土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机制及影响因素研究进展（

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1、土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展*王磊应蓉蓉石佳奇龙涛f林玉锁（1环境保护部南京环境科学研究所，南京210042）（2国家环境保护上壤环境管理与污染控制重点实验室，南京210042）摘要鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性，关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与I训定机理方面的研究越來越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年來报道较多的土壤矿物对土壤冇机质的吸附机制，以及主要影响因素。在众多矿物类烈中，水介饮、铝氧化物及粘土矿物对冇机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与冇机质Z间的主耍作用机制。土壤pH是影响矿物农

2、面电荷及吸附位点的关键因索，进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物农而的有机质含量对其继续吸附有机质具有-•定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构，越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响，一般來说，以化学键合吸附在矿物表面的冇机质最稳定，其次为直接与矿物表面作用的电子“供体•受体”机制，范徳华力和静电作用稳定性较差。近年來，随着分析设备和技术的进步，一些新的衣征与探测方法（如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等）被用于“矿物■有机质”结合机制的

3、研究中，这些新的手段亳无疑问会帮助更好的认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、“矿物■有机质”复合体形成和演化过程中所起的作用，研究相对较少，但很明显，这种的作用是至关重要的。关键词土壤冇机质；土壤矿物；吸附及固定；作用机制；“矿物-冇机质”复合休中图分类号X53；X131.3文献标识码A土壤有机质是陆地碳元素的主要存在形式，是陆地有机碳最大的汇，上壤有机质中的碳含量比全部空气和植物中碳元素含量的总和还要多，据报道，土壤中约储存了1.46X10,6Kg的有机碳⑴。诚然，土壤有机质在牛态系统，坏境保护及全球碳储存与循坏屮重要性不言而喻。近年来，关于土

4、壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方而的研究受到了学术界的广泛关注3叫矿物类型及矿物的物理化学性质均被证明会对矿物与冇机质Z间的作用机理造成不同程度影响⑴-⑸。土壤冇机质与土壤矿物是土壤的重要组成成分，也是土壤中化学性质授活跃的两种纽分，二者密不可分。土壤矿物按成因可以分为原主矿物和次生矿物，但化学性质活泼且对土壤性质影响较大的主要为次生矿物〔°叫和较于土壤矿物，土壤有机质来源更广，成分更加复杂。腐殖质是土壤有机质存在的主要形态类型，占土壤有机质总量的85%〜90%,因此土壤有机质大多指土壤腐殖质。从溶解性上可以将腐殖质分为腐殖酸、富里酸及胡敏素，其中，腐殖酸及富里酸

5、溶解性较好，是町溶性冇机质（DissolvedOrganicMatter,DOM）的主要成国家自然科学基金项目(21607049)SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.21607049)>科技部863计划项0(SS2013AA06A608)NationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina(No.2013AA06A608)x江苏省H然科学基金项目(BK20160101)TheNaturalScienceFoundationofJ

6、iangsuProvince(No.BK20160I0I)T通讯作者Correspondingauthor,E-mail:longtao@nies.org作者简介：I需(1986—),男，助理研究员，研究方向为土壤与地下水污染控制。E-mail:leiwang@nies.org收稿日期:2016-08-15；收到修改稿日期:2016-12-06分，而胡敏索不可溶。由于腐殖酸和富里酸具冇一定的溶解性，因此两者是土壤冇机质在土壤及地下水中迁移的主要方式。表层与深层土壤有机质的组成区别主要在于英來源。表层土壤有机质受季节、土地利用方式、植物演替和外来有机质输入影响较大，因此

7、，这部分有机质的差界较大，化学结构较为无序，性质不稳定。虽然表层土壤（通常指有机残落物层和淋溶层土壤上部）的有机质含量明显高于下层，但是表层土壤小的有机质有相当一部分以其生物残体及初级降解产物的形式存在，缺少一定的保护，矿化速率-•般高于下部淋溶层和风化层的有机质［，0-，，］o吸附在矿物表面或存在于土壤团聚体内部的土壤冇机质结构和形态较为稳定⑶。因此，从有机质的储存角度来说，表层土壤有机质的稳定性不如深层土壤（淋溶层和风化层）有机质。土壤有机质自土壤表层向深层次迁移的主要方式是通过上层有机质的淋溶转移。卜•层土壤有机质含量通常较低，因此，下层土壤对