doi10.11766trxb201802010532

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1、土壤学报ActaPedologicaSinicaDOI:10.11766/trxb201802010532土壤胡敏素结构特征及对铜离子的吸附特性*国家自然科学基金项目（41471196）资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.41471196)†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：zhangjinjing@126.com作者简介：范春莹（1992—），男，河北人，硕士研究生，主要从事土壤化学研究。E-mail：33743582@qq.com收稿

2、日期：2018-02-01；收到修改稿日期：2018-04-12范春莹1谢修鸿2燕爱春1张晋京1†（1吉林农业大学资源与环境学院，吉林省商品粮基地土壤资源可持续利用重点实验室，长春130118）（2长春大学园林学院，长春130022）摘要以棕壤和赤红壤为供试土壤，在对土壤胡敏素进行结构表征的基础上，采用批量平衡法研究不同反应温度下其对铜离子（Cu2+）的吸附动力学和热力学特征，利用同步辐射X-射线吸收光谱技术探测了Cu2+在胡敏素表面吸附的微观局域结构。结果表明：与胡敏酸相比，胡敏素具有较高的脂族性和极性，但其分子中甲氧基碳、羰基碳、木质素类化合

3、物和酚类化合物的比例较低；随溶液Cu2+浓度、接触时间和反应温度的增加，胡敏素对Cu2+的吸附量也增加；吸附动力学曲线符合假二级动力学方程，吸附过程是需要能量和吸热的缔合反应；吸附等温线符合Freundlich和Langmuir方程，吸附反应是自发、吸热和自由度增加的过程；与胡敏酸类似，胡敏素表面吸附态Cu2+是以扭曲的八面体构型存在，第一配位层（Cu-O）由原子间距为1.91～1.97Å的4个O原子构成，第二配位层（Cu-C）由原子间距为2.80～2.83Å的2个C原子组成，证实Cu2+主要以内层复合物形式吸附在胡敏素表面的有机官能团上。上述结

4、果指出，尽管胡敏素的化学组成不同于胡敏酸，但Cu2+在这两种腐殖物质组分表面的局域配位结构相似。关键词胡敏素；铜离子；吸附动力学；吸附热力学；同步辐射X-射线吸收光谱中图分类号S153文献标识码A腐殖物质是土壤有机质的主体（占土壤有机质的60%～80%），在金属离子累积、迁移和生物有效性方面起重要作用[1]；另一方面，腐殖物质对金属离子行为的影响，在很大程度上取决于其本身的化学组成和特性[2]。因此，研究土壤腐殖物质的组成特性以及与金属离子的相互作用关系，可为阐明金属离子的环境行为和命运提供重要依据。按照腐殖物质在不同pH溶液中的溶解性，可将其分

5、为胡敏酸（Humicacid，HA）、富里酸（Fulvicacid，FA）和胡敏素（Humin，Hu）三个组分。目前，关于土壤中溶解性腐殖物质组分（即HA和FA）的结构特征及对金属离子的吸附作用已进行了许多研究[2-4]，而对于不溶性腐殖物质组分（即Hu）的研究较少[5-6]。此外，已有的研究多是针对未经纯化的粗Hu[7]，而对于纯化后Hu的研究则鲜见报道[8-9]。本研究应用元素组成、能量色散X-射线光谱（EnergydispersiveX-rayspectrometry，EDS）、固态13C核磁共振（Nuclearmagneticresona

6、nce，NMR）和裂解-气谱/质谱（Pyrolysis-gaschromatography/massspectrometry，Py-GC/MS）方法对土壤Hu进行结构表征，探讨不同反应温度下Hu对Cu2+的吸附动力学和热力学特性，利用同步辐射X-射线吸收光谱（X-rayabsorptionspectroscopy，XAS）技术测定Cu2+在Hu表面吸附的局域配位结构，同时比较Hu与HA在结构特征以及吸附态Cu2+局域配位结构的差异，以期为深入认识Hu的组成特性以及与金属离子的相互作用关系提供依据。1材料与方法1.1供试土壤http://pedol

7、ogica.issas.ac.cn土壤学报ActaPedologicaSinica供试土壤为棕壤（相当于中国土壤系统分类中的淋溶土）和赤红壤（相当于中国土壤系统分类中的富铁土），其中棕壤采自山东省青岛市崂山区峡口庙（36º19′N，120º35′E），赤红壤采自广东省广州市天河区华南农业大学（23º09′N，113º21′E）。采样地点选择人为活动干扰较少的林地，采样深度为表层0～20cm（去除枯枝落叶层）。将多点采集的土样混匀、风干并过2mm尼龙筛。供试土壤的基本性质如表1所示。表1供试土壤的基本性质Table1Basicpropertieso

8、fthesoilsusedinthisexperiment土壤SoilpH有机碳①/(g·kg-1)全氮②/(g·kg-1)胡敏酸碳③/