聚谷氨酸抑制盐溶液中钙质磷酸盐沉淀机理

摘要：

如何提高盐碱土中磷养分的植物有效性是盐碱地农业的重要研究课题.聚谷氨酸(γ-PGA)被认为具有良好的保肥性能和缓释肥性能,但是其内在机理并不清晰.本文通过模拟盐溶液蒸发结晶实验,应用盐溶液pH和电导率(EC)的在线测定、盐溶液各组分之间及各组分与γ-PGA相互作用的热动力学参数测量,研究了聚谷氨酸抑制盐溶液中钙质磷酸盐沉淀的机理.实验表明,随着蒸发过程,盐溶液的pH总体上为先持续上升然后持续下降.当γ-PGA存在时,pH从上升变为下降的拐点所需的时间明显延长,这说明γ-PGA显著延缓了钙质矿物(如HAP和碳酸钙)的沉淀生成.这种延缓作用主要与γ-PGA和各种盐分离子之间络合作用的显著差异相关.虽然HPO42--Ca2+络合物的稳定性大于γ-PGA-HPO42--及γ-PGA-Ca2+,但γ-PGA可以为Ca2+提供的结合位点数高出HPO42--Ca2+两个数量级,盐溶液中大量的Ca2+被γ-PGA络合,从而抑制了HPO42--Ca2+的反应及随后磷酸钙类矿物的沉淀.虽然γ-PGA可延缓钙质矿物的沉淀形成,但对溶液完全蒸发后产生的结晶产物没有明显影响.实验结果表明,γ-PGA可通过抑制磷酸盐与Ca2+形成沉淀,而提高盐碱土中植物对P养分的利用效率,通过与HPO42-形成高稳定的络合物起到P肥缓释剂的作用.γ-PGA在实际土壤溶液和土壤中的应用还需要进一步研究.

关键词：聚谷氨酸(γ-PGA)、磷酸盐、蒸发结晶、等温微量量热滴定

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资助基金：国家重点研发计划项目2016 YFC 0501404

在线出版日期：2018-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1091-1096