以16年长期定位试验为基础, 探讨不同比例有机无机肥配施对土壤腐殖质特征的影响。 通过分离纯化腐殖质中的胡敏酸(HA)和富里酸(FA)组分, 并利用元素分析、 红外光谱和核磁共振研究分析了F1(70%化肥+30%有机肥)、 F2(50%有机肥+50%化肥)和F3(100%有机肥)三种施肥方式下的HA和FA含量及结构变化。 结果表明, F3对于提升HA和FA含量的效果优于F1和F2处理, 说明有机肥的施用量越高, 土壤腐殖质组分的含量就越高。 元素分析表明, 不同配比的有机无机肥对HA和FA各元素含量及原子比影响不同。 F2和F3都提高了HA的缩合度, 降低了氧化度和极性, 其中F3的效果更加明显; 有机肥的施用还能促进HA中含氮化合物的形成, 并且在F2中的效果最好; 有机肥的施用同样提高了FA的缩合度而降低了氧化度和极性并促进了含氮化合物的形成, 尤其在F2处理中尤为明显。 腐殖质红外光谱分析表明, 与F1相比, F2和F3提高了HA中脂肪族化合物、 碳水化合物物质的含量, FA的羧基基团、 脂肪基团含量也增加, 且在F3处理中表现最为显著; F2处理则降低了HA中脂肪烃物质的含量, FA中的碳水化合物则达到最高。 13C核磁共振波谱分析显示, 在三种处理中, 有机肥的施用提高了HA和FA的脂化度而降低其芳化度, 其中F2处理中HA官能团变化更加显著, FA在F3处理中则变化更加明显。 综上所述, 有机肥显著提高了土壤腐殖质组分含量, 并且提高了HA和FA的脂化度降低其芳化度, 但是不同用量有机肥下HA和FA的形成机制不同。
有机肥 无机肥 胡敏酸 富里酸 红外光谱 元素分析 固态13C核磁共振 Organic fertilizer Inorganic fertilizer Humic acid Fulvic acid Infrared spectroscopy Elemental analysis Solid 13C-NMR
1 中国农业大学资源与环境学院, 北京 100094
2 沈阳农业大学农学院, 辽宁 沈阳 110161
该研究主要探讨不同退化程度和人工恢复方式对草原土壤胡敏酸结构的变化特征, 为退化草原恢复提供理论依据。 在鄂尔多斯沙地不同退化样地与人工恢复草地, 对草原土壤的腐殖酸进行了分离提取, 采用元素分析、 13核磁共振（NMR）等方法对荒漠草原土壤退化与恢复过程中土壤胡敏酸（HA）不同官能团的含量变化进行分析, 并用因子分析法研究它们的结构特征和差异。 结果表明: 不同退化及恢复阶段HA碳骨架相似, 但各类碳原子（官能团）的含量不同, 芳香族和脂肪族结构在胡敏酸结构中发挥了重要作用。 退化阶段, 土壤HA的芳香碳减少, 碳水化合物减少, 土壤HA的氧化程度增加, 疏水程度降低。 恢复阶段土壤芳香碳含量增加, 碳水化合物含量增加, 疏水程度略有降低。 土壤退化及恢复阶段, 胡敏酸（HA）的结构变化最大的部分是芳香碳、 取代脂肪碳结构, 其次是羧基和酯基碳和未取代脂肪碳结构。 植被恢复对腐殖酸结构的变化有重要的影响, 本氏针茅区和本氏针茅+油蒿区的HA结构中芳香化程度和复合程度较高, 氧化程度低。 围栏样区内土壤胡敏酸（HA）的酸度相对较高, 芳香化程度和复合程度仍然较低。 因此, 土壤胡敏酸结构特征的变化可以反映草原土壤的退化程度, 进一步揭示草原土壤退化的机制。
胡敏酸 结构变化 官能团 元素分析 因子分析 Humic acid Structural changes Functional steppe soil 13 NMR 13 NMR Factor analysis 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2954
1 安徽建筑大学环境与能源工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学水污染控制与废水资源化安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230601
利用三维荧光-紫外光谱表征了荧光猝灭剂的赋存状态, 当样品体系中存在Fe(Ⅲ)的情况下, 胡敏酸会发生荧光猝灭现象, 而其紫外光谱基本不受影响。 考察了胡敏酸荧光强度I值（Ex/Em=300 nm/510 nm）和紫外吸光度A值（UV300）的变化, I/A比值越小, 说明水样中猝灭剂Fe（Ⅲ）浓度越高。 当胡敏酸为10, 15和20 mg·L-1时, 根据Stern-Volmer公式I/I0=1－fc×Kc×［c］/(1+Kc×［c］)以及拟合函数I/A=f×［k/(CFe3++c)+b］, 拟合得到荧光猝灭常数Kc=1.08～1.15, 比例系数fc=1.10～1.14之间, 胡敏酸荧光强度值与吸光度比值(I/A)及铁离子浓度(cFe3+)相关曲线系数f=0.83～1.19, k=587.19～612.19, c=0.87～0.92, b=－87.09～－46.36, 拟合曲线相关性R2均为0.99。 Stern-Volmer公式描述了Fe(Ⅲ)对胡敏酸荧光的猝灭作用, 但实际样品测定时难以获得无猝灭剂时的荧光强度I0。 基于荧光强度I0与紫外吸光度A之间的内在联系, 两者比值I/A与Fe(Ⅲ)浓度c的拟合函数亦可以反映Fe(Ⅲ)对胡敏酸荧光的影响。 利用拟合公式预测城市污水厂及纳污河流样品的树脂分离富集液中铁离子浓度, 与电感耦合等离子体发射光谱仪实际测量值相比, 铁离子浓度较高的情况下(铁离子浓度大于0.4 mg·L-1时)预测结果较好, 可以判断猝灭剂的存在及相应浓度。
胡敏酸 铁离子 荧光猝灭 非线性拟合 荧光光谱 紫外光谱 Humic acid Fe(Ⅲ) Fluorescence queeching Non-liner fitting Fuorescence spectra UV spectra
1 陕西科技大学资源与环境学院, 陕西 西安 710021
2 清华大学环境学院, 北京 100084
秸秆是农业生产的重要副产物, 其资源化再利用一直是国内外学者关注的热点。 目前, 秸秆还田已成为秸秆资源化利用的主要途径之一。 还田秸秆能在合适的土壤环境和土壤微生物的作用下腐烂分解, 将腐殖质和矿质元素等组分释放进入土壤体系。 这不仅能改变土壤固有的肥力属性, 对于土壤重金属污染物的环境化学行为也将产生一定影响。 实验土壤采集于西部典型黄土区, 采用SEM-EDS、 元素分析、 FTIR和13C NMR等光谱联用技术, 研究复合污染黄土中还田秸秆腐解残体的表面特性及生成胡敏酸性质差异。 实验结果表明: 在秸秆还田全程, 秸秆腐解残体呈现出“结构致密→表面崩解→骨架破坏”的表面形貌动态变化特性, EDS检测结果揭示了腐解残体元素组成的变化行为。 新生成的胡敏酸脂族性较高、 芳香性较低, 属于较“新鲜”和“年轻”的胡敏酸, 有利于提高黄土有机质活性。 秸秆腐解各阶段FTIR图谱具有很高的相似性, 波峰的变化揭示了胡敏酸生成过程的复杂性。 13C NMR结果说明胡敏酸芳香性逐渐降低、 脂族性不断增加, 证实了胡敏酸分子结构的简单化趋势。 光谱联用技术对于揭示黄土区秸秆还田过程胡敏酸的性质差异是可行的。
秸秆还田 胡敏酸 腐解特性 黄土 光谱学 Straw incorporation Humic acids Decomposition characteristics Loess Spectroscopy 光谱学与光谱分析
2014, 34(4): 1045
1 中国水利水电科学研究院水环境研究所, 北京100038
2 北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室, 北京100875
从北京通州地区3个河流沉积物和天津渤海湾地区4个土壤样品中提取胡敏酸(HA)和非水解碳(NHC), 并进行了元素分析、 X射线光电子能谱分析(XPS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和固态13C核磁共振(13C NMR)等一系列定性定量的研究。 结果显示: 同一来源的NHC中H/C和O/C比值低于HA的H/C和O/C比值; NHC和HA表面含氧官能团的含量分别为7.6%～10.7%, 40.9%～46.7%; 13C NMR和FTIR显示NHC主要由脂肪碳和芳香碳组成; 从土壤中比从沉积物中提取的NHC的芳香度高。 研究结果表明, 与HA相比, NHC的热成熟度高, 疏水性强。
胡敏酸 非水解碳 光电子能谱 傅里叶变换红外光谱 固态13C核磁共振 Soil/sediment Organic matter 13C Nuclear magnetic resonance Fourier transformed infrared spectroscopy X-ray photoelectron spectroscopy 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1194
1 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 吉林 长春130012
2 中国科学院研究生院, 北京100049
3 加拿大农业与农业食品部温室与加工作物研究中心, Harrow 安大略 N0R 1G0
研究了我国黑土腐殖酸碳含量及其光化学性质, 并探索了利用近红外光谱分析法(near infrared spectroscopy, NIRS)对其进行预测的潜力。 针对东北典型黑土带土壤样品, 利用偏最小二乘法(PLSr)建立定量模型, 并用独立样本对模型进行检验。 结果表明, 模型对腐殖酸碳、 胡敏酸碳和富里酸碳含量的预测效果很好, NIRS对富里酸碳和胡敏酸碳的465 nm(E4)和预测结果也较好, 665 nm光密度(E6)的预测达到可接受水平。 胡敏酸碳和富里酸碳含量与SOC的相关性, 高于其与NIRS模型预测值的相关性, 二者光化学性质与SOC的相关性则低于其与模型预测值的相关性。 NIRS在简化黑土腐殖酸碳、 胡敏酸碳和富里酸碳含量和光密度测定领域具有很好的应用前景, 且能够反映SOC性质方面的信息。
近红外光谱 胡敏酸 富里酸 偏最小二乘法 Near-infrared spectroscopy Humic acid Fulvic acid Partial least squares 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2674
研究了饼肥, 绿肥, 秸秆肥三种处理在等氮等磷条件下对胡敏酸结构特性的影响, 采用元素分析, 显微红外, 固态13C-NMR三种分析方法进行结构解析, 结果表明: 不同施肥处理的胡敏酸在化学组成和结构上类似, 但还有很多明显的差别。 (1)饼肥处理的胡敏酸H和N含量最高, 绿肥处理的胡敏酸含O量最大, 秸秆肥处理的胡敏酸含C量最高 (2)红外分析显示, 三种处理的胡敏酸均含有蛋白质及碳水化合物, 饼肥处理的胡敏酸含氨基化合物最多, 绿肥处理的胡敏酸含羟基, 脂肪烃含量最大, 秸秆肥处理的胡敏酸含醇, 酚含量最高; (3)固态 13C-NMR数据表明饼肥处理的胡敏酸含有最多的羧基碳, 绿肥处理的胡敏酸含有烷基碳, 羰基碳最多。 秸秆肥处理的胡敏酸烷氧基碳, 芳香碳含量最大。
饼肥 绿肥 秸秆肥 胡敏酸 结构特性 元素分析 显微红外 固态13C核磁共振 Cake fertilizer Green manure Straw fertilizer Humic acid Structure characteristic Element analysis Micro infrared Solid 13C-NMR 光谱学与光谱分析
2012, 32(7): 1856
1 中国农业大学资源与环境学院, 北京100193
2 广东省标准化研究院, 广东 广州510220
研究了3种不同来源的胡敏酸对阿特拉津的吸附特性和吸附机理。 文中针对黑土胡敏酸、 栗钙土胡敏酸和市售胡敏酸样品, 采用批量平衡震荡法进行其对除草剂阿特拉津的吸附实验, 并利用傅里叶红外光谱和电子顺磁共振波谱两种分析方法探讨其吸附机理。 结果表明： 3种胡敏酸对阿特拉津的吸附均是一个先快后慢的过程, 其动力学曲线均符合对数和双曲线函数关系。 3种胡敏酸对阿特拉津等温吸附线均为L型曲线, 且符合线性模型和Freundlich模型, 其中市售胡敏酸因其结构差异与土壤提取胡敏酸等温吸附线存在明显差异。 IR分析表明, 胡敏酸与阿特拉津之间存在氢键、 质子转移、 电荷转移和范德华力等弱作用力； 而ESR检测证实胡敏酸与阿特拉津在吸附过程中发生了电荷转移。
阿特拉津 胡敏酸 吸附特性 机理 Atrazine Humic acid Adsorption characteristics Mechanism FTIR FTIR ESR ESR 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2641
研究了两种不同来源的胡敏酸对2,4-D的吸附特性和吸附机理。 分别将黑土和栗钙土土壤样品提取胡敏酸, 然后采用批量平衡震荡法进行吸附实验, 并利用傅里叶红外光谱（FTIR）和电子顺磁共振波谱（ESR）两种分析方法探讨其机理。 结果表明： 黑土和栗钙土胡敏酸对2,4-D的吸附动力学曲线均是一个先快后慢的过程, 吸附量基本一致, 分别为0.39和0.42 μg·kg-1。 黑土胡敏酸结构中较多的羧酸类基团使黑土胡敏酸初始吸附速率比栗钙土胡敏酸大得多。 两种胡敏酸对2,4-D等温吸附线均为L型曲线, 且符合线性模型和Freundlich 模型。 IR分析表明, 胡敏酸与2,4-D之间存在氢键、 质子转移、 电荷转移和范德华力等弱作用力； 而ESR检测发现胡敏酸与2,4-D或其降解产物在吸附过程中产生了共价键。
胡敏酸 吸附特性 机理 2 2 4-D 4-D Humic acid Adsorption characteristics Mechanism FTIR FTIR ESR ESR 光谱学与光谱分析
2009, 29(11): 2926
1 吉林农业大学资源与环境学院, 吉林 长春 130118
2 长春大学生物科学技术学院, 吉林 长春 130022
3 南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 江苏 南京 210095
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 cm-1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。
石油污染土壤 胡敏酸 元素分析 傅里叶变换红外光谱 固态13C核磁共振 Petroleum contaminated soil Humic acid Elemental analysis Fourier transformed infrared spectroscopy Solid-state 13C nuclear magnetic resonance 光谱学与光谱分析
2009, 29(6): 1531
