一种高效有机结合态磷肥的多谱学分子形态表征

当前,磷肥不合理施用引发的资源危机和环境问题日益凸显,创制新型磷肥、提高磷肥利用率是保障农业生产、环境安全及可持续发展的关键。鉴于有机结合态磷肥不易被土壤组分固定,在土壤中移动性强,作物有效性高,研发新型有机结合态磷肥有望从根本上突破并解决无机磷肥利用率低的问题。新近,新型有机结合态磷肥的研发方兴未艾,而有机结合态磷肥的赋存形态及其高效机理尚不清楚。基于多种有机结合态磷肥研制及肥效方面的研究成果,选取价格低廉、肥效稳定的淀粉基磷肥,采用液相磷-31核磁共振(P-NMR)技术、同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)技术在分子层面上对其磷形态进行表征。将供试淀粉基磷肥酶解制成α-极限淀粉糊精,溶解于45%的二甲亚砜,通过液相P-NMR分析发现该磷肥中总磷含量约为5 218 mg·kg-1,与灼烧-比色法测得的结果一致;其中磷主要以有机形态赋存,正磷酸单酯占总磷比例达75.8%。正磷酸二酯含量为17.3%,而无机磷仅占总磷含量的6.9%。另外,通过指纹图谱比对,供试样品磷的K-边XANES谱与植酸磷的谱图极为相似。以上研究结果表明该淀粉基磷肥中磷以正磷酸单酯为主,为深入揭示有机结合态磷肥的高效机制提供了重要依据。     

作物残茬覆盖度遥感监测研究进展

作物残茬作为农田生态系统的重要组成部分,影响着农田生态系统中的营养物质、碳、水和能量的流动与循环。作物残茬覆盖度作为描述作物残茬数量和分布的重要指标,对于农田生态系统C循环和全球气候变化均有实际意义,具备重要的定量监测价值。遥感技术具有准确、经济、快速大面积监测的能力,因此利用遥感监测区域尺度的作物残茬覆盖度,受到国内外学者的关注。工作回顾总结了目前利用遥感监测作物残茬覆盖度的主要方法和最新研究进展,并根据基本方法的差异以及数据源的不同,从五个类别分别介绍了遥感监测原理与技术革新,对每一类方法的优点和缺陷进行分析,并提出了相应的改进措施。最后对作物残茬覆盖度遥感监测方法的发展趋势进行了展望。     

生物除磷污泥胞外多聚物含磷形态的核磁共振分析

利用31P-NMR研究了生物除磷污泥胞外多聚物(EPS)的含磷形态,并对检测方法中的影响因素进行了分析.研究发现,测定的三种污泥EPS中磷的形态有五种,磷酸盐、磷单脂、DNA磷、聚磷末端、焦磷酸盐和聚磷.具有除磷能力的A/A/O和A/A/O-MBR污泥其EPS中主要含的是聚磷,证明了EPS中含磷不仅是依靠吸附磷酸盐或生物聚磷过程磷酸盐的滞留,而且EPS本身可能也参与了生物聚磷过程.同时实验证明,EPS提取过程会对EPS含磷形态产生影响,但提取时间在1h内时影响较小;EPS在储存前需要进行中和,从而避免储存过程不同磷形态之间的转化.EPS含磷形态的31P-NMR测定过程中,EPS样品的pH 值对峰的分离和各峰化学位移的稳定性有较大影响,需要控制样品pH＞13.0以确保测定过程的准确性.     

奶粉及大豆制品中磷的形态分析

以不同的溶剂超声辅助提取奶粉和豆制品中的磷,并以电感耦合等离子体-发射光谱法(ICP-OES)测定其中的磷,初步实现对奶粉和大豆制品中磷形态的分析.对影响提取效率的各种因素进行了考察和优化,如提取溶剂的选择、提取溶剂的体积以及提取时间等.在最优化的条件下,方法对磷的检出限为0.11mg/L,线性范围为0.50-100mg/L,3种形态磷的检测重现性分别为5.5％、1.6％和2.3％.采用所建立的方法对市售的奶粉和豆制品中不同形态的磷进行了分析测定,加标回收实验结果满意.     

我国几种地带性土壤中磷素形态的研究

探明土壤磷素的存在形态,有助于揭示其在环境中的累积、迁移和转化过程及生物有效性。目前,在大尺度样带上开展土壤磷素形态空间变异规律的研究较少。本研究中,沿纬度方向采集了我国东部不同气候带分布的7种地带性林地土壤（包括寒温带的棕色针叶林土、中温带的暗棕壤、暖温带的棕壤、北亚热带的黄棕壤、中亚热带的黄壤、南亚热带的赤红壤和热带的砖红壤）,将化学浸提法与溶液磷-31核磁共振（31P NMR）波谱法相结合,分析了土壤中磷素形态以及与其他土壤性质之间的关系,以期为阐明土壤磷素形态的空间变异性及其驱动因素提供基础资料。结果表明：供试土壤中,全磷、有效磷、无机磷和有机磷的含量范围分别为179.8～825.2,2.41～15.3,92.6～351.2和14.7～474.4 mg·kg-1,其中活性、中等活性、中等稳定性和高稳定性有机磷组分的含量范围分别为1.38～30.9,8.63～213.7,3.01～32.2和1.73～199.2 mg·kg-1。根据溶液31P NMR波谱,鉴定出供试土壤中含有无机形态的磷素即正磷酸盐和焦磷酸盐,同时也鉴定出了磷酸单酯、磷酸二酯和膦酸盐等有机形态磷素的存在,其中磷酸单酯中又鉴定出了新-肌醇六磷酸、D-手性-肌醇六磷酸、RNA单核苷酸、α-磷酸甘油、肌-肌醇六磷酸、β-磷酸甘油和鲨-肌醇六磷酸,磷酸二酯中又鉴定出了DNA的存在;所有土壤中均未检测出多聚磷酸盐的存在,除棕色针叶林土和暗棕壤外的其他土壤中未检测出膦酸盐的存在,而赤红壤中未检测出DNA的存在;无机形态的磷素以正磷酸盐为主,而有机形态的磷素则以磷酸单酯为主。总体来看,无论化学浸提法还是溶液31P NMR波谱法,从寒温带的棕色针叶林土到热带的砖红壤,全磷、有效磷、无机磷、有机磷及其组分的含量均呈现下降趋势。溶液31P NMR波谱与化学浸提法鉴定的磷素形态之间存在相关关系,其中正磷酸盐与活性有机磷的关系最为密切,磷酸单酯和膦酸盐与中等活性有机磷的关系最为密切,而焦磷酸盐和磷酸二酯与中等稳定性有机磷的关系最为密切。与化学浸提法相比,溶液31P NMR波谱法能从详细的分子水平上揭示土壤磷素形态的空间变异规律。     

NMR探针分子表征分子筛酸性的理论研究

用量子化学计算的方法,采用三甲基氧膦（TMPO）、吡啶和三甲基膦（TMP）3种探针分子,研究了工业上常用的3种分子筛H-Y、H-ZSM5、H-MOR的Bronsted酸强度,讨论了这3种探针分子化学位移与Bronsted相对酸强度的相关性,揭示了各种探针分子在表征Bronsted酸性上的适用性.     

钼锑抗分光光度法对黄河表层沉积物中磷的形态分布及其吸附-解吸特征研究

采用标准测试程序(SMT)和钼锑抗分光光度法对黄河流域甘宁蒙段表层沉积物进行磷形态的提取和含量测定,同时模拟沉积物对磷吸附-解吸特性进行了探索。结果表明：对照不同的评价标准,12个采样点中总磷(TP)含量均处于不同程度的污染水平,特别是S12采样点磷具有较高的释放风险。TP、无机磷(IP)和钙结合态磷(HCl-P)之间及有机磷(OP)和铁/铝结合态磷(NaOH-P)之间分别呈现出较好的正相关性。沉积物的组成和理化性质对磷的赋存形态产生影响,OP和NaOH-P可能与As,Ni,Co和Pb有相同的污染源。表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程,主要受化学作用的控制,而磷的等温吸附符合Langmuir方程,且升高温度有利于磷的吸附。水相中离子浓度(KCl)小于0.02 mol·L-1时,吸附作用占优势,反之,解吸作用占优势。水土比的增大会提高沉积物对磷的吸附量。另外,磷的解吸量会随着温度的升高和扰动强度的增加而增大。揭示了黄河甘宁蒙段表层沉积物中磷的形态分布及其吸附–解吸特征,为黄河甘宁蒙段水环境治理和磷负荷调控提供依据。     

光度法研究太湖表层沉积物中磷形态分布及动力学特征

表层沉积物是水体污染物的源和汇。研究表明,太湖地区特别是梅梁湾和东太湖表层沉积物中磷等营养元素污染严重。采用SMT法(standards measurements and testing)和钼锑抗分光光度法对太湖18个采样点表层沉积物样品进行前处理和磷形态分析,结合我国、加拿大和美国标准对总磷进行污染评价。通过拟合建立了吸附-解吸动力学特征方程,并在不同pH、水土比的环境条件下获得磷的吸附特性。同时也在不同温度和pH下对磷进行解吸特征研究。结果表明： S₉采样点总磷、无机磷、有机磷和酸磷含量均最高,S₁₁采样点碱磷含量最高。对于所有采样点,各形态磷平均值大小排序为(μg·g-1)： 无机磷(401.43)>酸磷(377.81)>有机磷(175.37)>碱磷(25.53)。污染评价结果表明： 除S₁₂,S₁₄~S₁₆及S₁₈采样点外,其余采样点均有不同程度的污染。表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程。吸附过程最佳水土比为25∶1,且pH值对吸附和解吸有不同程度的影响。研究结果为掌握太湖梅梁湾和东太湖区域磷的污染现状提供理论依据,同时为研究磷在沉积物-水界面的迁移规律提供可信的实验数据。     

宝石级氟磷锰矿的化学成分及光谱学表征

氟磷锰矿是一种稀有矿物,宝石级氟磷锰矿可呈现高饱和度的红橙色.选取三颗来自巴基斯坦的样品,通过电子探针、拉曼光谱、红外光谱和紫外-可见光吸收光谱进行系统研究,旨在获得其化学成分、光谱学特征,分析致色离子,为其品种鉴定、优化处理等提供重要数据.样品平均化学成分化学式为(M n1.66,Fe0.17,Ca0.15,Mg0....     

超声提取-高效液相-原子荧光联用测定温州海产品中不同形态的汞

建立了超声酸提取-高效液相-原子荧光联用测定温州海产品中无机汞[Hg(Ⅱ)]、甲基汞(MeHg)和乙基汞(EtHg)含量的方法,并优化了实验条件.实验采用5mol/L盐酸溶液,超声3.0h提取汞化合物,硫代硫酸钠络合,最后经C18柱(4.6mm×150mm)分离,流动相为5％乙腈-0.06mol/L乙酸铵-0.12％ L-半胱氨酸.在最佳条件下,3种汞化合物在0-20μg/L范围内线性良好,相关系数(r)均优于0.9990,检出限分别为1.04、1.09和1.29μμg/L,相对标准偏差(RSDs)均小于5％(n=10),温州海产品的汞加标回收率达到90.1％-107.3％.该方法操作简便,精密度高,干扰少,适用于各地海产品中汞化合物的形态分析测定.     

磷锑钼抗光度法测定分子筛中的磷

研究建立了以磷（V）－洒石酸锑钾－钼酸铵－抗坏血酸显色体系测定分子筛中磷含量的新方法，提出了测定磷的最佳条件，在0.22mol·L^-1硫酸介质中，该显色体系最大吸收波长位于704nm，该波长处表观ε＝7.82×10^3L·mol^-1·cm^-1，磷（V）含量在0－0.90μg/mL浓度范围内遵守比耳定律。本法用于分子筛中磷含量的测定，获得了令人满意的结果。     

原子团簇P10模型的理论计算

用分子图形学方法设计出２６种Ｐ１２模型,并对其进行了分子力学、ＰＭ３半经验量子化学和Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ从头算优化。在Ｐ１０原子团簇模型设计中,磷原子采用一、二、三或四配位。大部分Ｐ１０的模型是在Ｐ９＾＋和Ｐ８的模型上分别增加、,２个原子生成的。这些模型包括１５种在势能面上局域极小点和１１种鞍点（或过流态）。从模型优化后的能量比较可知,２个四面体Ｐ４与１个Ｐ２通过４个单键连接的桥式结构最稳定。     

La/酸化膨润土吸附剂的表征与除磷性能

以酸化改性膨润土为载体,采用浸泡法制备了稀土La掺杂的La/酸化膨润土吸附剂.通过XRD和FTIR对其结构进行了表征,探讨了膨润土的改性机理,研究了该吸附剂对废水的除磷性能.结果表明：酸化过程洗掉了膨润土中的杂质和氧化铝,稀土镧的掺杂在膨润土层间及表面引入了一定数量的羟基化合物,改善了膨润土的层间结构并生成了新的La-O-Si键,实现了La与膨润土的复合,提高了膨润土的吸附性能.     

核磁共振波谱法表征 DAST 分子结构

DAST 晶体（即 4-N, N-二甲胺基-4’-N’-甲基-氮杂芪的对甲苯磺酸盐晶体）具有优良的二阶非线性光学性能和电光效应特性,可用于红外至太赫兹波段辐射与检测领域．为了表征 DAST 源粉分子结构及纯度,选择 CD₃OD 和 DMSO-d₆ 两种溶剂分别对 DAST 源粉进行了¹H NMR、 ¹³C NMR、 ¹H-¹H COSY、 HSQC 和 HMBC 表征．通过对谱峰的归属及分析发现, DAST 在 CD₃OD 溶液中倾向于以离子对状态存在,而在 DMSO-d₆ 溶液中倾向于以解离状态存在,并根据谱峰的变化推测了 DAST 在从 CD₃OD 溶液环境向 DMSO-d₆ 溶液环境变化时解离过程中电子云在共轭结构上重新分布的规律和骨架的变化情况．     

太赫兹时域光谱及成像技术在农作物品质检测中的应用研究进展

太赫兹辐射以其独特的技术优势,如瞬时性、宽带性、相干性、低能量性、穿透性和吸收性,受到了全世界各国政府、高等院校、科研机构等的高度重视并日趋成为生物医学、材料科学和物理学等领域的新兴研究热点.农作物成分如水分、蛋白、脂肪、淀粉等理论上在太赫兹谱区有较为丰富的吸收;太赫兹波的低辐射特性对农业生物样本检测更为安全;太赫兹波...     

31P-NMR分析湿地沉积物有机磷的方法优化

近年来,31P-NMR（nuclearmagneticresonance）已成为研究环境有机磷的有力武器,然而此方法在湿地学研究中的应用却很少,关于湿地沉积物样品制备方法的研究更缺乏。本研究通过改变提取剂组成、提取剂比例、离心条件、检测扫描时间等因素设计实验,寻找最佳的湿地沉积物样品处理及检测方法,以期为31P-NMR技术在湿地沉积物样品有机磷研究中的应用提供科学依据。结果表明采用：1mol·L-1HCl预提取,0.25mol·L-1NaOH＋0.05mol·L-1EDTA主提取,沉积物与提取剂比例为1∶8的提取方法,可获得更好的提取效果。提取完成后,采用冷冻高速离心可更好地分离提取液、避免某些磷组分的水解。此外,NMR扫描分析时间设为14～16h（约扫描25000次）可获得更完整的图谱。相较于传统的化学分析法,31P-NMR法的样品前处理相对简单、分析时破坏性小且组分分辨完全,该技术的运用,有望获得湿地磷循环,特别是对有机磷认知的新突破。     

分子点群的确定与典型分子点群显示系统设计

基于分子点群判别的系统方法和步骤，以MATLAB语言设计了分子点群判别的计算机程序和典型分子点群中旋转、反映、反演、移动操作的计算机模拟操作，为进一步开拓计算机在量子化学中的应用和建立量子化学计算工具箱做了有益的探索。