核磁共振技术是生态学中应用广泛的技术之一。在自然生态环境中，磷元素主要以磷灰石的形式存在于地球表面。因此磷灰石在磷元素的地球化学循环方面具有十分重要的地位和意义。生物磷灰石是众多磷灰石的种类之一，具有连接非生物磷元素循环和生物磷元素循环的地位，是研究磷元素循环的理想样品之一。另一方面，生物磷灰石中存在明显高于其他种类磷灰石的碳酸根替代，因此也是研究动物响应全球气候变化的理想材料。CO32-含量不同的rostrum生物磷灰石和普通生物磷灰石是探究CO32-整合入BAp后化学物理以及矿物结构特性的理想材料。本实验应用1H，31P ，1H-31P HetCor 核磁共振技术（NMR）分析磷灰石NMR特性并得出结论CO32-含量与OH-含量无相关关系。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1材料与方法3
1.1材料 3
1.2方法 3
2结果与分析4
2.1 拉曼光谱4
2.2 31P固体核磁共振图谱5
2.3 1H固体核磁共振图谱6
2.4 2D 1H31P HetCor核磁共振图谱7
3 讨论8
3.1磷元素的存在形式磷酸二氢根和磷酸氢根的存在8
3.2生物磷灰石中的脂质和水9
3.3碳酸根和羟基基团的相关性9
致谢10
参考文献10
图1 拉曼光谱4
图2 1H核磁共振图谱5
图3 31P核磁共振图谱 6
图4 1H31P 2D HetCor核磁共振图谱7
图5 1H31P 2D HetCor核磁共振1H轴投影图8
表1 1H核磁共振图谱化学位移5
表2 31P核磁共振图谱化学位移 7
磷灰石核磁共振研究在土壤生态学中的应用
引言
引言：磷酸钙是地球上自然发生的最丰富的磷酸盐，是生产化肥和磷酸盐的重要材料之一。不同于氮、硫等元素，植物所必须的磷元素的唯一来源是植物根系对土壤中磷元素的吸收。在土壤中， *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
羟基磷灰石中的磷约占土壤成分的90%。所以，羟基磷灰石对植物吸收土壤磷元素具有重要意义。另外，在土壤污染与水污染这一方面，利用矿物对重金属铅污染的治理在这几年来逐渐成为新兴的热点。有毒性的重金属铅元素在水源及土壤中的残留已经成为十分严峻的环境污染问题之一，严重威胁人类及其他生物的生命健康。[13]利用磷灰石治理铅污染有其本身巨大的优越性。磷灰石十分难溶（Ksp~10701080）。[35]尤其是在利用生物磷灰石治理土壤铅污染这一方面，生物磷灰石相比于氟基磷灰石的较高溶解度特性[6]使铅元素更容易固定在矿物晶格上，而铅元素一旦被固定在磷灰石矿物晶格上就很难发生解吸附作用。所以说对于Ca10(PO4)6(F,OH,Cl)2这一类型物质的研究是一项重要的涵盖范围广阔的科学研究（包括地球科学，生命科学，材料研究等等）。相比于其他手段，利用核磁共振技术研究磷灰石的磷元素测量得到的信息更加精确，不仅能够提供磷灰石中磷元素的存在形态类信息，还能够进行一定程度的量化。利用核磁共振技术研究土壤中磷元素的存在形态具有广泛的应用前景。
羟基磷灰石的化学结构为：Ca5(PO4)3(OH)，其中钙离子、磷酸根离子和羟基基团均可被替代。生物磷灰石是众多种羟基磷灰石的一种[9, 10]，在治理土壤铅污染方面具有很广泛的应用和前景。生物磷灰石的结构远比羟基磷灰石复杂得多。由于矿物晶格中钙离子和羟基的缺乏，生物磷灰石通常总是不可化学计量的，其完整的化学式为：
(Ca, Mg, Na)10x (OH)2x（1）。[10, 11]
如公式（1）中所示，生物磷灰石中钠离子和镁离子等典型的阳离子可以替代钙离子占据钙离子位点。除了存在于羟基基团内的氢元素，生物磷灰石中可能还有磷酸氢根基团和磷酸二氢根基团，并且这类基团可能影响着生物磷灰石上的离子替代并影响其溶解性。[12, 13]所以说，生物磷灰石拥有比标准羟基磷灰石样品更复杂的矿物学特性。生物磷灰石中最常见的离子替代是碳酸根替代磷酸根的B类型替代和钠离子替代钙离子的替代。[10, 12, 14]基于此，修正后的生物磷灰石化学结构式被提出：
Nay(Ca,Mg)10xy[(PO4)6xy(CO3)x+y](OH)2x (2)[15]
生物磷灰石通常含有比重为48%的碳酸根。[9, 16]有研究发现随着年龄增长，生物磷灰石中碳酸根含量增加，生物磷灰石的微晶尺寸增大。[1723]另外生物磷灰石中存在A类型替代：碳酸根离子替代羟基基团。这种替代只占极少的含量（<15%）。有研究认为生物磷灰石的表面水的存在强烈依赖于碳酸根的存在。[24]而随着生物年龄增长，曾经观察到过大量水流失的现象。[25]基于目前研究结果，关于生物磷灰石矿物中存在严重的缺失，晶体晶格结构不完整和羟基基团缺失甚至缺乏的现象仍然是未解的难题。[2628]而解决这一难题对于了解生物磷灰石的溶解特性和固定重金属离子的特性势必具有极大的推动作用，进而对土壤磷肥的应用方面和土壤重金属污染治理方面具有巨大贡献。
但事实上，由于生物磷灰石内除去磷灰石矿物部分之外还存在有大量的有机质，而在不对生物磷灰石矿物造成任何影响的前提下剔除这些有机质十分困难，因此单独研究生物磷灰石的各种物理、化学和矿物学等特性也变得十分困难。由此看来，寻找符合各项研究要求的材料显得尤为重要。Rostrum是一种高度矿化且含有大量碳酸根（~8%比重）的生物磷灰石材料，含有超高比例的矿物成分（96%比重）。是一种观察生物磷灰石中碳酸根替代的理想材料。有研究通过电子微探针技术观察到rostrum表面具有一定的化学一致性。[15]并分析得到rostrum的晶格的化学结构式：
(Ca8.40Mg0.20Na0.54) [(PO4)0.87(CO3)1.13] OH0.87（3）。[15]

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