溶解性有機質對土壤中有機污染物遷移轉化的影響因素

付高陽，譙 華，彭 偉，楊 昊，史永剛，蔣國正

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溶解性有機質對土壤中有機污染物遷移轉化的影響因素

付高陽，譙 華*，彭 偉，楊 昊，史永剛，蔣國正

（中國人民解放軍后勤工程學院 國防建筑規劃與環境工程系， 重慶 401311）

溶解性有機質（DOM）對土壤中有機物的遷移轉化有重要作用，也受眾多因素影響。介紹了DOM的基本概念、分類和環境作用；討論了DOM的來源、DOM的分子量大小、DOM的濃度和pH值等影響因素對DOM與有機物的作用并分析了原因；提出了研究的走向。

溶解性有機質；有機污染物；影響因素；遷移轉化

當今社會的現代化程度極高，大規模工業生產所排放的有機廢物、現代化農業過程中使用的有機農藥和大量的生活垃圾等導致土壤遭受到的有機污染愈發的嚴重。各種土壤環境問題層出不窮，有機物污染土壤的修復迫在眉睫。

溶解性有機質（Dissolved Organic Matter，DOM）是活性很高的一種有機混合物，含有還原性基團如酚基、羥基等，同時又有氧化性基團如羧基、羰基等，可與土壤中的有機物產生氧化還原、供價結合、螯合等多種作用，對有機物在土壤中的環境化學行為有較大的影響。大量的研究工作表明，DOM與土壤中有機物的相互作用受到眾多因素的影響[1-4]，本文將重點介紹DOM對有機污染物遷移轉化的影響因素，并對其中的機理進行分析，以期為DOM修復有機污染土壤的研究提供新的視野。

1 DOM簡介

1.1 DOM概念與分類

溶解性有機質( Dissolved Organic Matter，DOM ) 指的是能夠溶解于水溶液的有機物，是根據DOM的提取方法而總結出的操作定義。DOM中以溶解性有機碳（DOC）為主要組分，同時包含有溶解性有機磷、硫和氮等多種組分，具有復雜的結構，亦稱水溶性有機質。

由于研究DOM的人員涉及各個學科領域，對DOM進行分類的方法也較多。常見的DOM分類方法有三種：第一種是根據DOM內的化合物進行分類的組分法，將DOM按照蛋白質、游離氨基酸、糖類、酚和脂等進行分類；第二種是根據DOM分子量大小進行分類的粒徑法，將DOM按照分子量＜6 000 Da、6 000 ~14 000 Da和＞14 000 Da進行分組，其中小分子DOM主要包括脂肪酸，氨基酸等，大分子DOM主要為富里酸等；第三種是DOM的不同吸附特性進行分類的樹脂法，將DOM通過XAD樹脂，分離為酸性親水有機質(HPIA)、酸性疏水有機質(HPOA)、堿性親水有機質(HPIB)、堿性疏水有機質(HPOB)、中性親水有機質(HPIN)、和中性疏水有機質(HPON)[5]等6個組分。

1.2 DOM對土壤環境中有機物的作用概述

在土壤環境中，由于土壤結構多樣，且DOM自身理化性質復雜，造成DOM對土壤中有機物影響的機理不盡相同。主要發生作用的方式包括有氫鍵結合、配位交換、疏水分配、共價結合、鰲合、離子交換和π-π相互作用、電子轉移[6-8]等。同時環境中的DOM同時具有親水和疏水的兩性作用，對機污染物的遷移轉化過程的有雙重影響：一方面，疏水性的DOM與有機污染物在土壤表面共同作用，形成疏水性吸附，從而提高了土壤對低極性和非極性有機物的結合能力，抑制了其遷移；另一方面親水性DOM可以增加有機物在土壤中的溶解度，提高其遷移能力。

2 DOM對有機污染物遷移轉化的影響因素

影響DOM對有機污染物遷移轉化的主要因素有：DOM的來源、DOM的分子量大小、DOM的濃度和溶液pH值等。

2.1 DOM的來源

DOM是一種混合物，不同來源的DOM其組成可能會發生改變，導致其與有機污染物遷移轉化的作用會有所差異。

Chiou等研究了從土壤腐殖質、富里酸和地表水等不同來源中提取DOM，并研究其與有機物的結合能力，結果表明，結合能力由大到小依次為土壤腐殖質DOM>富里酸DOM>地表水腐殖酸DOM。Jones等[9]從老化黑炭與新鮮黑炭兩種不同的黑炭中提取DOM，并分別研究其對農藥西瑪津遷移轉化的影響，結果表明，兩種DOM影響西瑪津遷移的能力幾乎是相同的。在國內方面，劉飛翔等[10]采用腐植酸、丙氨酸兩種物質制備DOM溶液，研究兩種不同體系的DOM對秸稈碳吸附PCP的影響，結果表明，腐植酸DOM及丙氨酸DOM均降低了秸稈碳的比表面積和孔容，增大了其平均孔徑和表面酸性官能團的數量，使得秸稈碳對PCP的吸附能力有所降低，增強了PCP的遷移能力。在此過程中，腐植酸DOM較丙氨酸DOM表現出更顯著的影響。

從腐殖化程度較高的原料中提取的DOM普遍對有機物遷移轉化的影響較大，其原因可能是組分更為復雜，影響遷移轉化的方式更為多樣。

2.2 DOM分子量大小

通常將分子量小于6 000 Da的DOM稱作小分子DOM，而將分子量大于14 000 Da的DOM稱作大分子DOM。分子量不同的DOM對有機化合物的親和力大小不同，其中大分子組分[11]的影響尤為突出。

Chen等[12]研究DOM分子量大小對土壤中撲草清的作用，結果表明DOM能都促進撲草清在土壤中的遷移，且隨著分子量的增大，撲草清在土壤中的遷移能力增強。Raber等[13]在研究苯并［a］芘污染土壤時發現，向污染土壤中加入DOM，可提高苯并［a］芘在土壤中的遷移，且DOM中高分子組分（分子量＞14 000 Da）越多，對遷移的促進作用越大。而張學政[14]研究發現小分子DOM(分子量＜

6 000 Da)對金霉素遷移的促進作用大于大分子，大分子組分（分子量＞14 000 Da）對金霉素的遷移影響極小，這可能是由于大分子DOM和金霉素的親和力太大，產生了共吸附作用，故對其遷移的影響較小，而小分子DOM與金霉素之間存在競爭吸附的關系，故對其吸附作用抑制較大，從而促進了金霉素在土壤中的遷移。

一般來說，大分子DOM對有機物在土壤中的遷移性是增強的，小分子DOM則反之，但是DOM本身結構復雜，當其與不同有機物反應時可能出現相反的規律，產生這種情況的原因也是研究的重點。

2.3 DOM的濃度

DOM濃度不一樣，其對有機物在土壤中遷移轉化的影響也不一樣，一般來講，DOM濃度的改變會影響有機物的吸附分配系數，且與土壤中有機質也會相互作用，從而影響有機物在土壤中的遷移。

Flores-Cespedes等[15]研究發現，在受吡蟲啉污染的土壤中添加不同濃度DOM(15~100 mg.L-1) 后，吡蟲啉在土壤中的遷移增加了，且濃度越大其效果越明顯。Gao和Ling等[16,17]在研究DOM與土壤中有機物吸附分配系數時發現，在一定范圍內，有機物的吸附分配系數與DOM的濃度大小呈正相關關系，高濃度DOM能促進有機物的吸附，減弱其在土壤中的遷移能力；但當超過臨界濃度后，DOM對有機物的吸附呈抑制作用，增強其在土壤中的遷移能力，且隨著DOM濃度的增大，有機物在土壤中遷移能力也越大。對于臨界濃度的大小，凌婉婷[18]等研究發現其與土壤有機質含量有著緊密聯系，在有機質含量高的土壤中，DOM臨界濃度相對較小，抑制有機污染物吸附的濃度閾值低；在有機質含量高的土壤中，DOM臨界濃度相對較大，抑制有機污染物吸附的濃度閾值高。

DOM影響有機物遷移轉化的臨界濃度與土壤理化性質和有機物本身都有關系，兩者共同決定了DOM濃度對有機物作用的靈敏度。

2.4 pH值

溶液pH影響土壤表面的電荷性以及離子型有機物的存在形式[19]，而DOM含有很多官能團，在不同pH值下其解離狀況及DOM延展情況都不一樣。兩者相互作用使得溶液pH值對DOM影響有機污染物遷移有重要作用。

Haham等[20]在研究pH值對DOM影響土壤中磺胺嘧啶的作用時發現，溶液的pH值6升高到9后，DOM對磺胺嘧啶的吸附能力增強，使磺胺嘧啶在土壤中的遷移能力下降。喬肖翠[21]研究發現，pH值的改變會影響土壤中萘的遷移速率，在相同DOM濃度下，當pH值為8、10時萘的遷移速率大于pH值為6時的遷移速率，表明pH值的提高促進了DOM對萘的遷移。

不同有機物在加入DOM的土壤中對pH變化的響應是不同的，部分有機物會隨著pH值的提高而增強其遷移性，部分有機物則相反或基本沒有改變，需要進行具體的研究。

3 熱點與方向

DOM對土壤中有機污染物的遷移轉化的作用受到眾多因素的影響，主要包括了DOM自身性質，土壤環境和污染物種類等。同時，目前DOM對有機污染物遷移轉化的作用大多在實驗室條件下進行。而實際土壤污染體系中的環境因素與實驗室有較大差異，因此在以后的實驗中，有必要對實際環境條件進行模擬，深入研究不同因素的影響程度和其中機理，以便更好地為有機污染土壤的修復提供更好的理論依據。

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Influence of Dissolved Organic Matter on Migration and Transformation of Organic Pollutants in Soil

（Dept. of Defence Architecture Planning & Environmental Engineering , Logistic Engineering University of PLA, Chongqing 401311, China）

Dissolved organic matter (DOM) plays an important role in the migration and transformation of organic matter in the soil, and it is also affected by many factors. In this paper, the basic concept, classification and environmental effects of DOM were introduced. The factors affecting DOM and organic matters were discussed, such as pH value and source, molecular weight, concentration of DOM. And the reason was analyzed. Finally the research direction in the future was proposed.

dissolved organic matter; organic pollutants; influence factors; migration and transformation

P 642.1

A

1671-0460（2016）09-2221-03

2016-03-24

付高陽（1992-），男，山西忻州人，碩士，2014 年畢業于后勤工程學院環境工程專業，研究方向：軍事環境安全。E-mail：550837320@qq.com。

譙華（1975-），女，副教授，博士，研究方向：主要從事土壤污染修復相關的教學與科研工作。E-mail：huwangqiao@163.com。