《化學結構和礦物對天然有機質穩定性的影響機制》是依託北京師範大學，由孫可擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：化學結構和礦物對天然有機質穩定性的影響機制
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：孫可
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
天然有機質（NOM）是生物圈最大的碳庫, NOM穩定機制已經成為應對氣候變化研究中一個極其活躍的研究領域，也是目前地球化學和土壤學研究的熱點問題之一。但是因為NOM的高度複雜性，其穩定機制尚不清楚。本項目擬通過實驗室分析和模擬實驗，將有機地球化學理論與現代光譜、能譜、核磁共振、同位素分析和熱分析等技術手段相結合，來探索礦物和NOM的分子結構分別對不同類型（天然和火成腐殖酸、溶解性有機質和溶解性碳黑）、同一來源、不同地區和不同土壤剖面的NOM 穩定性的影響機制；最終解答關於NOM的穩定性和化學結構之間關係的爭議。該項目力圖在分子水平上解析NOM的穩定機制，為正確預測NOM隨著氣候變化所產生的回響提供理論基礎，為通過碳封存減緩氣候變化的措施提供科學依據。
結題摘要
土壤有機質（SOM）是生物圈最大的碳庫, OM穩定機制已經成為應對氣候變化研究中一個極其活躍的研究領域，也是目前地球化學和土壤學研究的熱點問題之一。本項目主要圍繞礦物和土壤有機質（SOM）的分子結構對天然有機質(NOM)的穩定性影響進行了研究，此外，項目也著重開展了生物炭的穩定性及其與天然有機質的差異性方面的研究。研究發現從白漿土中分離出的SOM組分（SOM-A）的芳香碳含量與δ15N值負相關，與δ13C值正相關，揭示了SOM-A的芳香碳可能是火成的。SOM-A的Δ14C與脂肪碳含量負相關，與芳香碳含量呈正相關，暗示了SOM-A中的火成的芳香碳比微生物來源的脂肪碳更穩定。揭示了SOM組分的組成對穩定性的影響與碳的來源和SOM分解程度有關。鐵礦物與SOM的相互作用是影響SOM穩定性的重要因素，從分子層面探究由於鐵礦物對DOM（DOM）吸附所引發的分子分餾作用。揭示了鐵礦物對不飽和度（DBE）高、標化碳氧化值（NOSC）高或富氧物質（主要是含氧芳香碳，多酚以及含羧基化合物）呈現出高選擇性的最根本的原因在於：鐵礦物能夠與這些物質中的芳香碳、酚類以及羧基發生相互作用。這些發現能給土壤有機質中帶有各種不同含氧官能團的芳香碳和脂肪碳的穩定性研究提供更有說服力的證據。此外，研究發現天然有機質（NOM）和生物炭中都可以通過傳統方法提取出胡敏酸（HA），但二者在組成特徵和對菲的吸附行為方面都存在著很大差異，表明生物炭添加到土壤後，將會極大地影響土壤中有機質的性質和疏水性有機污染物（HOCs）的歸趨。研究擴展了我們對土壤中腐殖質性質的了解，並有助於對腐殖質進行更準確地定義。最後在研究生物炭吸附疏水性有機污染物（HOCs）的機理時，發現了水熱解生物炭對極性和非極性 HOCs 均具有較高的吸附潛力，率先證明了水熱解生物炭中無定型態的脂肪碳和芳香碳共同支配著其對 HOCs 的高吸附能力。研究結果為通過碳封存減緩氣候變化的措施提供科學依據，更好地獲知NOM和生物炭進入土壤和沉積物環境中所發生地變化及其碳穩定性的信息，可為生物炭在污染土壤、水體和沉積物的修複方面提供理論指導。
