G. Pantano A.，Santos，M. C. Bisinoti，A. B. Moreira 著 劉毓芳 李 敏 吳云彬 張彩鳳* 譯

(1 巴西埃斯塔杜阿爾保利斯塔大學(xué)國(guó)家生物科學(xué)研究所 圣保羅 01049-010 2 巴西埃斯塔杜阿爾保利斯塔大學(xué)阿拉拉夸拉化工研究所 阿拉拉夸拉 14801 3 晉中學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 晉中 030002 4 太原師范學(xué)院化學(xué)系 太原 030006)

腐殖質(zhì)有很重要的環(huán)境屬性，并且可以與金屬絡(luò)合。因此，腐殖質(zhì)能夠干擾環(huán)境中金屬物質(zhì)的運(yùn)輸、吸收和積累，而且對(duì)金屬物質(zhì)的毒性也有一定的影響。所以，對(duì)腐殖質(zhì)性質(zhì)的研究就顯得尤為重要。

事實(shí)上，從格蘭德流域的圖爾武河沉積物中提取出腐殖質(zhì)進(jìn)而研究其性質(zhì)是很不切實(shí)際的。因?yàn)檫@里的流域面積為15.925平方千米，水體有供給、灌溉和發(fā)電等諸多用途。農(nóng)村地區(qū)受農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響很大，而這些農(nóng)業(yè)活動(dòng)確實(shí)也帶來(lái)了一些問(wèn)題，例如土地流失，甘蔗、柑橘種植區(qū)使用的殺蟲(chóng)劑對(duì)環(huán)境的污染。圣保羅州是巴西最大的甘蔗生產(chǎn)地(其產(chǎn)量約占巴西全國(guó)甘蔗總產(chǎn)量的60%)，而格蘭德流域圖爾武河附近則是圣保羅的第三大甘蔗栽培區(qū)，甘蔗種植面積達(dá)370.342公頃，每季節(jié)能產(chǎn)生18百萬(wàn)立方米的殘?jiān)?。自從有關(guān)報(bào)道稱(chēng)這些殘?jiān)牟磺‘?dāng)使用會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化，并且像鉀、鐵、鈣這樣的金屬殘留會(huì)使地下水和地表水受到污染，此后，該地帶的甘蔗種植便受到了廣泛關(guān)注。因此，了解腐殖質(zhì)的性質(zhì)及其作用機(jī)理是十分重要的。

1 材料和方法

這項(xiàng)研究是在格蘭德流域圖爾武河進(jìn)行的。用范德維恩式挖泥船從4個(gè)采樣點(diǎn)收集表面沉積物。樣品1取自農(nóng)業(yè)地區(qū)(甘蔗和牧草)，并將其作為參考點(diǎn)。樣品2取自為市區(qū)供水的水庫(kù)，樣品3取自有代表性的甘蔗種植區(qū)，樣品4則取自收集所有污染物的大壩(水力發(fā)電)處。然后根據(jù)國(guó)際腐殖質(zhì)學(xué)會(huì)所提出的方法來(lái)提取沉積物中的腐殖質(zhì)。以氫氧化鈉為提取劑，在充滿(mǎn)氮?dú)獾谋迣?shí)驗(yàn)裝置中加入150 g的沉積物和1.5 L 0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液并機(jī)械攪拌4 h，然后通過(guò)紅外光譜、紫外可見(jiàn)光譜和分子熒光光譜對(duì)其進(jìn)行表征。

2 結(jié)果與討論

由圖1知：樣品1和樣品3中的腐殖質(zhì)在450 nm處熒光信號(hào)強(qiáng)度峰最大，這一現(xiàn)象與腐殖質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。而樣品2和樣品4中提取的腐殖質(zhì)在430 nm和480 nm處出現(xiàn)兩個(gè)最強(qiáng)度大的熒光峰，第一個(gè)最大值是由于黃腐酸的存在，第二個(gè)最大值則是由于腐植酸的存在。Peuravuori等(2002)的研究顯示，黃腐酸激發(fā)峰的最大值在250～260 nm之間，腐植酸激發(fā)峰的最大值在300～340 nm之間，而黃腐酸的最大發(fā)射峰在380～460 nm之間，腐植酸的最大發(fā)射峰則在410～480 nm之間。

圖2是同步分子熒光光譜圖，腐殖質(zhì)在400 nm附近出現(xiàn)最大熒光強(qiáng)度信號(hào)峰，這說(shuō)明在腐殖質(zhì)中存在含有5個(gè)芳環(huán)的多環(huán)芳香碳?xì)浠衔铩?/p>

圖3是紅外光譜圖，圖中出現(xiàn)了一些在其他研究中出現(xiàn)過(guò)的腐殖質(zhì)特征譜帶。

所有的光譜在頻率為3400 cm-1附近都出現(xiàn)了寬而強(qiáng)的譜帶，這是由于羧基、苯酚和乙醇結(jié)構(gòu)中的O-H鍵的伸縮而造成的。頻率為1660～1630 cm-1之間的譜帶則可能與芳環(huán)中ν(C=C)鍵的伸縮振動(dòng)有關(guān)。而頻率為1400 cm-1處的譜帶則與δ(OH)化學(xué)位移的彎曲以及苯酚和羧基中ν(C-O)鍵的伸縮有關(guān)，這個(gè)譜帶同時(shí)也是腐植酸分子的特征帶。最后，在頻率為950～670 cm-1處的譜帶與芳環(huán)上C-H鍵在面內(nèi)和面外的彎曲有關(guān)。最重要的是，在2850 cm-1和2920 cm-1處圖譜中并沒(méi)有分別出現(xiàn)-CH-和-CH2-的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)和不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)的特征峰，這說(shuō)明脂肪族基團(tuán)在腐殖質(zhì)中的含量是很低的。

文獻(xiàn)廣泛使用E4/E6的比值來(lái)推測(cè)腐殖質(zhì)中的芳香結(jié)構(gòu)。表1的分析結(jié)果顯示，如果比值小于5，則表明腐殖質(zhì)分子的聚合度很高，并且所含的芳香結(jié)構(gòu)多于脂肪結(jié)構(gòu)。E4/E6的值越大，表明腐殖質(zhì)的芳香性越低，因此，樣品3中的腐殖質(zhì)的芳香性最差。

表1 腐殖質(zhì)在紫外/可見(jiàn)區(qū)域的光譜特征Tab.1 Spectroscopic characteristics of HS in the UV/VIS region

3 結(jié)論

通過(guò)紅外光譜、紫外可見(jiàn)光譜和分子熒光光譜表征，可以得出如下結(jié)論：可能因腐殖化程度較高以及區(qū)域未受太多農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響，一個(gè)具有甘蔗種植優(yōu)勢(shì)地區(qū)沉積物中的腐殖質(zhì)是一種具有高芳香性和高聚合度的物質(zhì)。

致謝和參考文獻(xiàn)(略)

譯自：Function of Natural Organic Matter in Changing Environment，2011，114～116。