8月17日下午,南京大学李伟教授及美国怀俄明大学朱孟强博士为地科院“聚焦关键”学术沙龙带来了磷专题学术报告。报告在卫津路校区会议楼第七会议室举行。两位老师分别讲解了使用了不同分析技术手段对磷元素的地球化学过程进行探究。
磷(P)是自然环境中非常重要的营养元素,动植物的生长发育都离不开磷元素。从农业利用角度看,植物生长需要磷肥,但是现代农业中磷肥利用率低。从生态环境角度看,磷元素往往是水体富营养化的重要因子。因此,加深对磷地球化学的了解对农业生产及环境保护都具有重要意义。
李伟教授首先进行题目为“磷元素在矿物-水界面中的环境分子科学:基于光谱学的视角”的报告。他首先对磷的分析方法和核磁共振技术进行介绍。核磁共振具有样品非破坏性,分辨率高及受其他元素干扰少的特点。虽然国外的学术权威曾断言固体共振不适合磷元素的研究,但是李教授课题组创新性地开发出利用魔角旋转固体核磁共振(CP-NMR)的手段对磷元素的形态进行分析。另外31P谱与1H或者2?Al谱形成二维光谱,可以对磷元素进行分子尺度的分析,大大地突破了磷元素研究的深度与准确性。通过他们课题组的努力,目前已实现天然样品-珊瑚的磷元素固体核磁共振分析。他们课题组未来将对天然样品的魔角旋转固体核磁共振31P谱应用进行更为全面与深入的探索。
朱孟强博士在随后进行的题为“Phosphorus Biogeochemical Transformation and Effects of Aeolian Dust Deposition during Long-term Soil Development in Semi-arid Ecosystems”的报告中则重点介绍了利用同步辐射分析方法进行磷分析。利用同步辐射强大的光源与分辨率,能够准确地检测磷的赋存形态。通过对传统化学提取分析方法进行比较,他们发现传统化学提取方法存在着偏差甚至完全错误的情况:例如传统化学提取方法提取的钙结合态磷能够检测出大量的铝结合态磷,在某些情况下甚至是完全没有钙结合态磷。他们的结论表明,传统的化学提取方法体现的不是“真正”的磷。另外,他们通过同步辐射的分析方法对半干旱地区不同成土时间的土壤磷形态进行分析,发现随着成土时间的增加,沙尘对土壤中的磷的贡献增加。并且在成土过程中,土壤中磷的组成形式发生着变化,铁磷和铝磷随着成土过程不断地降低。他们的结论加深了人们对沙尘的营养转移及沙尘对成土过程影响的认识。
报告结束,两位老师非常细致地解答了在座老师和学生的提问,并就固体核磁共振与同步辐射技术在其他元素的应用等问题进行了详细的讨论。
元素化学行为是地球化学的重要研究领域,尤其是与生命、环境息息相关的碳、硅、氮、磷等元素。地科院“聚焦关键”学术沙龙已多次举办元素专题讲座,极大推进了不同元素研究的沟通、碰撞。
主讲人简介
李伟教授,南京大学地球科学与工程学院教授,博士生导师、南京大学地球关键带国际研究中心副主任。主要从事环境地球化学、纳米矿物学、土壤修复技术方面的研究工作。
朱孟强博士,美国怀俄明大学生态系统科学与管理系助理教授(Assistant Professor)。2010年获得美国特拉华大学环境土壤化学专业博士学位。目前其研究兴趣涉及土壤磷的生物地球化学,矿物-水界面过程,微生物-矿物-金属相互作用,环境纳米颗粒物的生成和结构测定。