基于水内标的NO^(-)_(3),SO^(2-)_(4),ClO^(-)_(4)拉曼光谱定量分析研究

拉曼光谱由于重现性差,在进行定量分析时往往需要内标。在水溶液中,水在2700~3900 cm^(-1)范围伸缩振动拉曼峰很强,有作为内标的可能性,但水与溶质的相互作用会导致水伸缩振动拉曼峰形状发生变化,此外水的占比也会随着溶质浓度的变化而变化,当溶质浓度较高时需要对水的含量进行校正。将这两点因素考虑在内,研究了以水为内标,采用拉曼光谱法测量水溶液中NO^(-)_(3),SO^(2-)_(4)和ClO^(-)_(4)浓度的适用性。不同浓度NaNO_(3),Na_(2)SO_(4)和NaClO_(4)溶液的拉曼光谱显示随着盐浓度的升高水在2700~3900 cm^(-1)范围内的拉曼峰呈现出左肩下降右肩上升的变化趋势。将三种盐溶液拉曼光谱中酸根离子拉曼峰面积(A_(盐))和水的拉曼峰面积(A H_(2)O)的比值(R^(S)=A_(盐)/A H_(2)O)与溶液中酸根离子和水的含量的比值(c_(盐)/c H_(2)O)作图,均呈现出良好的线性关系,拟合得到三条相关曲线的R^(2)分别为0.9991,0.9991和0.9994,说明酸根离子和水的拉曼散射系数均未发生变化或者在同比例变化。虽然水拉曼峰的形状发生了改变,但并不会影响水作为内标的可行性。在引入水的含量修正后,经理论推导c_(盐)与R^(S)符合关系式:c_(盐)=AR^(S)/(1+BR^(S))。在0.1 mol·L^(-1)到近饱和的宽浓度范围内,将R^(S)对c_(盐)作图,通过数据拟合获得的NaNO_(3),Na_(2)SO_(4)和NaClO_(4)的工作曲线分别为c NaNO_(3)=18.8 R^(S)/(1+0.6 R^(S))(R^(2)=0.9991),c Na_(2)SO_(4)=20.2 R^(S)/(1+1.0 R^(S))(R^(2)=0.9988),c NaClO_(4)=15.0 R^(S)/(1+0.7 R^(S))(R^(2)=0.9998)。NaNO_(3),Na_(2)SO_(4)和NaClO_(4)的检出限分别为0.0080,0.0052和0.0073 mol·L^(-1)。在水拉曼峰形状变化不影响其作内标可行性的基础上,当溶液中同时存在两种阴离子时,通过在水含量修正部分加入干扰离子对水含量的影响,可以在单盐溶液定量工作曲线中加入校正项来消除溶液中干扰离子对待测离子分析结果的干扰,但当干扰离子浓度较大而待测离子浓度较小时,干扰离子拉曼峰强度过大会影响到待测离子拉曼峰面积的准确性,从而使得校正的效果下降。

黄土高原半干旱区尾菜高量埋压抑制土壤氮淋溶的研究

为明确尾菜高量埋压带来的土壤氮淋溶风险,本研究设计了不同尾菜埋压厚度和表层覆土厚度的组合试验,分析不同土层水分和无机氮(NH+4-N和NO-3-N)时空变化特征。结果表明:埋压尾菜厚度0.2~0.6 m、表层覆土厚度0.1~0.3 m时,试验前10 d,表层土壤水分快速增加,较对照提高了40%~110%,尾菜向深层土壤补水深度最大为1.6 m;试验开始土壤无机氮以NH^(+)_(4)-N增加为主,下移深度仅为0.6 m,试验第83天时,NO^(-)_(3)-N快速积累,最大下移深度为0.8 m,土壤无机氮主要集中于耕作层,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是当地高产玉米农田的1.0~3.5倍。当尾菜埋压厚度达到3.0 m、表层覆0.4 m黄土时,尾菜向深层土壤补水深度为5.0 m,NH^(+)_(4)-N下移深度为1.5 m,试验第194天时NO^(-)_(3)-N增加不显著,与对照无显著差异,尾菜层上、下0.1 m土壤无机氮含量是高产玉米农田的3.5~4.2倍。研究表明在黄土高原半干旱地区,采用覆土埋压法将尾菜高量还田可以显著增加土壤水分和无机氮固存量,尾菜厚度、表面覆土厚度与土壤水分、土壤无机氮累积量和NH^(+)_(4)-N含量呈正相关,与土壤NO^(-)_(3)-N含量呈负相关,无机氮并未随土壤水分向深层土壤淋溶。

CuCo纳米片高效电催化还原硝酸盐产氨

从废水处理和低碳环保的角度出发,开发高效还原硝态氮(NO^(-)_(3))为氨(NH_(3))的电催化剂越来越受到人们的关注。在此,我们提出了一种生态友好,经济高效,生物仿生的Cu_(50)Co_(50)纳米片电催化剂,用于电化学还原NO^(-)_(3)到NH_(3)(NO^(-)_(3)RR),作为Haber-Bosch法生产氨过程的一个有前景的替代途径。Cu_(50)Co_(50)纳米片在-0.2 V vs.RHE的条件下产生NH_(3)的法拉第效率为100%±1%,电流密度为1035 mA·cm^(-2),对应的NH_(3)生产速率达到4.8 mmol·cm^(-2)·h-1(960 mmol·g^(-1)·h^(-1))。通过电化学原位红外光谱(FTIR)和原位壳层隔离纳米颗粒增强拉曼光谱(SHINERS)对NO^(-)_(3)RR过程中的中间物种进行检测,结合电化学测试,分析了其还原机理,并利用DFT计算对各反应步骤进行了验证。实验结果显示,铜(Cu)和钴(Co)之间有很强的协同作用,Co位点通过*H物种促进NO^(-)_(3)及其中间体加氢生成NH_(3)。

NaCl对大麦硝态氮吸收动力学特征的影响

采用营养液培养方法研究了不同盐分和氮水平对大麦‘鉴四’(Hordeum vulgare L.)生长及硝态氮(NO3?-N)吸收动力学参数特征的影响。结果表明:不同浓度NO3?-N与Na Cl预处理后,大麦对NO3?吸收符合离子吸收动力学模型,其吸收动力学参数表现为NO3?预处理浓度增加后,Vmax增大,Km值增加,但增加的幅度不一致。对高亲和力系统来说,所有预处理大麦的NO3?-N吸收曲线均符合Michaelis-Menten方程的描述。1 mmol?L?1NO3?-N预处理中,120 mmol?L?1 Na Cl预处理比1 mmol?L?1 Na Cl预处理显著提高了NO3?-N的吸收速率;10 mmol?L?1NO3?-N预处理时,120 mmol?L?1 Na Cl预处理与1 mmol?L?1 Na Cl预处理无显著性差异。表明低氮环境下生长的大麦,其根系NO3?-N高亲和力系统受Na Cl影响较大。对低亲和力系统来说,所有预处理大麦的NO3?-N吸收曲线均符合Michaelis-Menten方程的描述。在1 mmol?L?1 NO3?-N预处理中,与1 mmol?L?1 Na Cl预处理相比,120 mmol?L?1 Na Cl胁迫的大麦NO3?-N吸收速率显著提高;10 mmol?L?1 NO3?-N预处理中,120 mmol?L?1 Na Cl与1 mmol?L?1 Na Cl处理相比,降低了大麦的NO3?-N吸收速率。表明低氮环境下生长的大麦,盐胁迫对其根系低亲和力系统有促进作用,而高氮环境下生长的大麦,盐胁迫对其低亲和力系统的NO3?-N吸收没提高作用。