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本書以調(diào)查我國不同土壤類型的農(nóng)田土壤中溶解性腐殖質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移能力為基礎(chǔ)，探討了土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移與有機質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)之間的關(guān)系。主要內(nèi)容包括堆肥過程有機質(zhì)演變規(guī)律、堆肥過程有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力、堆肥過程腐殖質(zhì)還原菌演變特征、堆肥過程有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力的影響因素、堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)硝基苯降解特征、堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)五氯苯酚還原脫氯特征、堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)土壤五氯苯酚降解、堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化特征、土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力特征、土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移對長期汞污染的響應(yīng)、土壤腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力對異源污灌的差異性響應(yīng)、堆肥有機質(zhì)對水稻土壤中汞形態(tài)轉(zhuǎn)化影響的研究、土壤污染物修復(fù)影響因素等。本書具有較強的知識性和針對性，可供從事村鎮(zhèn)環(huán)境整治和環(huán)保行業(yè)的技術(shù)人員、科研人員和管理人員閱讀，也可供高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)的師生參考。

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，村鎮(zhèn)有機固體廢棄物的產(chǎn)生量逐年遞增，2015年我國有機固體廢棄物產(chǎn)生量達(dá)18564萬噸，預(yù)計2020將達(dá)到32300萬噸。堆肥是有機固體廢棄物資源化的重要手段，通過堆肥，有機固體廢物中的有機質(zhì)可轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)類物質(zhì)，可用于補充土壤碳源，提高氮、磷、鉀等無機肥肥效。由于農(nóng)藥、化肥的施用，礦山開采污染以及大氣污染物的干濕沉降，導(dǎo)致土壤受到了重金屬和農(nóng)藥污染，堆肥腐殖質(zhì)除了能增補土壤有機質(zhì)和提高營養(yǎng)成分的肥效外，是否還具有其他環(huán)境修復(fù)功能，如降低重金屬的毒性、促進(jìn)農(nóng)藥的降解礦化等目前還不得而知。

近年來研究顯示，土壤、泥炭地和沉積物來源的腐殖質(zhì)具有氧化還原特性，可作為微生物胞外呼吸的電子受體參與電子傳遞過程。當(dāng)微生物進(jìn)行胞外呼吸時，腐殖質(zhì)可接受電子自身被轉(zhuǎn)化為還原態(tài)，隨后還原態(tài)的腐殖質(zhì)再將電子傳遞給其他物質(zhì)，如高價態(tài)重金屬、鹵代及硝代有機物，促進(jìn)后者的還原或降解，進(jìn)而改變這些污染物在環(huán)境中的存在狀態(tài)、毒性和環(huán)境歸宿。腐殖質(zhì)的這種電子傳遞特性對于土壤污染物的修復(fù)具有非常重要的作用。堆肥是一個腐殖質(zhì)的形成過程，堆肥產(chǎn)品中含有大量的腐殖質(zhì)物質(zhì)，然而相對于土壤等來源的腐殖質(zhì)，堆肥腐殖質(zhì)的形成時間短、結(jié)構(gòu)簡單、脂族性強，其電子轉(zhuǎn)移能力及促進(jìn)污染物還原降解特征可能有自己的獨特之處，目前尚不清楚，急需要探討。

本書在國家杰出青年基金城鎮(zhèn)固體廢棄物處置與資源化(51325804)資助下，開展了堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移及土壤利用原理研究，闡明了堆肥腐殖質(zhì)合成機制及腐殖化規(guī)律，提出了生產(chǎn)高品質(zhì)腐植酸肥調(diào)控方案，確定了堆肥腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移規(guī)律、影響因素及與土壤腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移的差異，揭示了堆肥腐殖質(zhì)促進(jìn)污染物降解轉(zhuǎn)化規(guī)律及作用途徑。

本書分為3篇，共13章。第一篇為堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移特征及影響因素，共4章，內(nèi)容分別為堆肥過程有機質(zhì)演變規(guī)律、堆肥過程有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力、堆肥過程腐殖質(zhì)還原菌演變特征及堆肥過程有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力的影響因素，主要由席北斗、何小松和趙昕宇完成。第二篇為堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)污染物降解轉(zhuǎn)化，包括4章，內(nèi)容分別為堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)硝基苯降解特征、堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)五氯苯酚還原脫氯特征、堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)土壤五氯苯酚降解及堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化特征，主要由何小松、袁英和楊超完成。第三篇為基于土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移的堆肥土壤利用機制，包括5章，內(nèi)容分別為土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力特征、土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移對長期汞污染的響應(yīng)、土壤腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力對異源污灌的差異性響應(yīng)、堆肥有機質(zhì)對水稻土壤中汞形態(tài)轉(zhuǎn)化影響的研究及土壤污染物修復(fù)影響因素，主要由席北斗、檀文炳和李猛完成。

限于著者時間及水平，書中不足和疏漏之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。

著者

2018年5月

席北斗，中國環(huán)境科學(xué)研究院，研究員，席北斗，博士，研究員，2002年獲清華大學(xué)環(huán)境工程博士學(xué)位，2002年進(jìn)入中國環(huán)境科學(xué)研究院工作。2013年入選國家萬人計劃，并獲國家杰出青年基金項目資助。2015年入選國家百千萬人才工程，授予有突出貢獻(xiàn)中青年專家榮譽稱號�，F(xiàn)任地下水與環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)新基地首席專家、國家環(huán)境保護(hù)地下水污染模擬與控制重點實驗室主任、中國環(huán)境科學(xué)研究院總工辦主任。

主持完成了國家973課題子課題、農(nóng)田流失氮、磷對水體環(huán)境質(zhì)量的影響研究、村落廢棄物、集約化養(yǎng)殖對水體富營養(yǎng)化影響、生源要素在河網(wǎng)水系中的環(huán)境行為及模型尺度變換研究，依托上述三項973子課題，在嘉興建立了水生態(tài)溝渠試驗基地，構(gòu)建了河網(wǎng)水系水環(huán)境多尺度轉(zhuǎn)化模型系統(tǒng)，流域面源污染系統(tǒng)分析、模擬、控制方面取得了一定科研成果；主持完成了863子課題前置庫水生生物-微生物聯(lián)合強化凈化技術(shù)研究，在宜興建設(shè)了前置庫生態(tài)-生物聯(lián)合強化凈化研究基地，提出了微污染河道水體生物-生態(tài)系統(tǒng)強化凈化技術(shù)；參加了國家九五科技攻關(guān)項目難降解工業(yè)廢水預(yù)處理技術(shù)、二氧化鈦光催化氧化處理工業(yè)廢水及十五科技攻關(guān)項目三峽庫區(qū)水污染模擬及控制對策等水環(huán)境科研項目的研究。

近5年發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，其中SCI收錄90余篇；出版學(xué)術(shù)著作6部；獲省部級環(huán)境保護(hù)科技獎一等獎2項、二等獎2項，獲全國優(yōu) 秀工程咨詢成果一、二等獎各1項；建立環(huán)境系統(tǒng)工程野外基地1個；將科研成果系統(tǒng)集成，建立科技示范工程6項，技術(shù)在我國北京、上海、河北、寧夏、貴州等10多個省市推廣應(yīng)用，完成各類工程、規(guī)劃咨詢項目20多項；獲十一五國家環(huán)境保護(hù)科技工作先進(jìn)個人、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會第六屆青年科技獎、中央國家機關(guān)青年創(chuàng)新獎等榮譽稱號。

第一篇堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移特征及影響因素

第1章堆肥過程有機質(zhì)演變規(guī)律/002

1.1堆肥過程有機組分及官能團(tuán)變化特征/002

1.1.1堆肥過程多酚化合物變化特征/002

1.1.2堆肥過程氨基酸變化特征/003

1.1.3堆肥過程多糖與還原糖變化特征/004

1.1.4堆肥過程羧基變化特征/006

1.2堆肥過程胡敏酸與富里酸結(jié)構(gòu)演變規(guī)律/007

1.2.1堆肥過程胡敏酸與富里酸含量變化/007

1.2.2堆肥過程胡敏酸與富里酸結(jié)構(gòu)演變規(guī)律/007

1.3堆肥過程腐植酸形成影響因素/023

1.3.1特定有機組分對腐植酸及其組分形成的影響/023

1.3.2有機組分與官能團(tuán)對胡敏酸和富里酸結(jié)構(gòu)形成的影響/025

參考文獻(xiàn)/027

第2章堆肥過程有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力032

2.1堆肥過程胡敏酸的電子轉(zhuǎn)移能力/032

2.1.1基于微生物法的胡敏酸電子轉(zhuǎn)移能力特征/032

2.1.2基于電化學(xué)法的胡敏酸電子轉(zhuǎn)移能力特征/035

2.2堆肥過程富里酸的電子轉(zhuǎn)移能力/037

2.2.1基于微生物法的富里酸電子轉(zhuǎn)移能力特征/037

2.2.2基于電化學(xué)法的富里酸電子轉(zhuǎn)移能力特征/040

參考文獻(xiàn)/042

第3章堆肥過程腐殖質(zhì)還原菌演變特征045

3.1堆肥過程腐殖質(zhì)還原菌演替規(guī)律/045

3.2堆肥過程中腐殖質(zhì)還原菌的影響因素分析/049

3.2.1有機組分與官能團(tuán)對腐殖質(zhì)還原菌群的影響/049

3.2.2微環(huán)境對腐殖質(zhì)還原菌群的影響/051

3.3堆肥過程腐殖質(zhì)還原菌電子轉(zhuǎn)移能力分析/053

3.3.1腐殖質(zhì)還原菌群對Fe(Ⅲ)還原能力的穩(wěn)定性/053

3.3.2腐殖質(zhì)還原菌對Fe(Ⅲ)還原的動力學(xué)特征/054

參考文獻(xiàn)/059

第4章堆肥過程有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力的影響因素061

4.1堆肥過程有機質(zhì)結(jié)構(gòu)對腐植酸電子轉(zhuǎn)移能力的影響/061

4.1.1有機質(zhì)結(jié)構(gòu)對電子轉(zhuǎn)移能力的影響/061

4.1.2微環(huán)境對有機質(zhì)氧化還原功能基團(tuán)的影響/062

4.2堆肥過程腐殖質(zhì)還原菌與有機質(zhì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)關(guān)系/065

4.2.1腐殖質(zhì)還原菌與有機質(zhì)氧化還原功能基團(tuán)的響應(yīng)關(guān)系/065

4.2.2關(guān)鍵腐殖質(zhì)還原菌與微環(huán)境的響應(yīng)關(guān)系/068

參考文獻(xiàn)/080

第二篇堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)污染物降解轉(zhuǎn)化

第5章堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)硝基苯降解特征085

5.1堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)硝基苯降解特性/085

5.1.1堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)硝基苯降解能力/086

5.1.2堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)硝基苯降解動力學(xué)/087

5.2堆肥有機質(zhì)結(jié)構(gòu)對硝基苯降解影響/093

5.2.1堆肥胡敏酸官能團(tuán)演變對硝基苯還原轉(zhuǎn)化影響/093

5.2.2堆肥胡敏酸碳結(jié)構(gòu)演變對硝基苯還原轉(zhuǎn)化影響/094

5.2.3堆肥胡敏酸醌基結(jié)構(gòu)演變對硝基苯還原轉(zhuǎn)化影響/096

5.3堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力對硝基苯降解影響/098

5.4堆肥胡敏酸促進(jìn)硝基苯還原優(yōu)化方案/100

參考文獻(xiàn)/100

第6章堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)五氯苯酚還原脫氯特征/103

6.1堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)五氯苯酚還原脫氯特性/103

6.1.1堆肥不同階段胡敏酸Fe2O3還原條件促進(jìn)五氯苯酚還原脫氯/103

6.1.2堆肥不同階段胡敏酸Fe3O4還原條件促進(jìn)五氯苯酚還原脫氯/105

6.2堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)五氯苯酚降解能力/108

6.3堆肥有機質(zhì)Fe（Ⅲ）還原能力對五氯苯酚還原脫氯能力的影響/110

6.4堆肥有機質(zhì)結(jié)構(gòu)對五氯苯酚還原脫氯的影響/111

6.4.1堆肥有機質(zhì)醌基結(jié)構(gòu)對五氯苯酚還原脫氯的影響/111

6.4.2堆肥有機質(zhì)極性對Fe(Ⅲ）礦物還原條件五氯苯酚還原脫氯能力的影響/113

6.4.3堆肥有機質(zhì)分子量對Fe（Ⅲ）礦物還原條件五氯苯酚還原脫氯能力的影響/114

參考文獻(xiàn)/115

第7章堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)土壤五氯苯酚降解/118

7.1堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)土壤中五氯苯酚還原脫氯特性/118

7.1.1上清液中五氯苯酚及其還原產(chǎn)物分布特征/118

7.1.2固液界面中五氯苯酚及其還原產(chǎn)物分布特征/121

7.1.3水稻土中五氯苯酚及其還原產(chǎn)物分布特征/126

7.1.4堆肥有機質(zhì)介導(dǎo)土壤中五氯苯酚降解路徑/130

7.2堆肥有機質(zhì)結(jié)構(gòu)對土壤中五氯苯酚還原脫氯影響/131

7.3堆肥有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力對土壤中五氯苯酚還原脫氯影響/133

參考文獻(xiàn)/134

第8章堆肥有機質(zhì)作為電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化特征/137

8.1堆肥有機質(zhì)作為電子供體還原Cr(Ⅵ)特征/137

8.2基于鐵礦物的有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力對微生物還原Cr(Ⅵ)的影響/143

8.2.1堆肥有機質(zhì)促進(jìn)微生物還原鐵礦物/143

8.2.2堆肥有機質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)腐殖質(zhì)還原鐵礦物的異同/150

8.2.3基于鐵礦物堆肥有機質(zhì)促進(jìn)微生物還原Cr(Ⅵ)/152

參考文獻(xiàn)/158

第三篇基于土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移的堆肥土壤利用機制

第9章土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力特征/160

9.1基于固相Fe(Ⅲ)礦物的土壤固相腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力分析/160

9.2基于溶解性Fe(Ⅲ)的土壤固相腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力分析/171

9.3土壤固相腐殖質(zhì)與溶解性腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力的比較/173

參考文獻(xiàn)/173

第10章土壤有機質(zhì)電子轉(zhuǎn)移對長期汞污染的響應(yīng)/176

10.1長期汞污染對土壤腐殖質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的影響/176

10.2長期汞污染下土壤腐殖質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移能力/181

10.3土壤腐殖質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移能力對長期汞污染的響應(yīng)機制/182

10.4結(jié)論/182

參考文獻(xiàn)/183

第11章土壤腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力對異源污灌的差異性響應(yīng)/185

11.1不同來源的污水灌溉對土壤腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力的影響/185

11.2土壤腐殖質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)對其電子轉(zhuǎn)移能力的影響/186

11.3土壤理化特性對其酶活性的影響/187

11.4土壤酶活性對其腐殖質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響/189

11.5環(huán)境意義/191

參考文獻(xiàn)/191

第12章堆肥有機質(zhì)對水稻土壤中汞形態(tài)轉(zhuǎn)化影響的研究/194

12.1施用餐廚垃圾堆肥對水稻土中有機質(zhì)的影響/195

12.2施用餐廚垃圾堆肥對水稻土中總汞與汞形態(tài)的影響/195

12.3餐廚垃圾堆肥對水稻土中汞遷移性與生物可利用性的影響/198

12.4結(jié)論/199

參考文獻(xiàn)/199

第13章土壤污染物修復(fù)影響因素/201

13.1土壤中鉻的遷移、轉(zhuǎn)化及影響因素/201

13.1.1土壤中鉻的遷移和轉(zhuǎn)化/201

13.1.2影響鉻遷移轉(zhuǎn)化的因素/202

13.2土壤中有機污染物的轉(zhuǎn)化及影響因素/204

13.3堆肥應(yīng)用污染場地修復(fù)展望/206

參考文獻(xiàn)/206

縮略語/209

索引/210

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