基于^(31)P核磁共振探究退化高寒湿地土壤磷素演变特征及影响因素

探明高寒湿地不同退化程度土壤磷素组成特征及其形态演变的驱动机制对于湿地生态恢复过程中养分和碳汇的科学管理具有重要意义。以若尔盖自然保护区内相对原生沼泽(RPM)、轻度退化沼泽(LDM)、中度退化沼泽(MDM)、重度退化沼泽(HDM)为对象,采用液相31P核磁共振波谱技术、分段式结构方程模型研究了高寒湿地退化过程中土壤磷素演变特征及主要影响因素。结果表明,高寒湿地退化导致植物群落组成由湿生向中生演替,土壤有机质与氮含量降低。正磷酸盐和磷酸单酯含量随湿地退化呈先增加后降低的趋势,其中正磷酸盐在HDM中相较于RPM降低46.45%,磷酸单酯在LDM、MDM和HDM中相较于RPM分别增加27.02%、54.96%和41.74%;焦磷酸盐和磷酸二酯含量随湿地退化逐渐降低。分段式结构方程模型的拟合结果显示,植被生物量、土壤养分和微生物活性是影响湿地土壤磷素演变的主要因素,其中微生物活性是正磷酸盐、焦磷酸盐和磷酸二酯的正向影响因子,是磷酸单酯的负向影响因子,植物生物量是正磷酸盐和磷酸二酯的正向影响因子,土壤养分虽对各形态磷没有直接影响,但可通过调控微生物活性间接影响焦磷酸盐和磷酸二酯含量。综上所述,湿地退化通过改变植物群落组成、降低土壤养分含量和微生物活性,促进了土壤磷酸二酯分解;重度退化湿地土壤磷有效性因磷酸单酯矿化能力减弱、正磷酸盐含量降低而减小。

基于^(31)P NMR的自然成土过程中有机磷组分演变特征及影响因素研究进展

土壤有机磷(P_(o))是土壤中重要的磷库,其形态、含量与生物有效性随成土过程而发生变化,进而影响土壤磷素供应、养分平衡及生态系统生产力。然而,与土壤无机磷(P_(i))相比,以往的研究对P_(o)的重视不够,这主要是由于土壤中P_(o)的提取、分析和鉴定方法难于P_(i)。近年来,随着液相^(31)P核磁共振(^(31) P NMR)波谱技术在土壤学领域的应用,为定量分析土壤P_(o)组分及含量提供了新的技术手段,同时为更好地理解生态系统演化过程中不同形态P_(o)的转化特征奠定了基础。本文主要总结了土壤P_(o)的种类和性质,介绍了液相^(31)P NMR分析土壤P_(o)的原理和方法,在此基础上综述了自然成土过程中不同形态P_(o)的转化特征及其影响因素,并指出了需进一步研究的方向和关键科学问题:包括量化成土过程中不同形态P_(o)转化速率、途径与环境阈值,阐明不同发育阶段土壤P_(o)与C、N等养分之间的耦合关系及其固释机理,构建不同类型土壤P_(o)演化模型。回答上述问题有助于更好地理解地球关键带磷素生物地球化学循环,为不同发育阶段土壤养分管理与调控及土壤资源可持续利用提供理论依据。

土壤磷形态组分分级及^(31)P-NMR技术应用研究进展

农田生态系统中土壤磷形态转化,影响土壤磷对作物的有效供应。土壤磷分为无机磷和有机磷两大部分。化学连续提取法(chemical sequential fractionation,CSF)研究土壤磷形态分级,采用不同的化学提取剂,分级提取土壤中组成或分解能力接近的有机无机含磷化合物,是目前表征土壤磷素形态的重要方法。但该方法虽历经改进,仍难以确切反映土壤磷的实际组成,提取的不同磷形态间存在重叠,有机磷和无机磷组分分级存在一定的误差;不同分级磷组分对作物的有效性,需谨慎评估。核磁共振波谱技术(nuclear magnetic resonance,NMR)根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构来研究土壤中含磷化合物的分子结构。液相31PNMR可以同吋检测出土壤中多种磷组分,如正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸脂、焦磷酸盐和多聚磷酸盐,识别土壤提取物磷形态,可将有机磷与无机磷分开。本文综述了应用31P-NMR技术研究土壤磷形态组分的一些进展,总结了样品制备过程、NMR测试参数及在土壤磷形态转化研究中的应用。二维31P-NMR技术发展为鉴定分析土壤中更多种类的含磷化合物提供了契机。

磷烧伤的^(31)P NMR研究

为了明确磷烧伤创面及吸收毒性物质的化学形式及分布．作者采用３１ＰＮＭＲ 波谱，研究皮下注射黄磷、磷酸及磷烧伤后创面残留、肝脏及脑组织吸收的元素磷及其化合物含量．其结果皮下注射非致死与致死剂量的黄磷后，肝脏可测到元素磷的吸收，磷燃烧后创面磷绝大部分转化为磷酸及其结合物，极少部分以元素磷形式存在．致死面积的磷酸烫伤与磷烧伤后肝脏区域磷酸增加４ ～５ 倍，未检测到元素磷的波谱，各组脑组织均未检测到元素磷峰，而磷酸峰只有微小的增加．结论为磷烧烧后吸收的主要中毒物质与创面残留的主要化学物质一致，磷烧伤中毒的致死性主要是创面磷酸吸收所致．

^(31)P-NMR分析湿地沉积物有机磷的方法优化

近年来,31P-NMR(nuclear magnetic resonance)已成为研究环境有机磷的有力武器,然而此方法在湿地学研究中的应用却很少,关于湿地沉积物样品制备方法的研究更缺乏。本研究通过改变提取剂组成、提取剂比例、离心条件、检测扫描时间等因素设计实验,寻找最佳的湿地沉积物样品处理及检测方法,以期为31P-NMR技术在湿地沉积物样品有机磷研究中的应用提供科学依据。结果表明采用:1mol·L-1 HCl预提取,0.25mol·L-1 NaOH+0.05mol·L-1 EDTA主提取,沉积物与提取剂比例为1∶8的提取方法,可获得更好的提取效果。提取完成后,采用冷冻高速离心可更好地分离提取液、避免某些磷组分的水解。此外,NMR扫描分析时间设为14~16h(约扫描25 000次)可获得更完整的图谱。相较于传统的化学分析法,31P-NMR法的样品前处理相对简单、分析时破坏性小且组分分辨完全,该技术的运用,有望获得湿地磷循环,特别是对有机磷认知的新突破。

Langendorff灌流心脏的 ^(31)PNMR谱测定

测定了Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ灌流大鼠和兔心脏的３１ＰＮＭＲ谱．观测到ＰＣｒ、ＡＴＰ、ＳＰ、Ｐｉ以及ＰＭＥ和ＧＰＣ等含磷代谢物的共振峰，各谱峰之间实现了很好的分辨．在３～５ｍｉｎ的累加时间内测得的图谱具有较好的Ｓ／Ｎ，可用于以上含磷代谢物的定量测定，以高能含磷化合物ＡＴＰ和ＰＣｒ相对峰强度以及冠脉流量的变化对灌流大鼠心脏代谢的稳定性进行了考察，结果表明，在本实验条件下大鼠心脏的能量储存至少可稳定２ｈ，用所建方法以３ｍｉｎ的时间间隔对同一大鼠心脏缺血２１ｍｉｎ及再灌注１２ｍｉｎ过程中心脏的３１ＰＮＭＲ谱进行了连续跟踪测定，并初步观测了缺血及再灌注过程中心肌细胞内ＡＴＰ、ＰＣｒ与Ｐｉ之间的消长关系．

洗涤剂中含磷化合物的^(31)P NMR快速检测方法

收集了常见的31种含磷无机化合物和84种含磷有机化合物,首次建立了含磷化合物的核磁共振谱图库,并以此为依据建立了31P NMR技术快速检测洗涤剂中含磷化合物的方法。对洗衣粉、金属清洗剂和除油剂样品进行31P NMR分析,经与31P谱图库比对,可快速确定含磷化合物的结构。结果表明,10种洗衣粉中仅有1种检出含磷化合物,其成分为三聚磷酸钠、焦磷酸钠及磷酸氢二钠;3种金属清洗剂中的含磷成分均为磷酸;而3种除油剂的含磷成分分别为壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、三聚磷酸钠和磷酸氢二钠,三聚磷酸钠和磷酸钠,磷酸氢二钾。该法相对简便、准确、快速,适用于其他含磷精细化工产品的分析。

某些五配位磷化合物的^(31)P NMR谱表征

分析归纳了几种类型五配位磷化合物的３１Ｐ化学位移规律性．并着重讨论了产主的原因．

Molt—4细胞内游离镁离子浓度的^（31）PNMR测定

通过测量人淋巴瘤白血病细胞ＭＯｌｔ—４的３１Ｐ谱中ＡＴＰ的α磷和β磷的化学位移差值，得出细胞内Ｍｇ２＋与ＡＴＰ结合的复合物ＭｇＡＴＰ和整个ＡＴＰ量的比值，计算得到Ｍｏｌｔ—４细胞内游离Ｍｇ２＋浓度为０．２５８ｍｍｏｌ／Ｌ．与其它分析方法相比．３１ＰＮＭＲ测定细胞内游离Ｍｇ２＋浓度具有对细胞样品无损伤的优点．

湖泊磷的核磁共振(NMR)分析--1环境标准样品的^31P-NMR表征

通过对环境标准样进行31P-NMR测试,研究了磷的化学结构与化学位移的关系.结果表明:无机正磷酸盐(PO43-)化学位移在6.412×10-6,焦磷酸盐的化学位移在-4.353×10-6;多聚磷的化学位移分布特点是:主链末端磷化学位移在-3.53×10-6至-4.40×10-6之间,中间磷在-18.159×10-6至-20.246×10-6之间,有机磷中单酯和二醑的化学位移分别在4.3540×10-6至6.3652×10-6和-0.107×10-6至2.195×10-6之间,部分二脂不稳定,会降解为单脂;膦酸盐的化学位移在18.670×10-6至21.460×10-6之间,磷酸肌酸位于-0.380×10-6,有机多聚磷中α-P的化学位移在-8.833×10-6至-9.449×10-6之间,由于偶合作用产生P峰的裂分,P峰的偶合符合核磁中n+1的规则.结构环境影响31P的化学位移值的偏移.

有机磷酸^(31)P-NMR谱图研究

报道了目前国内外常用水处理药剂中的四类有机磷化合物的31P -NMR谱。其中包括小分子有机磷酸、大分子有机磷酸。

用^(31)PNMR研究小鼠脑在缺氧状态下能量代谢的动态变化

用31P体内核磁共振方法无损伤地观察了C57小鼠脑在缺氧时与能量代谢有关的含磷化合物Pi，PCr，ATP的动态变化，当气体中氧气含量降到5％时，小鼠大脑的PCr，ATP逐渐减少，Pi不断增加，脑组织内pH值降低至6．83～6．93．当Pi与PCr的峰高比等于1时给予复氧，发现复氧时Pi立即降低且pH立即升高的小鼠可以恢复，反之则不可恢复，表明Pi和pH反映了大脑缺氧损伤程度．

蟾毒灵对脂质体双分子层结构的影响:^(31)PNMR研究

应用31 PNMR方法研究了蟾毒灵 (BF)对脂质体双分子层结构的影响 .研究结果表明对于未经超声波处理的卵磷脂 (PC) ,BF对磷脂双分子层膜具有稳定作用 .另一方面 ,当PC经过超声波处理后 ,首次观测到纯PC的双分子层膜转变为胶束或微胞 ,后者的比例随着超声波处理的时间的增加而增加 ;而BF的存在可加速PC由双分子层结构向胶束相的转变 .

白血病人血清的^(31)PNMR研究

运用31 P核磁共振波谱 (NMRS)研究血清中磷脂的代谢变化 ,并探讨该法对白血病诊断的可行性 .方法采用MSL 30 0MHz型超导核磁共振仪测量白血病人及健康人血清标本 ,通过分析比较血清中磷脂酰胆碱 (PC)信号及磷脂酰乙醇胺和 (神经 )鞘磷脂 (PE +SM)信号相对积分面积 ,了解各自血清中的磷脂含量水平 .结果 ,白血病人血清中的磷脂信号强度相对正常人明显偏低 ,反映了对应的PC及 (PE +SM)含量相对正常人偏低 ,尤其对初发未治疗的病人 ,差别更加明显 .结论 ,本法可作为研究血清中磷脂的变化、代谢情况及白血病人临床诊断的新方法 .

生物体内能量物质代谢动力学的^(31)P NMR研究进展

综述了近年来３１ＰＮＭＲ 在生物活体能量物质代谢动力学方面的研究进展，重点介绍了有关能量分子ＡＴＰ

离子性指数、立体效应参数与膦类化合物^(31)P NMR δ_P的关系

利用离子性指数(INI)和立体效应参数(α、β、γ)对100个膦化合物中磷原子进行结构表征,并与其核磁共振磷谱(31P NMR)建立了优良的定量构谱相关(QSSR)模型:δP=-163.695 3-1.003 1INI+34.632 7α+13.892 9β-3.331 7γ.建模的计算值、留一法(Leave-One-Out,LOO)交互校验(Cross-Validation,CV)预测值的复相关系数(R)分别为0.976 5和0.973 9.所建模型不仅在一定程度上阐明了膦类化合物31P NMR谱化学位移与其分子结构信息之间的关系,同时也提供了一种从理论上计算膦类化合物31P NMR谱化学位移的新方法,并对深入了解膦类化合物结构与性能的关系及解析、预测其31P NMR谱提供了一定的理论依据.

离体心脏的^(31)P NMR谱(英文)

31PNMR谱自70年代后期开始被用于离体心脏中含磷化合物代谢的动态研究．31PNMR谱不仅可以鉴定心肌组织中浓度较高的含磷化合物，即ATP、磷酸肌酸和无机磷酸盐，而且可提供有关这些化合物化学环境（包括pH和Mg2+）和细胞内分布的信息．利用这一非损伤性的定量分析方法，可连续观测心肌的代谢并可同时测定离体心脏的机械功能．利用饱和转移技术还能对完整心脏中肌酸激酶和腺苷酸激酶反应的速率加一测定．本文综述介绍了近年来进行离体灌流心脏31PNMR谱测定的实验方法以及这一技术所提供的各种信息．

有机磷农药的^(31)PNMR谱的研究

采用600MHzNMR谱仪较详细地研究了不同类型有机磷农药的NMR谱图,分析了复杂偶合、直变异构、受阻旋转、手性碳原子等因素对有机磷农药的NMR谱图影响.

人体血液红细胞^（31）P NMR谱的研究

介绍了人体血液红细胞３１ＰＮＭＲ谱的测量方法，介绍了样品的处理方法和测试参数的选择．发现正常人和病人血液的红细胞在２１ＰＮＭＲ谱上存在着明显的差异．这些差异可望在临床医学上用于对某些血液病进行诊断和疗效跟踪的检测．

Al(Ⅲ)-ATP配合物的^(27)Al、~1H和^(31)P NMR研究

本工作利用^(27)Al、~1H和^(31)P NMR技术对Al(Ⅲ)-ATP配合物体系进行了研究,结果与1:1的配合物结构相符,并假设是通过β和γ磷酸根及腺嘌呤环上的N_7配合的。