溶解性有机质对土壤中有机污染物迁移转化的影响因素

付高阳，谯 华，彭 伟，杨 昊，史永刚，蒋国正



溶解性有机质对土壤中有机污染物迁移转化的影响因素

付高阳，谯 华*，彭 伟，杨 昊，史永刚，蒋国正

（中国人民解放军后勤工程学院 国防建筑规划与环境工程系， 重庆 401311）

溶解性有机质（DOM）对土壤中有机物的迁移转化有重要作用，也受众多因素影响。介绍了DOM的基本概念、分类和环境作用；讨论了DOM的来源、DOM的分子量大小、DOM的浓度和pH值等影响因素对DOM与有机物的作用并分析了原因；提出了研究的走向。

溶解性有机质；有机污染物；影响因素；迁移转化

当今社会的现代化程度极高，大规模工业生产所排放的有机废物、现代化农业过程中使用的有机农药和大量的生活垃圾等导致土壤遭受到的有机污染愈发的严重。各种土壤环境问题层出不穷，有机物污染土壤的修复迫在眉睫。

溶解性有机质（Dissolved Organic Matter，DOM）是活性很高的一种有机混合物，含有还原性基团如酚基、羟基等，同时又有氧化性基团如羧基、羰基等，可与土壤中的有机物产生氧化还原、供价结合、螯合等多种作用，对有机物在土壤中的环境化学行为有较大的影响。大量的研究工作表明，DOM与土壤中有机物的相互作用受到众多因素的影响[1-4]，本文将重点介绍DOM对有机污染物迁移转化的影响因素，并对其中的机理进行分析，以期为DOM修复有机污染土壤的研究提供新的视野。

1 DOM简介

1.1 DOM概念与分类

溶解性有机质( Dissolved Organic Matter，DOM ) 指的是能够溶解于水溶液的有机物，是根据DOM的提取方法而总结出的操作定义。DOM中以溶解性有机碳（DOC）为主要组分，同时包含有溶解性有机磷、硫和氮等多种组分，具有复杂的结构，亦称水溶性有机质。

由于研究DOM的人员涉及各个学科领域，对DOM进行分类的方法也较多。常见的DOM分类方法有三种：第一种是根据DOM内的化合物进行分类的组分法，将DOM按照蛋白质、游离氨基酸、糖类、酚和脂等进行分类；第二种是根据DOM分子量大小进行分类的粒径法，将DOM按照分子量＜6 000 Da、6 000 ~14 000 Da和＞14 000 Da进行分组，其中小分子DOM主要包括脂肪酸，氨基酸等，大分子DOM主要为富里酸等；第三种是DOM的不同吸附特性进行分类的树脂法，将DOM通过XAD树脂，分离为酸性亲水有机质(HPIA)、酸性疏水有机质(HPOA)、碱性亲水有机质(HPIB)、碱性疏水有机质(HPOB)、中性亲水有机质(HPIN)、和中性疏水有机质(HPON)[5]等6个组分。

1.2 DOM对土壤环境中有机物的作用概述

在土壤环境中，由于土壤结构多样，且DOM自身理化性质复杂，造成DOM对土壤中有机物影响的机理不尽相同。主要发生作用的方式包括有氢键结合、配位交换、疏水分配、共价结合、鳌合、离子交换和π-π相互作用、电子转移[6-8]等。同时环境中的DOM同时具有亲水和疏水的两性作用，对机污染物的迁移转化过程的有双重影响：一方面，疏水性的DOM与有机污染物在土壤表面共同作用，形成疏水性吸附，从而提高了土壤对低极性和非极性有机物的结合能力，抑制了其迁移；另一方面亲水性DOM可以增加有机物在土壤中的溶解度，提高其迁移能力。

2 DOM对有机污染物迁移转化的影响因素

影响DOM对有机污染物迁移转化的主要因素有：DOM的来源、DOM的分子量大小、DOM的浓度和溶液pH值等。

2.1 DOM的来源

DOM是一种混合物，不同来源的DOM其组成可能会发生改变，导致其与有机污染物迁移转化的作用会有所差异。

Chiou等研究了从土壤腐殖质、富里酸和地表水等不同来源中提取DOM，并研究其与有机物的结合能力，结果表明，结合能力由大到小依次为土壤腐殖质DOM>富里酸DOM>地表水腐殖酸DOM。Jones等[9]从老化黑炭与新鲜黑炭两种不同的黑炭中提取DOM，并分别研究其对农药西玛津迁移转化的影响，结果表明，两种DOM影响西玛津迁移的能力几乎是相同的。在国内方面，刘飞翔等[10]采用腐植酸、丙氨酸两种物质制备DOM溶液，研究两种不同体系的DOM对秸秆碳吸附PCP的影响，结果表明，腐植酸DOM及丙氨酸DOM均降低了秸秆碳的比表面积和孔容，增大了其平均孔径和表面酸性官能团的数量，使得秸秆碳对PCP的吸附能力有所降低，增强了PCP的迁移能力。在此过程中，腐植酸DOM较丙氨酸DOM表现出更显著的影响。

从腐殖化程度较高的原料中提取的DOM普遍对有机物迁移转化的影响较大，其原因可能是组分更为复杂，影响迁移转化的方式更为多样。

2.2 DOM分子量大小

通常将分子量小于6 000 Da的DOM称作小分子DOM，而将分子量大于14 000 Da的DOM称作大分子DOM。分子量不同的DOM对有机化合物的亲和力大小不同，其中大分子组分[11]的影响尤为突出。

Chen等[12]研究DOM分子量大小对土壤中扑草清的作用，结果表明DOM能都促进扑草清在土壤中的迁移，且随着分子量的增大，扑草清在土壤中的迁移能力增强。Raber等[13]在研究苯并［a］芘污染土壤时发现，向污染土壤中加入DOM，可提高苯并［a］芘在土壤中的迁移，且DOM中高分子组分（分子量＞14 000 Da）越多，对迁移的促进作用越大。而张学政[14]研究发现小分子DOM(分子量＜

6 000 Da)对金霉素迁移的促进作用大于大分子，大分子组分（分子量＞14 000 Da）对金霉素的迁移影响极小，这可能是由于大分子DOM和金霉素的亲和力太大，产生了共吸附作用，故对其迁移的影响较小，而小分子DOM与金霉素之间存在竞争吸附的关系，故对其吸附作用抑制较大，从而促进了金霉素在土壤中的迁移。

一般来说，大分子DOM对有机物在土壤中的迁移性是增强的，小分子DOM则反之，但是DOM本身结构复杂，当其与不同有机物反应时可能出现相反的规律，产生这种情况的原因也是研究的重点。

2.3 DOM的浓度

DOM浓度不一样，其对有机物在土壤中迁移转化的影响也不一样，一般来讲，DOM浓度的改变会影响有机物的吸附分配系数，且与土壤中有机质也会相互作用，从而影响有机物在土壤中的迁移。

Flores-Cespedes等[15]研究发现，在受吡虫啉污染的土壤中添加不同浓度DOM(15~100 mg.L-1) 后，吡虫啉在土壤中的迁移增加了，且浓度越大其效果越明显。Gao和Ling等[16,17]在研究DOM与土壤中有机物吸附分配系数时发现，在一定范围内，有机物的吸附分配系数与DOM的浓度大小呈正相关关系，高浓度DOM能促进有机物的吸附，减弱其在土壤中的迁移能力；但当超过临界浓度后，DOM对有机物的吸附呈抑制作用，增强其在土壤中的迁移能力，且随着DOM浓度的增大，有机物在土壤中迁移能力也越大。对于临界浓度的大小，凌婉婷[18]等研究发现其与土壤有机质含量有着紧密联系，在有机质含量高的土壤中，DOM临界浓度相对较小，抑制有机污染物吸附的浓度阈值低；在有机质含量高的土壤中，DOM临界浓度相对较大，抑制有机污染物吸附的浓度阈值高。

DOM影响有机物迁移转化的临界浓度与土壤理化性质和有机物本身都有关系，两者共同决定了DOM浓度对有机物作用的灵敏度。

2.4 pH值

溶液pH影响土壤表面的电荷性以及离子型有机物的存在形式[19]，而DOM含有很多官能团，在不同pH值下其解离状况及DOM延展情况都不一样。两者相互作用使得溶液pH值对DOM影响有机污染物迁移有重要作用。

Haham等[20]在研究pH值对DOM影响土壤中磺胺嘧啶的作用时发现，溶液的pH值6升高到9后，DOM对磺胺嘧啶的吸附能力增强，使磺胺嘧啶在土壤中的迁移能力下降。乔肖翠[21]研究发现，pH值的改变会影响土壤中萘的迁移速率，在相同DOM浓度下，当pH值为8、10时萘的迁移速率大于pH值为6时的迁移速率，表明pH值的提高促进了DOM对萘的迁移。

不同有机物在加入DOM的土壤中对pH变化的响应是不同的，部分有机物会随着pH值的提高而增强其迁移性，部分有机物则相反或基本没有改变，需要进行具体的研究。

3 热点与方向

DOM对土壤中有机污染物的迁移转化的作用受到众多因素的影响，主要包括了DOM自身性质，土壤环境和污染物种类等。同时，目前DOM对有机污染物迁移转化的作用大多在实验室条件下进行。而实际土壤污染体系中的环境因素与实验室有较大差异，因此在以后的实验中，有必要对实际环境条件进行模拟，深入研究不同因素的影响程度和其中机理，以便更好地为有机污染土壤的修复提供更好的理论依据。

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Influence of Dissolved Organic Matter on Migration and Transformation of Organic Pollutants in Soil

（Dept. of Defence Architecture Planning & Environmental Engineering , Logistic Engineering University of PLA, Chongqing 401311, China）

Dissolved organic matter (DOM) plays an important role in the migration and transformation of organic matter in the soil, and it is also affected by many factors. In this paper, the basic concept, classification and environmental effects of DOM were introduced. The factors affecting DOM and organic matters were discussed, such as pH value and source, molecular weight, concentration of DOM. And the reason was analyzed. Finally the research direction in the future was proposed.

dissolved organic matter; organic pollutants; influence factors; migration and transformation

P 642.1

A

1671-0460（2016）09-2221-03

2016-03-24

付高阳（1992-），男，山西忻州人，硕士，2014 年毕业于后勤工程学院环境工程专业，研究方向：军事环境安全。E-mail：550837320@qq.com。

谯华（1975-），女，副教授，博士，研究方向：主要从事土壤污染修复相关的教学与科研工作。E-mail：huwangqiao@163.com。