堆肥过程水溶性有机物结构演化对重金属生物有效性影响机理研究

堆肥过程有机物的降解主要发生在液态膜中，水溶性有机物（DOM）的组成和转化比固相有机质更能反映堆肥物质演化过程，而目前关于堆肥过程DOM组成和转化的研究还很不完善，有待进一步改进；此外，堆肥DOM含有诸多官能团，能够吸附和络合重金属，影响重金属的形态和生物有效性，研究堆肥DOM对重金属的生物有效性影响对于科学使用堆肥具有重要意义。. 本课题采用元素分析和现代波谱学技术，在对堆肥DOM组成和演化特性研究的基础上，建立了堆肥DOM腐殖化率新表征方法，同时采用化学计量学和多元统计分析方法，研究不同阶段堆肥DOM与典型重金属（Cu和Pb）的络合作用，分析了堆肥DOM演化对其络合重金属和重金属生物有效性的影响，所得结论如下：.堆肥过程中木质素、脂肪类、蛋白类和多糖类等不断被降解，DOM中类富里酸、类腐殖酸物质含量增加，DOM的分子量增大、含氧官能团增多、腐殖化率和芳香度增强、稳定度提高。堆肥过程有机质的生物降解主要发生在堆肥初期，在随后的高温期有机物降解缓慢，但发生了腐殖质类物质的合成。描述堆肥有机质演化的参数可划分为三个类别并分别对应于生物降解、腐殖化和稳定化作用。. 在堆肥DOM不同分子量组分中，小分子有机物组分（1-3kd）络合能力最强，而大分子量组分（>5kd）络合重金属能力最弱，这也导致了随着堆肥的进行有机质络合重金属能力降低，其原因主要是堆肥DOM羟基、氨基等给电子基团络合重金属能力强，而羧基、碳基、醚基等吸电子络合重金属能力弱，但随着堆肥的进行，脂肪类、糖类上的给电子基团不断被降解和氧化成羧基、羰基等吸电子基团。. 堆肥初期DOM生物可用性和络合重金属能力强，而经堆肥后DOM的生物可用性和络合重金属能力均发生下降，络合物的生物可利用降低，因此，堆肥可以降低重金属的生物可利用性，腐熟堆肥可用于重金属污染土壤修复。