富里酸对水体汞还原反应的影响研究

Dissolved organic matter（DOM）is of great significance in reduction of mercury(II) in water. Recent research suggested that fulvic acid (FA) plays an important role in this process. Fulvic acid can influence mercury reduction through direct reduction and photo-induced reduction. Previous studies mainly focused at the influence of FA and light irradiation on the mercury flux or mercury emission rate from water to air. Whereas, the constituents of FA which is effective to aqueous mercury reduction and the functional group in FA molecule still remain unclear. Hence, this study will be conducted focusing on these gaps. Spectroscopy methods are used to determine the change of active groups in FA molecule before and after mercury reduction was conducted. Aqueous mercury reduction mechanism in the treatments of cross-link between effective constituents in FA and particular wavelength light irradiation was studied using orthogonal experiment. Results of this study can provide data for the water/air mercury cycling model, and cast light to the mercury transport and transformation in aquatic ecosystem.

溶解性有机质(DOM)在水体Hg(II)还原反应过程中起到重要作用。近来研究表明，富里酸(FA)很有可能是DOM参与水体汞还原反应的重要组分，可以通过直接还原和光致还原两种方式影响水体汞的迁移转化过程。然而以往研究多集中在水体释汞强度、通量的影响方面，FA还原水体Hg(II)的有效组分、活性位点尚不清楚，光照与FA交互作用下水体Hg(II)还原过程研究更为匮乏。申请针对以上不足，通过实地采样结合室内模拟试验，采用光谱技术分析FA各组分参与汞还原反应前后元素组成、官能团含量及结构变化特征，明确FA还原水体汞的有效组分及活性位点；以正交试验的方式研究各波段光照与FA交互作用下水体Hg(II)还原反应特征。通过对以上内容的研究，阐明FA对自然水体汞还原的影响。研究结果可以为建立水气界面汞循环模型、正确理解水生生态系统汞迁移转化规律提供科学依据。

富里酸(FA)很是参与水体汞还原反应的重要组分，可以通过直接还原和光致还原两种方式影响水体汞的迁移转化过程。然而以往研究多集中在水体释汞强度、通量的影响方面，FA还原水体Hg(II)的有效组分、活性位点尚不清楚，光照FA交互作用下水体Hg(II)还原过程研究更为匮乏。本研究通过实地采样结合室内模拟试验，采用光谱技术分析FA各组分参与汞还原反应前后元素组成、官能团含量及结构变化特征，明确FA还原水体汞的有效组分及活性位点。研究发现，富里酸在自然光及紫外光照射下对汞还原反应的影响表现出不同特征，自然光下富里酸抑制汞还原的反应速率，但是抑制程度却随着富里酸浓度升高而逐渐降低；紫外光下，富里酸对于汞还原反应表现出促进作用，而富里酸浓度的变化没有表现出对抑制程度产生影响。通过紫外-可见、红外等光谱对紫外照射、自然光、黑暗中培养的富里酸溶液分析发现，自然光及黑暗中培养的富里酸在活性官能团方面变化不大，而紫外光照射下的富里酸分子中不饱和共轭双键明显增多。对各光照条件下与汞发生氧化还原前后的富里酸的光谱分析对比发现，紫外光照射下反应前后的富里酸在280 nm处的吸收平台差异最大，应为C=O或C=S等官能团产生的n-π* 电子跃迁的吸收峰。黑暗及自然光照射下，在该吸收平台富里酸的吸收光谱没有产生太大差异。这说明，富里酸分子中碳氧及碳硫共轭双键是参与水体汞还原反应的主要光能团。紫外光照射所产生的氧化作用使富里酸分子中的共轭双键含量升高是富里酸对水体汞还原反应的促进作用主要机制。