土壤腐殖质各组分红外光谱研究

土壤腐殖质是土壤中所特有的一类特殊的高分子化合物,具有重要的肥力和环境调节功能。其中胡敏素的提取和纯化很困难,从而限制了对其性质和结构的研究。为揭示胡敏素的结构性质,本研究按Pallo分组,将胡敏酸(HA)分为焦磷酸钠提取的胡敏酸(HAP)、氢氧化钠提取的胡敏酸(HAS);富里酸(FA)分为焦磷酸钠提取的富里酸(FAP)和氢氧化钠提取的富里酸(FAS);胡敏素(HM)分为铁结合胡敏素(HMi)、粘粒结合胡敏素(HMc)和不溶性胡敏素(HMr)三个组分,采用红外光谱法对黑土、草甸土以及黑土底土加入大量玉米秸秆培养后腐殖质各组分的结构特征进行研究。腐殖质各组分按Pallo法分组。结果表明:铁结合胡敏素(HMi)、粘粒结合胡敏素(HMc)与胡敏酸(HA)、富里酸(FA)具有相似的光谱特征,但存在明显差异。黑土、草甸土中HMi和HMc的脂族性强于HA和FA;HMi与HMc相比,HMi具有较高的脂族性。黑土中氢氧化钠提取的胡敏酸(HAS)的脂族性强于焦磷酸钠提取的胡敏酸(HAP);NaOH提取的富里酸(FAS)的脂族性强于Na4P2O7提取的富里酸(FAP)。草甸土中HAP的脂族结构较多,而HAS脂族结构相对较少。在培养土中,新形成的FA脂族性强于HA、HMi和HMc组分。新形成的HMc脂族性强于HMi和HMc的脂族性强于HAP,而弱于HAS。     

土壤胡敏酸的^13C核磁共振研究

胡敏酸(HA)是土壤有机质的重要组分,其结构性质与土壤形成和肥力特性有密切关系,长期以来一直是土壤化学研究的难点和重点之一。NMR是研究HA结构的有效手段。自Bar-ton和Schnitzer(1963)首次用~1H NMR研究土壤有机质以来,国外已先后应用~1H、~(13)C NMR和CP-MAS-~(13)C NMR等对土壤及其它来源的HA进行了许多研究,并取得引人注目的进展。但在国内,这方面研究还刚刚开始。本文应用~(13)C NMR方法对东北几种主要耕作土壤以及泥炭和猪粪的HA进行了结构表征,为土壤腐殖酸化学的基础研究提供了资料。     

便携式气相色谱-质谱联用仪现场测定畜禽粪便堆肥中挥发性有机物

采用便携式气相色谱-质谱联用仪进行了畜禽粪便堆肥排放气体中挥发性有机物质的现场分析.结果表明,在堆肥排放气体中可检测到含硫物质、脂肪烃、芳香烃及含氯有机物共20种物质.在已定量的8种物质中,CS2浓度最高,达到204 mg/m3;CS2和二甲二硫超过《恶臭污染物排放标准》(GB1455-93)的限值;SO2和苯超过《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)的限值.本方法避免了常规检测中易出现的组分分解等问题,SO2测定值较常规方法提高59.3％.本方法操作方便,结果准确,适于对挥发性有机化合物的在线监测.     

微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征影响的红外光谱研究

应用红外光谱研究微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征变化的影响。结果表明:(1)土壤水溶性物质(WSS)的结构和官能团数量受微生物影响较大。细菌有利于提高WSS中脂肪族烷烃类物质含量,其他处理结果相反。(2)放线菌在减少土壤富里酸(FA)羟基含量的能力最强,而真菌对FA的"净生成"能力最强,其有利于提高土壤FA中羧基和碳水化合物的含量。除混合菌外,其他处理均有利于土壤FA中多糖的降解,且速率大于脂类分解。(3)除混合菌外,其他处理均有利于降低土壤胡敏酸(HA)中脂肪族烷烃类物质的数量。真菌可有效提高土壤HA的羧基含量,而细菌作用相反。微生物可消耗和利用HA中的多糖类物质,促使植物残体类腐殖质向土壤成熟腐殖质转化。     

近红外与中红外光谱技术在土壤分析中的应用

传统的土壤分析方法周期长、成本高,不能在短时间内获取所需的土壤信息,如何快速、准确地获取土壤信息成为农业现代化的必然要求。漫反射光谱技术以其快速、廉价、非破坏与无污染等特点,已成为环境研究中获取相关土壤信息的重要技术手段,其中的近红外(NIR,780~2 500 nm)和中红外(MIR,2 500~25 000 nm)光谱技术预测土壤理化特性逐渐成为国内外学者研究的重点领域。文章介绍了近红外和中红外光谱技术的基本原理和分析方法,综述了该技术在土壤分析方面的具体应用,并对此提出了一些观点和展望。     

FTIR及SEM诊断铁铝锰氧化物参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物的结构特征

铁铝锰氧化物催化木质素形成腐殖质具有重要作用。为阐明微生物-木质素-铁铝锰氧化物三者间的关系，揭示矿物-菌体残留物的结构特征，采用液体摇瓶培养法，以木质素为碳源，通过添加针铁矿、三羟铝石及δ-MnO₂粉末，在接种复合菌剂后启动110 d液体培养，期间动态收集矿物-菌体残留物，利用FTIR及SEM技术对其特性进行研究。结果表明：针铁矿呈松针状结构，参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物后表面附着了条状的暗色物质，表观结构不规则，但晶体结构并未改变。菌体中多糖类物质与针铁矿游离羟基的阴离子发生交换作用，芳香碳结构比例增加，菌体在针铁矿表面堆积掩蔽了Fe-OH键以及(001)面的γ-OH键，Fe-OH发生质子化使Fe-O键振动频率增强；三羟铝石表面结构疏松、呈绒球状物质，参与形成矿物-菌体残留物后，缩聚作用明显、疏松程度降低、表面微孔结构减少。氢键作用使矿物-菌体残留物的铝羟基振动频率下降，即与≡Al-OH相结合的O-H键极性减弱；木质素引入使芳香碳结构比例增加，随着培养进行，其含量先下降，而后再历经缩合；δ-MnO₂表面颗粒粗糙，以絮状或颗粒状团聚，参与形成矿物-菌体残留物后，颗粒团聚趋势明显、堆积更加紧密、表面结构更加光滑。60 d培养期间，δ-MnO₂结晶度受到菌体堆积以及氢键作用使O-H键的极性减弱，而后层间水分子-OH含量增加对其产生了叠加效应，使3 404~3 435 cm-1处吸收峰强度增加。菌体中多糖类物质的羟基通过氢键、化学力与δ-MnO₂表面发生缔合，所形成的矿物-菌体残留物芳香碳结构比例增加，但Mn-O基团受到掩蔽；δ-MnO₂的参与能够使矿物-菌体残留物产生更大数量的芳香碳结构，为腐殖质形成提供更多的稳定性碳，其次是针铁矿，而三羟铝石则在培养30~60 d更有利于木质素的微生物降解。     

土壤胡敏酸溶液的~(13)C—NMR方法研究

作者进行了各种条件下的棕壤和草甸土胡敏酸溶液的~(1十)C-NMR研究,认为要在有限时间内得到好的信噪比谱,宜采用脉冲小间隔多次累加的方法,而不用脉冲长间隔少次累加方法,这对于不同胡敏酸中各种碳类型的相对半定量测定也是合适的.     

长期石油污染土壤中胡敏酸结构特征的研究

选择一口开采约20a的废弃油井,在距离井口0.5,1.5,3.5,5.5和7.5 m处进行多点采样,应用元素分析、傅里叶变换红外光谱和固态13C核磁共振方法,研究了长期不同程度石油污染土壤中胡敏酸的结构特征.结果表明:随与油井口距离的减小,胡敏酸的C/H,O/C和(N+O)/C原子比值分别由0.74,0.41和0.45增加到0.80,0.83和0.88;红外光谱分析显示,胡敏酸的2 921.2 851,1 454 cm1吸收峰相对强度下降,2 921/1 600比值由0.22减少到0.11;固态13C核磁共振分析显示,胡敏酸中烷基C的相对含量由49.9%下降到30.9%,而烷氧C、芳香C和羧基C的相对含量分别由20.1%,13.1%和14.3%增加到28.0%18.8%和19.3%.上述结果说明,随石油含量增加,胡敏酸的脂族性和疏水性降低,而芳香性和极性增强,其分子结构变得老化.为了促进受石油污染土壤的修复,有必要采取适当措施使其中老化的胡敏酸得以更新和活化.