天然日光辐照条件下牛粪中溶解性有机质和干旱条件下土壤中溶解性有机质的光谱学特征研究

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1、天然日光辐照条件下牛粪中溶解性有机质和干旱条件下土壤中溶解性有机质的光谱学特征研究Opticalandmolecular-levelchangesintheDOMincowdungandsoilinTianjin工程领域：环境工程（专业）作者姓名：李龙龙指导教师：KhanM.G.Mostofa企业导师：蔡凌天津大学环境科学与工程学院2017年12月摘要本论文主要应用3-DEEM-PARAFC方法对牛粪原始的溶解性有机质（DOM）成分进行确定，并对牛粪在光照和黑暗条件下的降解过程中的溶解性有机质（DOM

2、）的变化进行研究，在此基础上以牛粪的降解为依据对腐殖化的机理做出了概念性的阐述。基于光降解对牛粪的影响的分析，为了进一步研究因光照而导致的干旱条件下自然环境中DOM的变化，本研究采集了天津地区的森林，农田，河岸，以及干旱土地这四种类型的土壤，对天津土壤中的DOM的存在状态以及类型差异进行了分析总结。基于本论文主要研究内容，主要结论如下：（1）酪氨酸是牛粪中主要的原始溶解性有机成分，氨态氮是原始牛粪中氮元素养分的主要存在形式。（2）在光化学和微生物作用下牛粪的降解主要产生类腐殖质和蛋白质类物质（或胞外聚

3、合物），这一过程也伴随着氮元素养分存在形式的生物转化。在这一降解的过程中S-和N-官能团类物质大量产生。（3）基于牛粪在光照和黑暗条件下的溶解性有机质的变化，对于腐殖化机理的概念性模型在本文中做出了总结。（4）三维荧光平行因子分析法在不同种类型的土壤有机质的分析中主要成分有两种，分别是腐殖酸和富里酸，并且基于土壤类型的差异荧光强度的也有所不同。（5）中干旱条件下腐殖酸首先降解，在此次研究土壤中显示干旱类型土壤中腐殖酸完全降解。（6）FTIR和元素分析表明受干旱影响的土壤中O-H，C=O，COO-的官能

4、团明显降低。关键词：溶解性有机质；牛粪；酪氨酸；腐殖质；光降解；腐殖化机理；土壤有机质IABSTRACTFluorescence(excitation-emissionmatrix,EEM)spectroscopyincombinationwithparallelfactor(PARAFAC)i.e.EEM-PARAFACmodellingandFTIRwereappliedtocharacterizeandisolatetheDOMinrawcowdungalongwithdegradedcowdu

5、ngunderthesunlightanddarkconditions,aswellasdifferenttypesofsoil.FTIRwasappliedtoidentifythefunctiongroupsintheDOMincowdung,processedcowdungandsoil.EEM-PARAFACmodellingalongwithFTIRspectrasuggestedthattyrosinewastheonlykeyDOMcomponentdetectedintherawcow

6、dung.RelativelyhighcontentsofNH+–4comparedtothoseofNO3aresusceptibletosubsequentproductionofNO–++3fromNH4throughnitrificationwhilstNH4mayoriginatefrommicrobialdegradationoforganicnitrogenintyrosine.EEM-PARAFACmodellingalsodemonstratedthatextracellularpo

7、lymericsubstanceswereproducedincowdunguponexposuretosunlightanddarkincubation,whichsubsequentlyproducehumic-likesubstancesinwater.Basedontheresultsobtainedinthisstudy,humificationmechanismwasextensivelydiscussedwithprovidingaconceptualmodel.Fromtheresul

8、tsofdifferenttypesofsoilanalyses,itwasshownthathumicacidswerecompletelydecomposedindryingaffectedsoilscomparedtoothertypesofsoils.Thisstudythereforeindicatesthathighcontentsoftyrosineincowdunganditshumificationprocessescouldbeuse