第七届青年地学论坛

     天然有机质是一类化学组成、结构和来源复杂的混合物，广泛存在于土壤和水环境中，在污染物环境归趋和全球碳循环研究中具有重要的意义。天然有机质在环境传输过程中会发生团聚、附着、沉积等一系列胶体行为，影响溶解态和颗粒态有机碳的动态关系及传输通量。
     本研究从光谱学、波谱学、元素分析等方面对9种有机质结构进行表征，并通过团聚动力学与热力学计算研究不同来源天然有机质在环境中丰度较高的二价离子Ca²⁺、Mg²⁺中的团聚行为，最终建立简易的有机质团聚行为评估方法。陆源天然有机质具有较高的芳香性、腐殖化程度、平均分子量，而水源天然有机质的极性官能团与脂肪碳含量更高。两类来源有机质在Ca²⁺中均发生团聚，且陆源有机质团聚远快于水源有机质。在Mg²⁺存在的条件下，陆源有机质发生显著团聚，而水源有机质则只发生结构收缩，无法团聚。这主要是由陆源和水源有机质能垒的主要作用力组成差异造成的，水源有机质的能垒较高且主要为路易斯酸碱力。由于Mg²⁺削弱路易斯酸碱力的能力不强，所以水源有机质在Mg²⁺中只发生结构收缩而无法团聚。而陆源有机质的能垒不高，且静电作用有一定贡献。Mg²⁺可通过显著削弱静电作用，适当削弱路易斯酸碱力使得陆源有机质的能垒下降到不足以稳定有机质的程度，从而造成团聚。陆源有机质，尽管其结构差异较大，在Ca²⁺中的团聚行为却较为类似。
      光谱学参数SUVA₂₅₄和元素指数(O+N)/C均可以作为一个简易的参数预测胶体稳定性，即芳香性大，疏水性强的有机质相对更容易发生胶体团聚行为。我们的研究结果揭示了有机质疏水性、有机质-离子相互作用与离子水合能是影响其团聚行为的主要因素。
 

天然有机质；结构性质；团聚