本文關(guān)鍵詞： 磷酸鈣 二水磷酸氫鈣(CaHPO_4.2H_2O) 有機酸 鹽效應(yīng) 根際磷營養(yǎng) 原子力顯微鏡　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：磷是植物生長的必需營養(yǎng)元素。而土壤中磷的生物活性低,向土壤中施入的正磷酸根離子(能被植物吸收利用的唯一形式)可與土壤中的陽離子(如堿性土壤的Ca~(2+)和Mg~(2+)或酸性土壤的Fe3+和Al3+)反應(yīng)形成難溶性磷酸鹽沉淀而被土壤固定。植物根系通過分泌有機酸促進土壤難溶性磷的釋放。但是,存在于植物根際和土壤溶液中的有機酸濃度通常很低,這是否能有效提高磷的利用率?目前存在爭議或者是完全相反的實驗結(jié)果(Str?m et al.,2002)。另外,土壤根際環(huán)境溶液組分復(fù)雜,而關(guān)于有機酸溶解難溶性磷的研究仍停留在宏觀水平,這導(dǎo)致了有機酸溶解難溶性磷的微觀動力學(xué)及反應(yīng)機制仍然不清楚。本研究利用耦合流動反應(yīng)池的原子力顯微鏡(AFM),通過模擬土壤根際溶液組分,原位調(diào)查有機酸對二水磷酸氫鈣(DCPD,CaHPO_4.2H_2O)晶體(010)面的溶解動力學(xué),得出了以下主要結(jié)論:(1)首次發(fā)現(xiàn)了檸檬酸對DCPD晶體(010)面具有雙重作用模式(促進/抑制溶解):即低濃度(10 100μM)抑制溶解。然而,當(dāng)濃度超過100μM后抑制效應(yīng)反轉(zhuǎn),即溶解速度加快。(2)通過選擇三種具有相同碳鏈骨架(都含兩個羧基)而含醇羥基數(shù)目不同的有機酸:琥珀酸(不含醇羥基)、蘋果酸(含一個醇羥基)和酒石酸(含兩個醇羥基),借助AFM原位測定DCPD(010)面在這三種有機酸溶液中的鈉米尺度溶解,來研究有機酸中醇羥基官能團的作用。我們發(fā)現(xiàn),有機酸中的醇羥基官能團可以使完全去質(zhì)子化的有機酸分子(帶兩個負電荷)與帶負電的DCPD表面發(fā)生強烈的相互作用,而且DCPD表面的負電可以提高醇羥基的活性。而含兩個醇羥基的酒石酸分子在完全去質(zhì)子化時(帶兩個負電荷),由于空間立體化學(xué)匹配效應(yīng),可以定向吸附于DCPD(010)面的[1(?)01(?)]Cc臺階。質(zhì)子化的有機酸在礦物表面解離的H+參與DCPD(010)面的溶解。有機酸在礦物表面的解離與其pKa及其是否與礦物表面的立體化學(xué)匹配相關(guān)。以上結(jié)果表明有機酸中醇羥基的作用與DCPD晶體表面的物理化學(xué)性質(zhì)及羧酸官能團的質(zhì)子化狀態(tài)相關(guān)。(3)結(jié)合原位AFM和X-射線光電子能譜(XPS)及界面Zeta電勢的測定,研究了帶負電的固-液界面中的共離子(鹵素陰離子)在檸檬酸存在或不存在時,如何與對離子Na~+協(xié)同作用而影響DCPD(010)面的溶解。在低鹽濃度下,較大尺寸的鹵素陰離子促進了Na~+在DCPD表面的直接吸附(這部分去水合Na~+不易被水流移走),進而抑制了臺階移動速度。當(dāng)引入50μM檸檬酸后,可去除這部分穩(wěn)定吸附的Na~+,界面溶解的鹽效應(yīng)隨之消失。在高鹽濃度下,DCPD(010)表面的溶解取決于與其直接作用的去水合Na~+和界面溶劑化Na~+之間的能量平衡。這兩部分Na~+的量與鹵素陰離子直接相關(guān)。易被水流帶走的界面水合Na~+可以加深溶解蝕坑(即底部平坦的蝕坑變成深坑)。檸檬酸除了移走表面吸附的去水合Na~+外,還可有效地阻止深坑的出現(xiàn),這表明有機酸吸附在晶面上形成一層有機膜,有效地弱化了界面活性水的溶解。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153

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