土壤中有毒有害的有机物和无机物污染日益加剧,污染物的降解量和降解速度影响土壤环境容量的界定。污染物的去除过程研究中发展了一系列物理、化学、生物、物理化学、生物化学等去除方法,在以化学或者生物去除为主的方法中,多数涉及氧化还原反应。土壤中腐殖质物质具有一定的氧化还原活性,影响污染物的降解速度,进而影响土壤环境容量。腐殖质是土壤有机质中最主要成分,由醌基、羰基及羧基等官能团形成的高分子量聚合物,可作为重复利用的电子载体在多种有机和无机化合物的微生物降解过程中充当电子传递介质,加快反应速率。腐殖质的这一特性影响着环境中氧化还原敏感污染物的迁移转化,同时促进某些难溶矿物的还原性溶解,因而研究原位土壤腐殖质的氧化还原性质对土壤原位修复和生物地球循环具有重大意义。本文通过选取不同类型的土壤作为研究对象,根据国际腐殖质协会(IHSS)提供的标准方法提纯腐殖酸(HA)并进行土壤HA浓度和官能团表征,不同的土壤类型分别是森林土(鹫峰山、JF1~JF3,上方山、SF1~SF3)、林地土(莽山、MS1~MS3)、人工湿地土(奥林匹克湿地公园、OW1~OW3)、天然湿地土(稻香湖天然湿地、DW1~DW2)以及耕地土(昌平耕地土、CG1~CG3)共5种土壤类型。不同土壤HA的TOC浓度各不相同,但红外光谱特性表明官能团相似,以C≡C和C=O为主,它们能够支撑氧化还原反应的进行。土壤HA能加快希瓦氏菌MR-1还原水铁矿,森林土、林地土、湿地土和耕地土中的HA的浓度与还原速度有指数函数关系:y=a·xb,其中x为土壤HA的TOC浓度(mg/L),y为土壤HA加速希瓦氏菌MR-1还原水铁矿的速率(mmol/h),在某一反应浓度下,a、b为定值;对应不同浓度,取值范围为a=0.02~0.05,b=0.3~0.6。根据实验结果定义ket值,即单位时间内单位质量HA传递的电子数目,统称为加速电子转移参数,在相同样品HA的实验结果中发现不同浓度下的ket值不同,不同的样品HA在相同TOC浓度下的ket值基本相似,表明不同土壤HA加速希瓦氏菌MR-1还原水铁矿具有很大的共性。加速电子转移参数ket定义为:ket=a·b·TOC(b-1)(a=0.02~0.05,b=0.3~0.6),此参数大小与土壤HA浓度、自然环境条件等相关,将HA的加速电子转移参数ket考虑到土壤环境容量的数值预测中会使结果更准确也更符合实际环境。三维荧光光谱(3DEEM)数据表明JF1 HA、SF1 HA、MS1 HA、OW1 HA、DW1 HA以及CG1 HA的在不同浓度下,类腐殖酸荧光范围类(Ex:350-440 nm,Em:430-510 nm)所体现出来的峰值官能团均为quinonoid n→π*,此荧光峰值与腐殖酸加速水铁矿还原速率有很好的线性关系,说明腐殖酸的加速传递电子的能力主要与醌基基团有关。土壤HA的三维荧光光谱法扫描图谱中发现不同浓度下的荧光峰值位置不同且有红移的现象。与已知化合结构对苯醌的三维荧光特性对比,JF1 HA、SF1HA、MS1 HA、OW1 HA、DW1 HA以及CG1 HA在不同浓度下的主官能团发生了变化,表明土壤腐殖酸分子结构发生了变化,即腐殖酸的分子结合形式不固定。JF1 HA、SF1 HA、MS1 HA在TOC浓度为2-10 mg C/L的主官能团是benzenoidπ→π*,TOC浓度为20-50 mg C/L时主官能团为quinonoid n→π*,而OW1 HA、DW1 HA和CG1 HA的主峰官能团是benzenoidπ→π*和quinonoid n→π*的互相交替。