金属特性、生物炭固体颗粒及其所含溶解性有机质(DOM)的特性.生物炭进入环境后,生物炭中的DOM易随环境介质发生迁移转化且DOM含有较丰富的含氧官能团,其与重金属的相互作用对重金属的迁移转化有重要影响.然而,生物炭DOM的特性受生物炭母质来源和热解温度的影响,不同源生物炭中DOM与重金属相互作用机制尚不明确.因此,深入研究生物炭DOM与重金属之间的相互作用机制对评估生物炭对重金属的迁移影响至关重要.本研究采用多种光谱技术,探讨了生物炭中DOM的组成及其与Cu(Ⅱ)的络合特性.结果表明,SUVA254 DOM和SUVA260 DOM属于芳香性很低的亲水性材料,且玉米秸秆生物炭DOM(MDOM)浓度高于松木生物炭DOM(PDOM)浓度;三维荧光光谱鉴定出DOM主要由类腐殖酸和类富里酸构成;与PDOM相比,MDOM中含有更多的荧光物质(类富里酸和类腐殖酸),为其与Cu(Ⅱ)的络合提供了结合位点,因此其络合稳定常数高于PDOM;1 H-NMR证明DOM中酚羟基官能团与Cu(Ⅱ)发生了明显的络合作用.本研究将为生物炭作为功能性材料在环境修复中的应用提供筛选依据以减低其环境风险.