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土壤溶解性有机质对植物吸收-输送-贮存重金属的影响研究现状与进展 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤溶解性有机质对重金属生物地球化学循环中的生物可利用性起着重要作用。近年来,在土壤溶解性有机质对植物吸收、输送和贮存重金属过程的影响研究领域,国际上主要聚焦于以下三个探索方向:①土壤溶解性有机质与重金属形成配位体,改变重金属在土壤中的迁移性和植物根际环境的作用机理研究;②土壤溶解性有机质可突破植物细胞内重金属吸附点位的限制,通过控制植物细胞壁-重金属复合体的形态及重金属在细胞壁内外的吸收平衡,来干预重金属穿过细胞壁进入植物体的动力学过程研究;③土壤溶解性有机质-重金属的络合形态影响重金属在植物体内的输送和贮存作用过程与机理研究。本文基于研究溶解性有机质和重金属的植物过程中,水体溶解性有机质研究多而土壤溶解性有机质研究少的现状,针对溶解性有机质异质性的研究难点和溶解性有机质与植物亚细胞结构的配位特征的复杂性与局限性,从极性、官能团、配位结构等角度,分析并评述了土壤溶解性有机质和重金属生物地球化学中,植物吸收、输送和贮存重金属过程的研究现状和未来发展趋势。 相似文献
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水体中溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)是含水层中砷释放的主控因素之一.江汉平原河湖众多、沟渠广布,地表水体与浅层地下水的交互作用使得DOM的组分特征及其强度有显著差异.为查明江汉平原地下水中溶解性有机质在砷迁移转化过程中的作用,对江汉平原地表水和浅层地下水进行三维荧光光谱分析,使用平行因子分析法提取水体中有机质的分子组成、功能特点和荧光特征,并分析各组分相对含量与地下水中砷与铁的关联.江汉平原水体中DOM包括3种主要组分,组分C1、C2为类腐殖质,C2是生物降解过程中产生的小分子,C3为类蛋白物质.地下水DOM以类腐殖质组分C1、C2为主,地表水以类蛋白类物质C3和小分子腐殖质C2为主.高砷地下水中DOM以陆源为主,主要通过两种途径促进As的迁移转化:(1) DOM的腐殖质组分充当微生物群落的电子运输工具,促进微生物作用下的有机质氧化和铁氧化物的还原,并伴随As的释放及大量溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)和HCO3-的产生;(2) As以铁等金属阳离子为桥接物与腐殖质结合,通过形成As-Fe-DOM络合物,导致地下水中砷的迁移. 相似文献
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长期摄入高碘地下水（碘浓度＞100 μg/L）会造成人体甲状腺机能损伤.天然有机质被认为是影响高碘地下水形成的关键组分,为研究地下水中溶解性有机质（DOM）分子组成对碘富集的影响,选取长江中游沿岸浅层地下水作为研究对象,运用傅立叶变换离子回旋共振质谱仪（FT-ICR-MS）表征不同碘浓度地下水中DOM分子组成差异.研究发现碘易富集在还原环境的浅层地下水中,地下水中碘的浓度与溶解性有机碳（DOC）浓度无显著关系,DOM分子总数越多碘浓度越高;高碘地下水较低碘水DOM分子均一性、多样性更强,氧化程度和不饱和程度更高,含更多芳香性结构.长江中游沿岸高碘地下水的形成受DOM分子组成控制,主要与不饱和程度高尤其是含芳香性结构的大分子DOM有关,含芳香性结构的DOM分子与碘络合在高碘地下水的形成过程中起重要作用. 相似文献
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土壤溶解性有机质的研究进展 总被引：7，自引：0，他引：7
溶解性有机质(DOM)是土壤的重要组成部分,虽然含量占土壤有机质成分的比例不高,却是非常活跃的化学物质,可影响土壤的形成及肥力,通过水循环进入水生生态系统参与水体内的各个过程、经微生物作用进入大气圈对全球气候产生巨大影响,在土壤乃至全球系统中都发挥着极其重要的作用,已渐成为土壤学家、环境学家和生态学家研究的焦点。本文综述了众多学者的研究成果,讨论了土壤DOM的来源、含量、组成和分类,以及影响其含量变化的因素及其环境效应,指出了研究中存在的问题和未来发展趋势。 相似文献
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喀斯特地区的生态环境具有先天脆弱性,对气候变化响应敏感,是研究气候变化-生态环境变化耦合关系的理想场所.选取我国典型喀斯特地区湖泊白鹇湖为研究对象,系统分析了沉积物柱芯有机质C/N比值、Sr/Rb比值和孢粉的剖面变化.研究结果表明,白鹇湖地区3.6～2.2kaB.P.气候持续向干旱化方向发展,导致流域陆地植被显著退化,草本植物减少,蕨类植物增加,湖泊陆源有机质输入减少,沉积物有机质C/N比值降低.该干旱事件还导致流域化学风化作用减弱,Sr/Rb比值增大.白鹇湖过去5000年的气候与生态环境变化历史表明自然气候变化对喀斯特生态环境可产生重大影响,为喀斯特生态环境先天脆弱性提供了历史性证据. 相似文献
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滇池湖泊沉积物中游离类脂物的有机地球化学特征 总被引：10，自引：1，他引：9
在对滇池湖泊沉积物有机质总体特征分析的基础上,对沉积物中可溶性有机质的组成进行了定量测定,并揭示了其剖面变化特征.研究结果表明:(1)正构烷烃组分具有较强的稳定性,反映出滇池沉积有机质以菌藻类来源为主,沉积柱上、下两段存在陆源高等植物输入相对增加的特征,且从下往上存在草本植物相对贡献增加的特征;(2)脂肪醇组分,以具有强烈偶碳优势的高碳数脂肪醇为主,反映了沉积有机质中陆源输入的部分;(3)脂肪酸组分揭示出可溶有机质中以浮游植物贡献为主,局部层段存在相对较强的细菌改造作用.因此,湖泊沉积物记录了滇池从一个贫营养的湖泊演变成富营养化湖泊的过程,特别是最近几十年,滇池内源有机物和陆源有机物的输入都呈现快速增长的趋势,结合同位素组成特征表明滇池进入了重富营养化阶段. 相似文献
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从生物脂类化合物到沉积有机质的变化及其对正演烃源岩有机质形成的启示 总被引：2，自引：2，他引：0
现代海洋生物有机组分的动态变化过程是利用正演法评价海相优质烃源岩的重要中间环节, 可以为估算沉积过程中有机质的损耗提供参考.从化学组成来看, 生物体的脂类与原油成分最为接近, 而且与其他生化组分相比, 脂类的化学性质相对稳定, 可以长期保存在地层中, 因此脂类是最重要的生油母质.温度、盐度、CO2等环境条件以及生物的种类和生长阶段对生物脂类组成有重要影响, 不同环境条件和不同种类的生物对烃源岩有机质的贡献也不同.海水中的有机质在沉积过程中受原始生产力和氧化还原条件的影响.在特定生境中, 在一定的生产力范围内, 沉积有机质的通量与生产力有正相关关系.超过此范围, 沉积有机质通量与生产力关系不大.氧化条件下有机质降解速度快, 而还原条件则有利于沉积有机质的保存.生物膜的形成不仅使有机质更容易沉积, 而且降低了有机质被降解的机会.地质历史时期生物膜的识别对研究烃源岩有机质的保存具有重要意义. 相似文献
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《地球科学进展》2017,(9)
氨基糖作为海洋环境中一类具有重要地球化学特征的有机质,其在海水、颗粒物和沉积物中的含量和组成等信息能够有效反映有机质的来源、降解过程及成岩状态。从氨基糖的来源与组成、海洋环境中的分布特征和影响因素,以及其作为生物标志物对有机质来源和降解状态的指示作用等方面,系统总结了海洋环境中氨基糖的研究进展。结果表明,氨基糖的活性受其大分子形态、环境中溶解氧、营养盐水平和沉积环境的影响。葡萄糖胺/半乳糖胺(Glc N/GalN)和总可水解氨基酸/总可水解氨基糖(THAA/THAS)对有机质来源和降解状态的指示具有一致性,较高的Glc N/GalN和THAA/THAS值可反映浮游生物来源的新鲜有机质,其比值的降低表明有机质逐渐向细菌有机质转化。氨基糖的碳、氮归一化含量对二者的指示具有差异性,其比例的升高和降低取决于有机质降解程度和来源影响的相对贡献大小。胞壁酸可用于估算较为新鲜的细菌有机质对总有机质的贡献,但由于其快速循环而导致在溶解有机质中的含量极低,不适合应用在溶解有机质中。今后的工作应进一步加强不同微生物对海洋环境中氨基糖的贡献,区分有机质来源和降解对氨基糖的影响以及转化和归宿研究。 相似文献
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三角洲-浅海沉积体系中同时存在陆源有机质与海洋有机质,向深水方向陆源有机质的分布受限,但越来越多的深水区油气勘探实践发现陆源有机质的贡献,证明陆源有机质在深水区的存在及其对油气生成具有重要意义。通过系统分析陆源有机质的分布规律,从而阐述了影响陆源有机质分布的主要因素及其相互关系。研究结果表明:陆源有机质的分布受碎屑粒度、矿物组成、有机质组成、水动力类型、水动力强度、水体盐度及pH值等多因素控制,各因素间相互联系、相互影响。将其控制因素可系统归纳为物源条件、搬运条件及沉积与保存条件。水动力类型与水动力强度是陆源有机质存在于深水区的关键因素,生物作用可能成为陆源有机质分布的主控因素,环境因素及成岩作用是影响陆源有机质保存的重要因素。 相似文献
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为探究溶解性有机质(DOM)不同相对分子质量组分对药物和个人护理品(PPCPs)类污染物吸附过程的影响,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,以石英砂代表无机矿物,用商用腐殖酸(HA)制备DOM并进行超滤分级,然后开展吸附实验,并采用荧光光谱和红外光谱表征等手段,研究了DOM不同分子质量组分对石英砂吸附CBZ的影响及机制。结果表明,以3 000和10 000的超滤膜进行分级后的不同相对分子质量HA结构有明显差别,大分子质量HA中苯环等疏水性结构以及羟基的含量较多,芳香构造化程度高,多为分子量较高、稳定性较好的疏水性有机物,但中、小分子质量HA结构差异不大,含有更多羰基、羧基等含氧官能团,主要是一些分子质量较小的亲水物质; DOM不同分子质量组分对CBZ在石英砂上的吸附有明显影响,其中大分子质量组分促进吸附,而中、小分子质量组分抑制吸附,原因在于大分子质量组分可疏水结合于矿物表面,增加介质表面的活性吸附位点,同时其芳香性或脂肪性结构可与CBZ的疏水基团发生疏水作用共吸附或累积吸附于介质表面,从而促进CBZ的吸附;而中、小分子质量DOM的极性官能团可与CBZ酰胺部分通过极性作用结合,对CBZ分子有增溶作用,从而抑制吸附。 相似文献
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The chemical structure of refractory marine dissolved organic matter (DOM) is still largely unknown. Electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (ESI FT-ICR-MS) was used to resolve the complex mixtures of DOM and provide valuable information on elemental compositions on a molecular scale. We characterized and compared DOM from two sharply contrasting aquatic environments, algal-derived DOM from the Weddell Sea (Antarctica) and terrigenous DOM from pore water of a tropical mangrove area in northern Brazil. Several thousand molecular formulas in the mass range of 300-600 Da were identified and reproduced in element ratio plots. On the basis of molecular elemental composition and double-bond equivalents (DBE) we calculated an average composition for marine DOM. O/C ratios in the marine samples were lower (0.36 ± 0.01) than in the mangrove pore-water sample (0.42). A small proportion of chemical formulas with higher molecular mass in the marine samples were characterized by very low O/C and H/C ratios probably reflecting amphiphilic properties. The average number of unsaturations in the marine samples was surprisingly high (DBE = 9.9; mangrove pore water: DBE = 9.4) most likely due to a significant contribution of carbonyl carbon. There was no significant difference in elemental composition between surface and deep-water DOM in the Weddell Sea. Although there were some molecules with unique marine elemental composition, there was a conspicuous degree of similarity between the terrigenous and algal-derived end members. Approximately one third of the molecular formulas were present in all marine as well as in the mangrove samples. We infer that different forms of microbial degradation ultimately lead to similar structural features that are intrinsically refractory, independent of the source of the organic matter and the environmental conditions where degradation took place. 相似文献
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湿地溶解性有机质（DOM）源识别方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
湿地是位于水陆生态系统之间的重要生态交错带,而溶解性有机质(DOM)是陆地向水生生态系统输送营养物质的重要载体物质。湿地中DOM的来源分为内源和外源。对湿地中DOM的来源进行识别有助于认识湿地中营养物质的生物化学循环特征,从而进一步了解水陆生态系统之间的物质循环。目前,对湿地DOM进行源识别的方法较多。根据各种方法在研究中应用的广泛性和可用性,本文主要介绍了光学法、同位素法、C/N比值法和生物标志法在湿地DOM源识别中的应用。综合分析表明,光学法、同位素法和C/N比值法在湿地DOM源识别研究中的应用较多。近几年,由于生物标志物(特别是木质素)不仅能够对来源进行识别,而且对源的变化很敏感,因此生物标志法在湿地DOM源识别中的应用成为研究的热点。论文在分析各种湿地DOM源识别方法的基础上,指出了目前研究中存在的问题,并提出进一步研究的方向。 相似文献
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Exploring the Nature of Soil Organic Matter from Humic Substances Isolation to SOMics of Molecular Assemblage 总被引：4，自引：0，他引：4
Genxing Pan Yuanjun Ding Shuotong Chen Jingling Sun Xiao Feng Chen Zhang Doross Marios Jufeng Zheng Xuhui Zhang Kun Cheng Xiaoyu Liu Rongjun Bian Lianqing Li 《地球科学进展》2019,34(5):451-470
In this review, the evolution of Soil Organic Matter (SOM) research was traced back to outline the main achievement of understanding SOM in relation to its ecological functioning, particularly of carbon sequestration against climate change. The short-coming of soil humus theory, knowledge of SOM protection and stabilization, framework of newly emerged Humeomics as well as the increasingly active study of molecular organics in soils were analyzed and discussed, highlighting the importance of re-visiting SOM in term of structure-property-functions for the main mission of modern soil science. There were limitations of soil forming conditions, fraction separation procedure and single molecule identification for understanding the huge complex humus of larger sized synthesized molecules. Thanks to the ever-active studies of soil (organic) carbon sequestration and stabilization focusing on the association status of SOM with soil components, SOM has been increasingly recognized as an assemblage of metabolites from life activities on or in soil, with different allocation or protected in mineral/organic complex phases, which could be traced by biomarker molecules. Using such biomarker molecules as a target (like primer in molecular microbiology), all the molecules of SOM could be digested and isolated for qualitative or quantitative identification with GC/MS high resolution technologies. Such development has emerged a new paradigm of molecular SOM study, finally as SOMics as a modern soil science frontier. The functioning of SOM for stabilizing soil structure, enhancing reactivity and promoting biological resistance could be correlated to the paradigm of abundance, composition, structure and functions rather than the content and recalcitrance of SOM. This may deserve urgent studies to quantify and parameterize the defined paradigm based on the molecular composition of SOM. Again, such theory and technology development could provide a tool to manage SOM in term of carbon sequestration but revalorizing bioactivity in ecosystems, especially in agroecosystems. We believe such studies could rather depict the nature of SOM and of soil in relation to its ecological services and functioning, which will be the focus of soil science in serving the sustainable development of human society. 相似文献
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The effects of photoirradiation of dissolved organic matter (DOM) on its subsequent adsorption to the Fe(III)oxyhydroxide mineral goethite were investigated at 22°C in 0.10 mol L−1 NaClO4 solutions at pH 3.5 and 5.5, Photoirradiation of DOM decreased the abundance of high molecular-weight components and formed new lower molecular-weight components, including low molecular weight carboxylic acids (i.e., formic, malonic, and acetic acids). Adsorption of non-irradiated DOM decreased from pH 3.5 to 5.5 and was dominated by the intermediate molecular weight (1251-3750 Da) fraction, although the 451-1250 and 3751-11350 Da fractions also contributed to adsorption at pH 3.5. Irradiation resulted in a substantial decrease in DOM adsorption affinity at pH 3.5, primarily due to loss of components in the 1251-3750 and 3751-11350 Da fractions. Irradiation resulted in only a small decrease in DOM adsorption affinity at pH 5.5; the loss of components in the 3751-11350 Da fraction upon irradiation had little effect on adsorption because they played little or no role in the non-irradiated sample at this pH. Irradiation of DOM also affected its interactions with Fe in solution and the solution iron(II)/iron(III) speciation. The combined effects of irradiation followed by adsorption produced DOM that was lower in molecular weight and had a decreased UV-Vis absorptivity than either process, alone. Together, these two processes are likely to have important environmental consequences in terms of UV penetration of surface waters, contaminant mobility, and DOM bioavailability. 相似文献
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从土壤腐殖质分组到分子有机质组学认识土壤有机质本质 总被引：2，自引：0，他引：2
梳理了与土壤生态系统功能相联系的,特别是对固碳减排的土壤有机质本质认识的研究进展及路径,探讨了经典腐殖质学说存在的问题,概述了新近的有机质保护稳定学说及腐殖质组学学说,并追溯了生物标志物有机质分子研究,最后从土壤学的基本理念和理论出发讨论和重新认识土壤有机质的本质及其价值。从形成条件、分离条件和分子鉴定等多方面分析,土壤腐殖质形成和稳定学说越来越显示出局限性;而面向气候变化的碳固定研究可以深入探析土壤有机质的复杂存在状态。越来越认识到土壤有机质是投入土壤的有机物质经不同程度生物利用或降解的产物残留,只是被土壤不同程度地区隔和封闭,本质上仍是分子量变化极大的生命源有机物的集合。因此,可通过生物标志物分子作为靶标在土壤中提取和识别,该技术的发展将孕育萌生土壤有机质分子组学。后者可以用于判读土壤有机质的结构支撑、反应活性和促生功能等方面的本质差别,这些差别可能是由有机分子组成结构及存在状态所决定而不是由有机分子稳定性决定的。从这个概念出发,类似于土壤微生物分子生态,土壤有机质的丰度、组成、结构与功能间的联系可能是土壤有机质本质的核心问题。对这种关系的量化和参数化表征可用以探索土壤有机质永续固定,且可以保持生命活性的土壤有机质的管理策略及技术,并配合土壤的团聚体理论诠释土壤的本质和生态系统功能服务,这将是未来土壤学服务人类可持续发展的理论立足点。 相似文献
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原煤的开采、储存、运输及其加工利用过程是多环芳烃(PAHs)污染的主要来源。由于缺乏相关系统调查数据,其对煤矿复垦区土壤环境质量的影响尚不明确。平朔煤矿复垦土地主要作为耕地利用,了解其PAHs污染状况直接关系粮食安全和人体健康。该研究通过野外实地调查,开展了平朔煤矿复垦区表层土壤中多环芳烃(PAHs)的毒性风险分析研究。在整个平朔煤矿45 km2范围内,以500 m×500 m间距为基准,按照不同用地类型,采集了0~20 cm深度土壤样品179个,再按照1 km×1 km单元格组合后分析。使用安捷伦高分辨气相色谱低分辨质谱进行目标物的检测。加入代用标准2氟联苯(2 FBP)以进行回收率控制。研究结果表明：土壤中16种EPA PAHs的含量范围为213.60~2 513.20 ng·g-1,均值为717.09 ng·g-1。PAHs成分特征显示主要以3~4环为主(52%),5~6环次之(42%),2环所占比例最低(6%)。使用相关分析法判定,主要污染来源为原煤。毒性风险分析结果显示,平朔煤矿土壤PAHs存在一定生态风险,当土地重新作为农田加以利用时,需要加以关注。 相似文献
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The environmental dynamics of dissolved organic matter (DOM) were characterized for a shallow, subtropical, seagrass-dominated estuarine bay, namely Florida Bay, USA. Large spatial and seasonal variations in DOM quantity and quality were assessed using dissolved organic C (DOC) measurements and spectrophotometric properties including excitation emission matrix (EEM) fluorescence with parallel factor analysis (PARAFAC). Surface water samples were collected monthly for 2 years across the bay. DOM characteristics were statistically different across the bay, and the bay was spatially characterized into four basins based on chemical characteristics of DOM as determined by EEM-PARAFAC. Differences between zones were explained based on hydrology, geomorphology, and primary productivity of the local seagrass community. In addition, potential disturbance effects from a very active hurricane season were identified. Although the overall seasonal patterns of DOM variations were not significantly affected on a bay-wide scale by this disturbance, enhanced freshwater delivery and associated P and DOM inputs (both quantity and quality) were suggested as potential drivers for the appearance of algal blooms in high impact areas. The application of EEM-PARAFAC proved to be ideally suited for studies requiring high sample throughput methods to assess spatial and temporal ecological drivers and to determine disturbance-induced impacts in aquatic ecosystems. 相似文献