Quang phổ 31P NMR trong pha rắn của đất than và đất khoáng, axit humic và các thành phần dung dịch đất: ảnh hưởng của sắt và mangan

Springer Science and Business Media LLC - 1999
C. A. Shand1, M. V. Cheshire1, C. N. Bedrock1, P. J. Chapman1, A. R. Fraser1, J. A. Chudek2
1Macaulay Land Use Research Institute, Craigiebuckler, Aberdeen, UK
2Department of Chemistry, University of Dundee, UK

Tóm tắt

Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân 31P trong pha rắn (NMR) mở ra một phương thức trực tiếp để xác định môi trường hóa học của P có trong đất và các fractions của đất. Sắt thường là thành phần chính trong đất và người ta đã nghĩ rằng sự tồn tại của Fe và Mn tham từ trong các thành phần của đất là nguyên nhân gây mất độ phân giải trong quang phổ NMR. Chúng tôi đã phát hiện ra rằng độ phân giải của các tín hiệu trong quang phổ 31P NMR trong pha rắn của đất chứa nhiều Fe và Mn không kém gì so với một loạt bốn mẫu đất than với nồng độ P tương đương. Tương tự, độ phân giải trong quang phổ 31P NMR trong pha rắn của axit humic từ đất khoáng cũng không thay đổi nhiều khi axit humic được chiết xuất bằng acetylacetone trong ete diethyl, mà việc này đã loại bỏ khoảng 40% Fe và 30% Mn. Việc loại bỏ lên đến 50% Fe từ dung dịch đất giàu hữu cơ đã được sấy đông khô từ một chuỗi đất với các loại hình sử dụng đất khác nhau đã tạo ra ít thay đổi trong độ phân giải quang phổ. Kết luận được rút ra là các hạn chế về độ phân giải trong quang phổ NMR 31P trong pha rắn của các chất hữu cơ từ đất không phải do sự tồn tại của các chất tham từ, mà là do cách thức biến đổi mà các loài P được giữ về mặt vật lý trong môi trường vô định hình của pha hữu cơ.

Từ khóa

#NMR #31P #đất khoáng #đất than #axit humic #sắt #mangan #độ phân giải quang phổ

Tài liệu tham khảo

Adams M A 1990 31P-NMR identification of phosphorus compounds in neutral extracts of mountain ash (Eucalyptus regnans F. Muell.) soils. Soil Biol. Biochem. 22, 419–421.

Adams M A and Byrne L T 1989 31P-NMR analysis of phosphorus compounds in extracts of surface soils from selected Karri (Eucalyptus diversicolor F. Muell.) forests. Soil Biol. Biochem. 21, 523–528.

Bedrock C N, Cheshire MV, Chudek J A, Fraser A R, Goodman B A and Shand C A 1995 Effect of pH on precipitation of humic acid from peat and mineral soils on the distribution of phosphorus forms in humic and fulvic acid fractions. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 26, 1411–1425.

Bedrock C N, Cheshire M V, Chudek J A, Goodman B A and Shand C A 1994 Use of 31P-NMR to study the forms of phosphorus in peat soils. Sci. Total Environ. 152, 1–8.

Beyer L 1996 The chemical composition of soil organic matter in classical humic compound fractions and in bulk samples-a review. Z. Pflanzenernähr. Bodenk. 159, 527–539.

Cade-Menum B J and Preston C M 1996 A comparison of soil extraction procedures for 31P NMR spectroscopy. Soil Sci. 161, 770–785.

Cheshire M V, Shand C A, Smith S, Wood K A and Coutts G 1998 Factors controlling the movement of radiocaesium in organic soils. In Energy and the Environment. Geochemistry of Fossil, Nuclear & Renewable Resources. Ed. K Nicholson. pp 141–152. MacGregor Science, Insch, Scotland.

Childs E C 1969 An Introduction to the Physical Basis of SoilWater Phenomena. John Wiley & Sons Ltd, London. 493 p.

Condron L M, Frossard E, Newman R H, Tekely P and Morel J L 1993 Use of 31P NMR in the study of soils and the environment. Abstracts of papers of the Amer. Chem. Soc., 205th National Meeting (0–8412–2619–9), March 28-April 2, Denver, CO. Part 1, ENVR-52.

Condron L M, Goh K M and Newman R H 1985 Nature and distribution of soil phosphorus as revealed by a sequential extraction method followed by 31P nuclear magnetic resonance analysis. J. Soil Sci. 36, 199–207.

Frye J S, Bronnimann C E and Maciel G E 1987 Solid-state NMR of humic materials. In NMR of Humic Substances and Coal. Techniques, Problems and Solutions. Eds R L Wershaw and M A Mikita. pp 33–46. Lewis Publishers, Chelsea, MI.

Glentworth R and Muir J W 1963 The Soils of the Country round Aberdeen, Inverurie and Fraserburgh. Memoirs of the Soil Survey of Great Britain. HMSO, Edinburgh, UK. 371 p.

Guggenberger G, Christensen B T, Rubæk G and Zech W 1996 Land-use and fertilization effects on P forms in two European soils: resin extraction and 31P-NMR analysis. Eur. J. Soil Sci. 47, 605–614.

Halstead R L, Anderson G and Scott N M 1966 Extraction of organic matter from soils by means of ultrasonic dispersion in aqueous acetylacetone. Nature 211, 1430–1431.

Hamblin A P and Posner A M 1979 The use of acetyl acetone as a selective extractant of organically bonded metals in soils. J. Soil Sci. 30, 175–181.

Hawkes G E, Powlson D S, Randall E W and Tate K R 1984 A 31P nuclear magnetic resonance study of the phosphorus species in alkali extracts of soils from long-term field experiments. J. Soil Sci. 35, 35–45.

Hinedi Z R and Chang A C 1989 Solubility and phosphorus-31 magic angle spinning nuclear magnetic resonance of phosphorus in sludge-amended soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 1057–1061.

Hinedi Z R, Chang A C and Yesinowski J P 1989 Phosphorus-31 magic angle spinning nuclear magnetic resonance of wastewater sludges and sludge-amended soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 1053–1056.

Ingall E D, Schroeder P A and Berner R A 1990 The nature of organic phosphorus in marine sediments: new insights from 31P NMR. Geochim. Comochim. Acta 54, 2617–2620.

Kinchesh P, Powlson D S and Randall EW1995a 13C NMR studies of organic matter in whole soils: I. Quantitation possibilities. Eur. J. Soil Sci. 46, 125–138.

Kinchesh P, Powlson D S and Randall E W 1995b 13C NMR studies of organic matter in whole soils: II. A case study of some Rothamsted soils. Eur. J. Soil Sci. 46, 139–146.

Lookman R, Geerts H, Grobet P, Merckx R and Vlassak K 1996 Phosphate speciation in excessively fertilized soil: a 31P and 27Al MAS NMR spectroscopy study. Eur. J. Soil Sci. 47, 125–130.

Macklon A E S, Mackie-Dawson L A, Sim A, Shand C A and Lilly A 1994 Soil P resources, plant growth and rooting characteristics in nutrient poor upland grasslands. Plant Soil 163, 257–266.

Murphy J and Riley J P 1962 A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Anal. Chim. Acta 27, 31–36.

Newman R H and Tate K R 1980 Soil phosphorus characterization by 31P nuclear magnetic resonance. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 11, 835–842.

Newman R H and Tate K R 1984 Use of alkaline soil extracts for 13C n.m.r. characterization of humic substances. J. Soil Sci. 35, 47–54.

Ron Vaz M D, Edwards A C, Shand C A and Cresser M 1992 Determination of dissolved organic phosphorus in soil solutions by an improved automated photo-oxidation procedure. Talanta 39, 1479–1487.

Ron Vaz M D, Shand C A and Edwards A C 1994 Effect of storage on soluble phosphorus fractions in water extracts of soils. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 25, 3147–3159.

Scott N M and Anderson G 1976 Sulphur, carbon, and nitrogen contents of organic fractions from acetylacetone extracts of soils. J. Soil Sci. 27, 324–330.

Shand C A, Macklon A E S, Edwards A C and Smith S 1994 Inorganic and organic P in soil solutions from three upland soils I. Effect of soil solution extraction conditions, soil type and season. Plant Soil 159, 255–264.

Shand C A and Smith S 1997 Enzymatic release of phosphate from model substrates and P compounds in soil solution from a peaty podzol. Biol. Fertil. Soils 24, 183–187.

Skjemstad J O, Clarke P, Taylor J A, Oades J M and Newman R H 1994 The removal of magnetic materials from surface soils. A solid state 13C CP/MAS n.m.r. study. Aust. J. Soil Res. 32, 1215–1229.

Williams B L, Shand C A, Hill M, O'Hara C, Smith S and Young M E 1995 A procedure for the simultaneous oxidation of total soluble nitrogen and phosphorus in extracts of fresh and fumigated soils and litters. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 26, 91–106.

Williams R J P, Giles R G F and Posner A M 1981 Solid state phosphorus N.M.R. spectroscopy of minerals and soils. J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1051–1052.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Thông tin tác giả