利用31P-NMR技術(shù)研究環(huán)境樣品中磷形態(tài)特征及其在土壤中形態(tài)轉(zhuǎn)換.pdf

1、城市化每年產(chǎn)生大量的有機(jī)廢棄物，如污水處理廠產(chǎn)生的污泥、畜禽糞便、生活垃圾、綠化植物廢棄物等等，愈來愈多的有機(jī)廢棄物面臨處理處置的難題。同時(shí)我國土壤也普遍面臨缺磷的現(xiàn)狀，而污泥、畜禽糞便、生活垃圾等有機(jī)廢棄物均含有豐富的氮、磷和有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，如果將這些有機(jī)廢棄物應(yīng)用于土壤，不但能有效地提高土壤含磷量，而且能解決有機(jī)廢棄物處理處置難的問題，是一種符合當(dāng)前循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念的廢棄物處置方式。但土壤中施入過多的磷又是潛在的污染源，不同形態(tài)磷

2、在土壤中化學(xué)行為不同，本文采用NaOH/Na2EDTA-31P-NMR技術(shù)為主，結(jié)合傳統(tǒng)的磷分析方法，對典型有機(jī)改良材料中磷的形態(tài)以及進(jìn)入土壤后磷形態(tài)變化情況進(jìn)行研究，為確保有機(jī)改良材料能比較科學(xué)、合理地在土壤中應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。
　　 本論文選擇3種典型的地帶性土壤以及23種有機(jī)改良材料進(jìn)行磷形態(tài)分析，結(jié)果顯示:與傳統(tǒng)的NaOH熔融法測定全磷相比，NaOH/Na2EDTA浸提的全磷占39.18％～134.43％，且兩種方法測定

3、的全磷含量之間存在極顯著相關(guān)關(guān)系(R2=0.8433，p＜0.01);和傳統(tǒng)的灼燒法測定有機(jī)磷相比，31P-NMR浸提法測定的有機(jī)磷占0％～102.63％，且兩種方法測定的有機(jī)磷之間呈顯著相關(guān)(R2=0.6612，p＜0.05)。就3種土壤而言，用31P-NMR方法分析得出黑土磷提取率最高，且以有機(jī)磷為主。除礦化垃圾外，所有有機(jī)改良材料均含豐富的有機(jī)磷;且正磷酸單酯是主要的有機(jī)磷形態(tài)，只有部分樣品如大部分污泥、部分畜禽糞便和草炭中測定出

4、正磷酸二酯、焦磷酸鹽和DNA;所有樣品均沒有檢測出磷酸酯和多磷酸鹽。從磷的形態(tài)和組成能比較清晰地了解有機(jī)改良材料所處的狀態(tài)以及處置的程度，31P-NMR技術(shù)對有機(jī)質(zhì)含量高和重金屬Fe，Mn和Al含量低的樣品測定效果比較好。
　　 施入不同有機(jī)改良材料對土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全磷含量、有機(jī)磷含量都有明顯的影響。土壤有機(jī)質(zhì)和全磷含量是隨著有機(jī)改良材料含量增加而增加的。而有機(jī)磷的變化趨勢卻不明顯，就不同有機(jī)改良材料而言，在同樣的施

5、磷量時(shí)，以綠化植物廢棄物對有機(jī)磷的固定效果最好;就不同土壤而言，磚紅壤由于本身pH值比較低，因此有利于有機(jī)磷的固定.
　　 磷酸酶活性受土壤類型和有機(jī)改良材料的影響比較大。一般磚紅壤和灰潮土磷酸酶活性隨有機(jī)改良材料施用量的增加而增加，而黑土可能由于本身有機(jī)磷含量比較高，施入有機(jī)改良材料反而降低了土壤磷酸酶的活性，就不同有機(jī)改良材料而言，綠化植物廢棄物對磷酸酶活性提高效果最好，和對土壤有機(jī)磷固定效果一致;其次為綠化植物廢棄物與施入

6、含磷0.96 g·kg-1的磷酸二氫鉀混合施用;而礦化垃圾降低土壤磷酸酶活性。
　　 從這些樣品的31P-NMR圖譜還可明顯地到知各材料施入土壤中:土壤的各種磷化合物都有所增加;但磷形態(tài)的變化主要發(fā)生在有機(jī)改良材料施入土壤中的14d，18d內(nèi)，正磷酸二酯水解消失;無機(jī)正磷酸鹽所占的比例隨著培養(yǎng)時(shí)間逐漸增加;正磷酸單酯逐漸減少。有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷，使無機(jī)磷含量增加，雖然有利于植物的生長發(fā)育，但是過多的無機(jī)磷產(chǎn)生的環(huán)境問題應(yīng)引起高度

7、重視。盆栽試驗(yàn)后，明顯地發(fā)現(xiàn)土壤中有效磷含量減少，不同配比條件下植物的生長狀況不同，施用綠化植物廢棄物和牛糞的土壤中植物長勢較好。但是要對盆栽試驗(yàn)前后有效磷減少量較少的配比方案引起高度重視，多余的磷易引起淋溶，引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。
　　 無論從不同含量磷用量還是外源磷在土壤中形態(tài)轉(zhuǎn)換均可以看出，過多的磷不利于有機(jī)磷的固定，有機(jī)改良材料雖含豐富的有機(jī)磷，但進(jìn)入土壤后容易轉(zhuǎn)換成無機(jī)磷，所以在各有機(jī)廢棄物的土地利用過程中，要遵循少量