【摘 要】
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土壤中铁氧化物可通过吸附作用固定土壤有机碳,从而形成矿物-有机复合体。农业活动中磷肥和有机肥的施用极大增加了生物圈中磷输入量,磷酸盐与针铁矿进行配位交换时,竞争有机质的吸附位点,不利于土壤有机碳的固存。因此,本研究制备针铁矿-腐殖酸复合物,采用X-射线衍射技术、扫描电镜和傅里叶红外光谱等技术对复合物进行表征,分析体系初始C/Fe摩尔比对复合物的物相和微观形貌的影响;选择高OC负载量的复合物进行动力
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土壤中铁氧化物可通过吸附作用固定土壤有机碳,从而形成矿物-有机复合体。农业活动中磷肥和有机肥的施用极大增加了生物圈中磷输入量,磷酸盐与针铁矿进行配位交换时,竞争有机质的吸附位点,不利于土壤有机碳的固存。因此,本研究制备针铁矿-腐殖酸复合物,采用X-射线衍射技术、扫描电镜和傅里叶红外光谱等技术对复合物进行表征,分析体系初始C/Fe摩尔比对复合物的物相和微观形貌的影响;选择高OC负载量的复合物进行动力学实验和等温吸附实验,并利用TOC总有机碳分析仪、紫外分光光度计、高效液相-体积排阻色谱联用和三维荧光光度计技术探究不同p H下磷酸盐对吸附态有机碳稳定性和分子特征的影响,为实现土壤有机碳长期稳定与维持土壤磷有效性的平衡提供理论依据。论文主要研究结果如下:（1）复合物的C/Fe摩尔比随体系初始C/Fe摩尔比的增大而线性增加,当体系初始C/Fe摩尔比为最大值2.0时,其对应复合物的C/Fe摩尔比为0.98,此时针铁矿上的吸附位点已经趋于饱和。针铁矿表面的羟基与腐殖酸的羧基发生配位交换反应形成针铁矿-腐殖酸复合物,且腐殖酸的存在并没有改变针铁矿的晶体结构。针铁矿形貌呈针状,复合物形貌呈块状团聚现象,且随着体系初始C/Fe摩尔比的增加,复合物的团聚现象越明显。针铁矿-腐殖酸复合物中的有机分子主要为类芳香族、类蛋白质、类富里酸和类腐殖酸等组分。（2）外源P的加入可通过表面络合作用对吸附位点的竞争以及带负电荷的静电排斥作用加快了针铁矿-腐殖酸复合物上有机分子的解吸速度。随着体系P浓度的增加和反应时间的延长,清液中有机分子量分布向较大分子量方向移动,表明P促进了复合物中3.86～12.91 k Da有机分子的解吸,且解吸的有机分子含有大量的类腐殖酸组分、类富里酸组分和酪氨酸形成的类蛋白组分。（3）外源P对针铁矿-腐殖酸复合物中有机分子解吸强度的影响取决于反应体系的p H值。p H通过影响腐殖酸的溶解度、分子结构、官能团特性和针铁矿的表面电荷性质,进而影响P解吸针铁矿吸附态有机分子的分子分馏。Freundlich等温吸附方程可以很好地描述P在针铁矿-腐殖酸复合物的吸附过程,针铁矿-腐殖酸复合物上有机碳的解吸过程符合一级动力学模型,且OC的解吸过程分为快反应和慢反应两个阶段。（4）在p H梯度动力学实验（反应时间90～300 min）和p H 4.5等温吸附实验(初始P浓度2.5～300 mg·L-1)中磷酸盐解吸OC的量降低,说明P可能通过Fe（Ⅲ）的离子键桥作用,与清液中自然解吸带负电的有机分子形成桥架式结构的絮凝体,降低了腐殖酸的解吸量。（5）反应体系pH深刻影响针铁矿-腐殖酸复合物中有机组分的稳定性,随p H的升高,外源P促进了复合物中类富里酸、类蛋白和类腐殖酸组分的解吸,复合物中的类芳香组蛋白组分被P解吸的较少。p H 4.5、6.5和8.5条件下,外源P分别促进了分子量为0.26～5.08 k Da、0.16～12.03 k Da和0.13～12.91 k Da的有机分子解吸。
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