光照条件下施加生物质炭的水土界面中活性氧形成行为及影响因素OA

为探索施用生物质炭的水土界面中活性氧(Reactive oxygen species,ROS)形成规律,在模拟太阳光照条件下,利用化学探针法定量分析了含10 g·kg^(–1)生物质炭的水土界面中羟基自由基(·OH)、过氧化氢(H_(2)O_(2))和超氧阴离子自由基(O_(2)^(·-))三种典型ROS的生成动力学过程及机制,并考察了生物质炭制备温度(300℃、500℃和700℃)、生物质炭溶解性碳(DBC)、黏土矿物(高岭石)和可溶性有机质(富里酸)对水土界面中ROS形成的影响。结果表明:光照条件下,施加生物质炭的水土界面中产生了大量的·OH和H_(2)O_(2),其浓度范围分别是0.43~0.83μmol·L^(-1)和21.12~30.93μmol·L^(-1),分别是不含生物质炭水土界面(对照组)的1.39倍~2.65倍和1.31倍~1.91倍;但O_(2)^(·-)浓度则较低(<0.2μmol·L^(-1)),低于对照组。DBC对水土界面中ROS形成具有重要作用,去除DBC之后,含生物质炭的水土界面中H_(2)O_(2)生成受到显著抑制,但·OH的生成不受影响。高岭石能显著抑制光照下生物质炭介导固液界面生成ROS的能力(高温生物质炭除外),并抑制H_(2)O_(2)向·OH的转化效率。富里酸能显著增加光照下含生物质炭水土界面中H_(2)O_(2)的生成能力,但降低了·OH的浓度。光照对含生物质炭水土界面介导ROS形成具有重要作用,它促进含生物质炭水土界面中H_(2)O_(2)的生成与转化,有助于O_(2)^(·-)的转化及·OH的生成,但生物质炭介导的水土界面ROS生成不完全依赖于光照。生物质炭表面的持久性自由基、含氧官能团以及水土界面中溶解性有机碳和Fe^(2+)含量共同决定了光照下施加生物质炭水土界面中ROS的形成。本研究结果对认识生物质炭施用土壤中ROS的形成和分布具有重要参考价值。