中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件重点实验室高鸿钧院士带领的研究团队多年来一直致力于新型二维原子晶体材料的制备、物性调控及原型器件构筑等方面的研究,并取得了一系列重要研究成果。例如他们成功实现了黑磷的电子掺杂,并构筑了黑磷栅控二极管、逻辑反相器、双向整流器等一系列平面器件(Nano Lett. 16, 6870 (2016)),进一步利用交联PMMA作为顶栅,SiO2作为背栅,通过双栅调控成功实现了黑磷的单极性(N型或P型)场效应晶体管(2D Mater. 4, 025056 (2017))。 近期,该研究组博士生吴良妹(已毕业)和鲍丽宏副研究员等针对InSe和传统栅介质(如SiO2、Al2O3、HfO2等)的界面特性不兼容所诱导的额外载流子散射过程从而造成InSe的场效应晶体管的迁移率、开关比严重下降的关键科学问题,利用二维原子晶体异质结堆叠技术,将InSe作为沟道材料、六方氮化硼(h-BN)作为背栅、石墨 (graphite)作为栅电极,成功构筑了InSe/h-BN/graphite异质结。对该异质结进行高分辨扫描透射显微镜表征发现InSe与h-BN之间具有原子级锐利的界面特性(与中国科学院大学周武教授合作)。这一原子级锐利的界面特性极大的降低了载流子在沟道与栅介质界面处的散射,使得以该异质结作为核心单元构筑的场效应晶体管表现出高达1146 cm 2 /Vs的电子迁移率,~10 10 的电流开关比。进一步利用该异质结构筑的逻辑反相电路的电压增益高达。利用二维原子晶体材料的良好的力学柔韧性,将该异质结放置于柔性衬底,在柔性衬底施加高达~2 %的应变时,相应的场效应晶体管的器件性能并没有发生明显退化,显示了该异质结在柔性电子学领域的潜在应用。以上结果以“InSe/h-BN/graphiete heterostructures for high-performance 2D electronics and flexible electronics”为题发表于 Nano Res. 13, 1127-1132 (2020)上。 基于InSe与h-BN间的原子级锐利界面特性,该研究组联合培养博士生刘丽和鲍丽宏副研究员等进一步利用有机透明铁电薄膜作为栅介质成功构筑了高性能InSe光电探测器。与传统栅介质相比,铁电栅介质具有极高的相对介电常数(~10 3 ),利用其自发极化特性,有望深度耗尽半导体沟道中的剩余载流子,从而极大的抑制光电探测器的暗电流,提高光电探测器的光开关比、光响应率等性能。他们使用透明铁电P(VDF-TrFE)共聚物薄膜作为顶栅介质、半透明铝膜作为顶栅电极、InSe作为沟道、h-BN作为衬底,制作了InSe光电探测器(图1)。 多层InSe沟道在铁电P(VDF-TrFE)调制下的转移曲线中存在一个~ 40 V的逆时针存储窗口,这是由铁电极化转换过程引起的。沟道电流(IDS)随着顶栅电压(Vtg)增加而增加,表明InSe沟道为典型的n型导电,电流的开/关比高达~10 8 (图2 a-b)。InSe 晶体管在铁电P(VDF-TrFE)薄膜三种极化状态调制下的输出特性表明载流子在极化向上状态下完全耗尽,其沟道电流IDS最小,使其暗电流低至~ 10 -14 A,而且沟道电流主要来自于光生载流子的贡献(图2c)。 而对于自然状态和极化向下状态,沟道电流不仅来源于光激发载流子,热离子/隧穿载流子也有很大的贡献(图3)。 图3. 零栅极电压下,多层InSe光电晶体管在铁电P(VDF-TrFE)层的三种极化状态下的光响应特性。(a-c)在VDS = 0 V下具有三种不同铁电极化状态的InSe光电晶体管的截面图。(d-f)在三种状态下,黑暗和光照时光电晶体管的IDS-VDS特性。(g-i)铁电栅控的InSe光电探测器在三种状态下的光开关特性。 铁电顶栅处于极化向上状态时,光电流Iph与激光功率之间呈幂律关系:Iph ,表明光生载流子的效率与吸收的光子通量非线性相关,也反映了复合过程(陷阱态)所产生的光生载流子的损耗。在激光功率 mW/cm -2 下,光响应率高达14250 AW -1 ,探测率高达 1013 Jones,比之前的文献报道提高了两个数量级。InSe光电探测器的光电流开关的上升时间(tr)和下降时间(tf)分别为600 μs和 ms,均优于之前报道的基于其他二维原子晶体的铁电栅控光电探测器(图4)。 该工作提出了一种利用铁电栅介质来调控二维原子晶体光晶体管的载流子电子输运的新方法,有效抑制了其暗电流,成功解决了当前二维原子晶体光探测器的光开关比和光响应率小的瓶颈问题,为未来基于二维原子晶体光电探测器的开发提供了一条新途径。 相关结果以“Ferroelectric-Gated InSe Photodetectors with High On/Off Ratios and Photoresponsivity”为题发表在Nano Lett. 20, 6666-6673 (2020)上。刘丽(湖南大学联合培养博士生)为第一作者,鲍丽宏副研究员和湖南大学秦志辉教授为共同联系作者。该工作的合作者包括美国Vanderbilt University的Sokrates T. Pantelides教授等。该工作得到了 科技 部、基金委以及中国科学院的资助。
根据莱斯大学物理学家和合作者的两项研究,一些铁基超导体可以从调谐中受益。这项研究的首席理论物理学家、莱斯大学的齐苗思(Qimiao Si)说:我们的研究工作展示了一种新的设计原理,可以调整量子材料,使其在更高的温度下获得非常规的超导性。赖斯量子材料中心(Rice Center for Quantum Materials, RCQM)主任、物理学和天文学教授哈里·c·维斯(Harry C. and Olga K. Wiess)和奥尔加·k·维斯(Olga K. Wiess)表示:我们展示了一种不同寻常的电子秩序(向列线性(nematicity))是如何提高特定轨道上电子配对产生超导的可能性,通过调整材料来增强这种效果,可以在更高的温度下培养超导性,电流加热电线,这是由于无数电子的碰撞,每次碰撞都会损失能量。
博科园-科学科普:美国电网每年约有6%的电力因这种加热或电阻而损耗。相比之下,超导体中的电子成对流动毫不费力,没有阻力或热量。工程师们长期以来一直梦想利用超导性来进行节能计算、电网等,但电子是出了名的独来独去者,它是费米子量子家族中研究最多的成员。费米子是如此反对彼此共享空间,以至于人们知道它们会暂时消失。由于它们奇特的量子性质,诱使电子形成对通常需要极端的条件,比如高压或比深空更冷的温度。非常规超导体(发生在铁硒这样材料中的那种)是不同的;由于物理学家无法完全解释的原因,非传统超导体中的电子在相对较高温度下形成,在过去的40年里,这种行为已经被记录在许多资料中。虽然确切的机制仍然是个谜,但像Si这样的物理学家已经学会预测非常规超导体在某些情况下的行为。
在新的研究中,Si, Rice研究生Haoyu胡和合作者们使用了“轨道选择配对”理论模型来解释先前硒化铁的实验结果,并预测它和其他物质在其他情况下的行为。研究小组成员包括莱斯大学研究生郝宇胡、中国人民大学容宇、亚利桑那州立大学Emilian Nica和洛斯阿拉莫斯国家实验室朱建新。在模型中,某些原子壳层中的电子比其他原子壳层中的电子更容易形成对,一种直观的方法是把原子轨道想象成高速公路上的车道。汽车在不同车道上以不同的速度行驶,研究人员希望那些在左车道上的人跑得最快,但情况并非总是如此。当许多汽车行驶在高速公路上时,其他车道的速度可能会更快。非传统超导体中的电子就像拥挤的高速公路上的汽车。它们必须互相避开,最终可能会被困在一条车道上。
电子秩序的调整是一种引导电子进入特定轨道的方法,就像高速公路上的锥形物和障碍物引导汽车进入特定车道一样。铁基高温超导体是在2008年被发现,Si和合作者提出了最早的理论之一来解释它们:将它们冷却到一个量子临界点附近会产生明显的相关电子效应,这种效应产生的行为只能通过将电子看作一个集体系统而不是许多单独的物体来理解。这两篇发表在《物理评论快报》(PRL)和《物理评论B》(PRB)上的新论文,是基于Si和Yu以及Nica在莱斯大学博士后和研究生期间进行的研究。2013年Si和Yu的研究表明,轨道选择行为可能导致碱性铁硒化物同时表现出金属与绝缘体的矛盾特征。在2017年,Si, Nica和他的同事们证明了硒化铁有可能具有一种超导状态,在这种状态下,与亚电子层中一个轨道相关的电子对与同一亚电子层中一个密切相关的轨道电子对是非常不同的。
PRL论文的第一作者Yu说:在目前的研究中,我们发现在高于超导跃迁温度的正常状态下,向列相序极大地提高了轨道的选择性。在向列系中,一个方向的阶数比另一个方向的阶数高。例如在一盒生意大利面中,面条是纵向排列的,但如果从垂直方向看,面条是无序的。为了分析向列相电子序存在下的超导性质,Yu、Si和同事们分析了“超导间隙”,这是一种比较向列相方向和垂直方向上电子对断裂相关能量成本的方法,计算显示出很大的差别。PRB论文的第一作者表示:研究结果为最近报道非常惊人的结果提供了一个自然理解,这些结果是基于扫描隧道显微镜对硒化铁超导间隙的艰苦测量得出。这项研究揭示了轨道选择配对和电子指令之间的相互作用,这似乎是铁基超导体和其他强相关量子材料中非常规超导性的重要组成部分。
量子计算机长期以来一直是个激动人心的概念,它能够将数据存储在同时具有两种状态的量子比特上,但想要实现量子计算的应用却一直被搁置。
可以通过光辐射的方式改变,这样子可以改变它的构造,改变其特性。
(1)使溶液中的Fe 2+ 氧化为Fe 3+ ;使溶液中的Fe 3+ 完全沉淀,而其他金属离子不沉淀;Cu 2+ 、Al 3+ ;增大接触面积 (2)Fe 16 N 2 或Fe 8 N
氮化铁磁通密度为。根据查询相关资料显示:氮化铁磁通用于硬磁和软磁性材料、信息记录材料、磁性密封液等产品,密度为。
1、你的合成方法与人家相比有什么优越性?如果没有,没戏;如果方法有优越性,那还要看该化合物的重要程度,只有很重要,你的方法才能体现意义。2、你使用人家的方法合成出来外,有没有研究过它的物理性质和化学性质,如电、磁、光等性质,可是用于某一类化学反应的活性,且具有突出性质?如果有做,那当然可以发文章。
写好化学论文的必要条件1、深刻的论据论证,严密的科学性:科学研究的任务是揭示事物发展的客观规律,探求客观真理,成为人们改造世界的指南,学术论文的科学性在于:①主论上要求作者不带有个人好恶的偏见,不得主观臆造,必须切实地从客观实际出发,从中引出符合实际的结论。②论据上要求作者下较大力气,经过周密的观察,准确的实验与深入的调查研究,尽可能多地占有资料,以最充分、确实的有力论据作为主论的依据。③沦证上要求作者经过周密思考具有严谨而富有逻辑效果地论证,做到论证充分,令人信服。正确的论点,严密的论据,有说服力的论证使学术论文具有严密的科学性。化学论文切忌弄虚作假,有人写论文说自己已做了20多项实验,事实上他所描述的实验都是别的参考书上摘引过来的。这本身就缺乏写论文的正确的科学态度。化学论文不得发生科学上的差错,一篇写Nq以)3与K仁水解后溶液碱性的差异的文章,却误将山作Ki代入公式计算,因而写出错误的结论。永嘉上塘中学一位青年教师写的“电解食盐水时为什么用铁作阴极”的文章中,通过实验得出“当铁网的宽度大千石墨时,氢气在Fe上析出所需的时间就比石墨要少,所以增大铁网的表面积,可以降低过电位,并使气体更易逸出。另外铁网宜于吸附石棉绒成为隔膜层,铁网价格低廉,取材方便,又易于加工。所以选用铁网作电解食盐水的阴极/这篇文章虽短,但富于科学性与钻研精神,不啻为一篇好的论文。2、要有独立见解,富有创新性学术论文要有自己的独立见解,有创新性。科学研究是对新知识的探求。只能继承或人云亦云缺乏创新精神,这样没有给人以新的启迪,文章的价值自然就低了,人类社会的文明与历史就不会有所前进了!创新性是科学研究的生命,它能提出新的问题,解决新的问题,推动科学事业的发展。瑞安市一位化学老师写的“谈物理性质的教学”就是针对部分师生对物质的物理性质不够重视,他在教学中刻苦钻研,要求掌握物性的教学规律,提高物性的教学质量,多方面培养学生的学习物性的兴趣,尽量变机械记忆为意义记忆,提高物性知识的应用能力,提出自己的独立见解,在教学上具有推广的意义。此文获市化学教学论文评比一等奖。化学论文不要东拼西凑,更不应抄袭人家的文章,成为“手抄本”以免使人读了有似曾相识之感,如一篇论文写氧化还原反应的配平方法采用厂“十字交叉法”与“半反应”配平法,就缺乏新意。另一篇写“氨氧化催化的实验的改进”,采用纯氧代替空气加速氨的氧化,这个方法也没有什么新意。
写作思路:可以将保尔·柯察金的生平详细地介绍一下,再把保尔·柯察金的英勇事迹详细地阐述一下,通过了解保尔·柯察金这个人物,自己收获了什么样的道理。
正文:
保尔·柯察金出生在一个贫寒的乌克兰工人家庭中。他小时候就读于本地的一所教堂,学习成绩优异。但由于惹到了脾气暴躁的神父,他被赶回了家。母亲又把他送到车站食堂打工,在那儿,他窥见了生活的底层与黑暗,他渴望一个全新的世界。
但由于一次失误他被打了一顿,又被送回了家。哥哥阿尔焦姆重给他找到了一份工作,他成为一名工人,然后他结识了初恋冬妮娅。在小城动乱时期,保尔遇到了生命中的贵人——朱赫来。朱赫来引导保尔参加共产党,正式开始革命斗争。
后来由于种种原因,保尔被反革命分子抓进了监狱。出狱后,他离开了这里,继续革命。在接下来的经艰苦斗争中,保尔凭借钢铁般的毅力挺了过来。死神曾一次次逼近他,可他一次次扛了过来,化险为夷。在这如火如荼的战斗岁月中,他立下了赫赫战功。但是由于阶级立场不同,他和冬妮娅选择了分手。
后来保尔参加修路队,在恶劣的自然环境和紧迫的时间的锤炼下,他经历了痛苦,获得了重生,成了一块真正的钢铁。可不幸的是,过度的劳累摧毁了他强壮的身躯。他以钢铁般的意志,努力克服困难,坚持工作,可保尔痛苦地发现,他已经几乎完全丧失了工作能力,成了重度残疾。
最终,保尔重拾工作的信心走出了疗养院,他用和以前相比毫不逊色的热情,发愤著书,企图用艺术创作的方式继续革命。在这过程中有许多艰辛和痛苦,保尔用毅力将他们打败,最终获得了成功。
钢铁,永远是在痛苦的锤炼与考验中炼成的!
他有怎样的性格特点? 3.你知道《钢铁是怎样炼成的》这一题目的含义吗? 4.我们生活在这样的一个年代,可以从保尔身上汲取到什么精神? 五、综合题。 1
【蜜是怎样不甜的】主要思路就是——先写保尔的一生中经历了种种磨难而我们这代孩子就身在福中不知福还要添加一些对父母溺爱孩子这一行为的意见....剩下的你一定会想出来的哈相信你加油哈
钢铁是这样炼成的
黄怀曾刘晓端张玲金李奇
(中国地质科学院生物环境地球化学研究中心,北京100037)
武少兴
(中国科学院南京土壤研究所,南京210008)
摘要从我国西北地区干旱土,经中部半干旱—半潮湿地区均腐土、淋溶土,到东南潮湿地区富铁土、铁铝土,表土全硒含量总趋势反映了氧化环境下硒易离散,还原状态下硒易富集的特点;水溶态硒和交换态硒的含量几乎依次下降(干旱土>淋溶土>均腐土>富铁土>铁铝土),而且含量都颇低,它们与总硒的比值在相应的范围内出现了中—高—低的变化;有机硒、酸溶性硒含量明显增高,与总硒量比值,从西北到东南,皆呈上升趋势,与水溶态硒和交换态硒正相反;残留态硒及其与总硒量比值,自西北向东南呈高—低—高的变化,况且无论哪一类土壤,残留态硒量与其所占比例均处于首位。
对植物有意义的是能被它直接吸收的硒,即有效态硒。土壤中释放出来的有效硒受综合因素控制,氧化还原电位和土壤溶液组分是决定硒溶解度和化学形态的最重要参数,土壤理化性质居次要地位,意味着不同环境背景下,有效态硒的内涵也不相同。微生物作用主要生成高分子有机缓效硒,是水溶性速效硒的重要补给源。由于自然环境中水热状态不断变化,生物作用的差异,以及人为活动的干扰,处于动态化学平衡的土壤溶液,是硒形态转化和硒迁移的原动力。硒形态分析和实际调查表明,岩石、土壤中无机硒总量,从我国东北三江(黑龙江—松花江—乌苏里江)到西南三江(怒江—澜沧江—金沙江)并非是一低硒带。由水溶性硒、交换态硒和有机硒组成的非闭蓄性硒才是一低硒带。我国东南潮湿地区虽处于酸性还原氛围中,但生物作用强烈,有机硒含量颇高;西北干旱区氧化环境有利于硒被氧化成高价的、能被植物直接吸收的水溶性无机硒;位于这两区中间的半潮湿—半干旱地区,水溶性硒低于西北区,有机硒低于东南区,从而造成我国中部地区非闭蓄性低硒带,这就对低硒带赋予了新含意。
关键词土壤硒形态
以往硒的研究大多集中在全量和无机两个方面。通过对岩石、土壤、作物、人体中硒的全量分析,得出结论:我国从东北三江(黑龙江、松花江、乌苏里江)到西南三江(怒江、澜沧江、金沙江)出现一低硒带,位于东、西两侧的东南地区和西北地区为高硒区。在低硒带内,因各种介质中硒皆贫乏而引发了克山病,这一认识一直为学术界的重要支柱。现代分子生物学研究揭示的克山病与硒之间的内在联系,也支持了这一论点。
近几年来,我们与英国合作,在河北张家口和邯郸及湖北恩施等地区开展了硒的研究,并在现今克山病尚未绝迹的张家口地区进行流行病学调查,发现岩石、土壤中硒全量和作物、人体中硒含量与克山病并不完全呈对应关系,有些土壤硒总量高的地区照样有克山病患者,某些土壤内全硒含量低的地区未必有克山病患者,调查研究还发现克山病与硒的形态以及有效硒丰度的关系更为密切。土壤中硒形态包含水溶态、交换态、有机态、酸溶态和残留态五类。水溶态硒以Se6+为主,另有少量Se4+和低分子有机硒。交换态硒主要为Se4+,其次为Se6+。有机硒分高分子和低分子两种,前者为缓效硒,赋存在酸不溶性蛋白质和高分子氨基酸中,但在碱性溶液中,可降解为低分子硒氨基酸和+4价与+6价的无机硒;后者为速效态硒氨基酸,即有机水溶性部分。酸溶态硒指与铁、锰和铝氧化物结合的硒。残留态硒、硒化物,以类质同象形式隐含在硫化物中的硒和被硅酸盐矿物包裹的含硒物质。显然,重新认识硒与克山病在地理分布上的关系,合理解释各种矛盾现象,不仅是一种挑战,也是研究深化的迫切需要。
1土壤中硒的形态
土壤中硒的赋存状态,包括价态和结合形式两个方面。硒可构成无机和有机化合物。我们选择了典型土壤作了分析,结果如下。
水溶态硒:用水提取。以硒酸盐类为主,次为亚硒酸盐类。其实,在不同环境中,水溶态硒含意并不一样,在氧化环境中,水溶性硒为碱性水解的硒酸盐和亚硒酸盐;在较强的还原环境中,包括微量酸溶性的,溶于水与酸混合溶液中的结合态硒、次生硒化物和一些挥发性硒化物。此外,还包含有机硒中的水溶性部分以及与交换态的相互转换部分。由此可见,同形态中含量最低的水溶态硒在不同情况下,有着复杂的变化。
交换态硒:吸附在氧化物、粘土矿物和有机质内的亚硒酸根和硒酸根离子。用磷酸二氢钾提取。在实际分析中发现,碱性情况下,硒酸根离子几乎不被吸附,成为溶液中游弋的离子团,亚硒酸根为主要吸附对象,随着pH下降至7~,虽对硒酸根吸附能力增强,但仍以亚硒酸根离子为主,并保持稳定的吸附量。
有机态硒:用焦磷酸钠提取。按分子量分大分子和小分子硒,前者为缓效硒,赋存在酸不溶性蛋白质和高分子氨基酸中,但在碱性溶液中,可降解为低分子硒氨基酸和+4价与+6价的无机硒;后者为速效态硒氨基酸,即前述的有机水溶性部分。
酸溶态硒:指与铁、锰和铝氧化物结合的硒。加盐酸破坏氧化物和碳酸盐结构,使其从结合态中先分解出亚硒酸根,进而生成二氧化硒和单质硒,在强还原条件下,还可生成硒化氢。
残留态硒:用消化方法将硒化物、以类质同象隐含在硫化物中的硒和被硅酸盐矿物包裹的含硒物质全部消溶。
从表1看出,从我国西北地区干旱土,经中部半干旱—半潮湿地区均腐土、淋溶土到东南潮湿地区富铁土、铁铝土,总硒量呈高—低—高马鞍形序列,但中国环境监测总站众多实测数据统计分析结果表明(表3),表土全硒含量总趋势还是从西北到东南逐级升高,反映了氧化环境下硒易离散,还原状态下硒易富集的特点;水溶态硒和交换态硒的含量几乎依次下降(干旱土>淋溶土>均腐土>富铁土>铁铝土),而且含量都颇低,不超过总量的15%和10%,它们与总硒的比值在相应的范围内出现了中—高—低的变化;有机硒、酸溶性硒含量明显增高,与总硒量比值,从西北到东南,皆呈上升趋势,与水溶态硒和交换态硒正相反;残留态硒和它与总硒量之比,自西北向东南也呈高—低—高的变化,况且无论哪一类土壤,残留态硒量与其所占比例均处于首位,显然,它在决定总硒量的分布上起着支配地位。这些残留的无机态硒主要来源于母质,从而说明,原生基岩中硒对于土壤内硒的分布是何等重要。
表1我国代表性土壤(A层)硒形态分析(ng/g)
①非闭蓄性硒包括水溶态硒、交换态硒和有机硒。
2土壤水溶态硒与pH值的关系
图1硒溶解态与Eh、pH值的关系
从化学平衡实验中获知(图1),溶液电子活度负对数(pe)与pH之间的函数关系:当pH+pe>时,为强氧化环境,溶液中 占明显的优势;在pH+pe为~的中等氧化还原环境时,偏碱性溶液中以 为主,而 是偏酸性溶液中的主要类型:在pH+pe<的低氧化还原环境中,溶液中HSe-为主要的形态。现已获知,在土壤水溶液中, 溶解度颇高,而 的溶解度极小,HSe-则易于以气态形式逸散,所以土壤内有效硒浓度随pH+pe值升高而递增。无论是表1中的典型土壤还是表3中的综合统计数据,自我国西北到东南土壤溶液pH值总体上由碱性经弱碱性—弱酸性到酸性,水溶态硒含量(表1)随pH(表2)的变化情况与图1实验结果相符。土壤硒有效率(水溶态硒/总硒)与pH呈显著正相关,相关系数为(p<)。
3土壤中硒的交换态与吸附作用
土壤对交换态亚硒酸盐和硒酸盐的吸附作用主要取决于pH值、活性铁及粘土矿物的性质。现仍以表1中所述的五种典型土壤和我国土纲的综合分析结果为例,将其理化性质和主要元素氧化物的含量分别录于表2和表3中。
表2土壤表层理化性质
表3我国主要土纲的理化性质及硒含量
注:表土全硒据环境监测总站(1990)。
吸附分两类,一种是极性吸附,或谓静电吸附,如活性铁凝胶体阳离子团对硒阴离子团的吸附作用;另一种是普通吸附,即固体物质表面自由力场的吸附,粘土矿物和有机质对硒离子团的吸附一般属于这一类型。从其作用力大小来看,静电吸附要大于自由力场的吸附,这就是活性铁凝胶体比粘土矿物吸附能力强的原因,实验结果也证实了这一点(图2)。从我国西北到东南,随着气候条件的变化,处在不同风化阶段、不同区域内土壤中Fe2O3及Al2O3活度和有机质含量相应增高,粘土矿物则相应地由干旱区的水云母、绿泥石,经半干旱区的水云母、蒙脱石、半潮湿区的蛭石、水云母,到潮湿区的高岭石,这些粘土矿物的吸附能力也由西北向东南增强。除矿物成分和含量外,粘土粒度是衡量吸附系数的另一个重要参数,颗粒愈细,物质表面积愈大,吸附作用越明显。从我国西北到东南,随着化学风化和生物风化作用的增强,土壤粘粒含量逐渐增加,表2和表3分析结果反映了这一变化。鉴于这些原因,土壤吸附量理应从西北到东南依序增加,但表1中不同土壤类型的交换态并不完全反映这一变化。这是因为硒有其自身独特的化学属性,东南沿海地区气候炎热,雨量充沛,植物茂盛,生物体本身制造和有机质分解使得水中02、C02十分丰富,而溶于水的C02、 和 离子间数量比有利于降低OH-浓度,造成低pH背景,硒易于被还原成非交换态的单质硒和硒化物。西北干旱地区,尽管呈良好的碱性环境,但以8<pH<10的弱碱性为主,土壤内还是亚硒酸根离子占主导地位,成为交换态的物质基础。由此推之,交换态吸附量是各种综合因素的产物,酸碱度起着更为重要的作用。图2不同pH值背景下四种物质的吸附量的变化也证实了这一点。
图2pH值和时间对粘土矿物、Fe2O3吸附Se4+量的影响
4土壤有机硒与有效性的关系
原生有机硒是植物遗骸中的残留硒;新生有机硒,在微生物作用下,由无机硒直接转化为有机硒,它还包含挥发性的硒化合物。无论哪一种形式,都是生物代谢作用的产物。总的说来,有机硒丰度随有机质含量的增加而上升,但在我国东北三江地区土壤肥沃,有机质含量高达4%~10%,有机硒绝对含量偏低,如黑龙江省伊春淋溶土仅为20ng/g,甚至低于某些干旱土中的有机硒绝对含量。若与硒总量相比,约为,相对含量并不低,有时可高出干旱土十个百分点,显然是原生母质硒总量过低造成的。干旱的西北区年平均温度和降水量都低,植被受到扼制而不能繁盛生长,导致有机质含量低,东南地区则相反;另一方面,微生物在推动生命物质的自然循环中起着巨大的、不可代替的作用,由于真菌类的活动,使无机硒转为有机硒,而真菌类的繁殖,在还原状态下远胜于氧化状态。正是这些原因造成我国东南沿海高有机硒背景。不过,真正水溶性的速效有机硒含量甚微,大多以大分子有机硒化物蕴藏在胡敏酸和富啡酸内,只有少数与富啡酸结合的小分子有机硒及含在其内的+6价和+4价无机硒才能被植物利用,大分子有机硒仅为速效硒供给的库源。
5讨论
对植物有意义的是能被它直接吸收的硒,即有效态硒。然而,无论理论上或实际上的分析结果,土壤内水溶性硒含量自西北向东南呈逐级递减的趋势,与我国中部作物中的低硒带不相吻合。90年代初全国25个省、市、自治区开展了膳食抽样调查,结果表明,我国现今食物流通量除城市甚高外,广大农村以就地的植物类食物为主,居民元素摄入水平基本上受控于物源和经济发展水平。与此同时,证实我国中部确实存在一个低硒带,只是它的范围比谭见安等所述的更广。
如何解释这一矛盾呢?我们注意到上述典型土壤样品采集于80年代末90年代初,久置之后,近一、二年做的分析,可视为静态的分析结果。这些结果与现今自然界中处于动态情景下的土壤有什么差异?为解决这一问题,采用不同于常温下处理样品的方法,将表1中的各类土样分别置于水浴锅中沸腾1小时,测试结果迥异(表4),即水溶性硒含量从西北向东南倾斜,即铁铝土>富铁土>淋溶土>均腐土>干旱土。究其原因,原先沉寂平静的状态,在热作用下,化学活动顿时活跃起来,不仅解吸了部分吸附物质,还促进有机质的分解和pH增高,从而导致了铁铝土和富铁土中水溶性硒急剧上升。可是干旱土却不一样,沸水处理过的比常温下处理的水溶性硒低得多。表2列举了各类土壤的Fe、Al、Ca、Mg、P氧化物含量,从西北到东南Fe、Al增高,Ca、Mg下降,符合不同地带、不同风化阶段的元素分布特点。干旱土中Ca、Mg含量高出铁铝土和富铁土15%左右,pH值为,显然,碳酸盐和硫酸盐为其重要组成,这类土壤通常有效Cu、Mo、Ca、Mg也较丰足,常与Pb、Ni等一同构成硫酸盐和碳酸盐化合物。在沸水热作用下,碳酸氢钙、碳酸氢镁转为碳酸钙、碳酸镁,CO2降低,Cu、Pb、Ni等金属离子浓度增加,与亚硒酸根和硒酸根结合生成白硒铅矿[PbSeO3]、蓝硒铜矿[]、复硒镍矿[(Ni·Co)Se03·2H2O]、硒铅矿[Pb2(SO4)(SeO4)]等新矿物淀积下来,降低了硒的有效性。矿物成因学也指出,这些矿物是在弱氧化状态下生成的。由于土壤内硒丰度很低,组分复杂,目前还难以运用硒的形态以及溶解度与机制的关系证实这一分析。
人们曾试图通过实验了解硒有效性的变化,如在碱性土壤内添加磷酸盐、石膏和石灰,Ravikovitch和Margolin认为能降低硒的有效性,而Brown和Carter则认为可提高硒的有效性。尽管出现了截然不同的观点,但都不否认土壤溶液组分变化所起的重大作用,正确认识土壤溶液内的化学平衡仍需作巨大的努力。
表4我国主要土类的理化性质及有效硒含量
诚如所述,不同形态的硒始终伴随外界条件的变化而发生溶解和淋滤、吸附和解吸、氧化和还原、水解和水合,处在不断的动态平衡之中。在耕作土中,不仅仅随着一年四季水热状态的变换,水溶性硒的浓度不断变化,其内在的含意也不尽相同,而且在不同环境中,不同形态可互相转换,尤其是非闭蓄硒内的水溶态硒、交换态硒和有机硒转化更为频繁。人为因素又加剧了这种变化,譬如,施钾、氮、磷肥,不仅会改变土壤的氧化还原程度,还会产生其他效应。钾离子半径大,极化能力强,起解吸作用,故用磷酸二氢钾作为吸附态的提取液;氮肥施入后,转为NH4OH,这种碱性溶液在接触点上瞬息间或许能促进有机硒水解,Cary和Allaway依此用氨水萃取有机硒。另据李书鼎和杨健秋用75Se示踪实验的报道,用NH4OH作提取液,在所选择的黑土、草甸棕壤和暗棕色森林土中,有机硒化合物与 萃取率(提取量/总量)分别为~和~; 与土壤固相的结合能和亲和力都大于 也影响着土壤中硒的有效性。尤其要指出的是,生物作用下由无机硒转为有机的甲基硒和二甲基硒挥发物,在OH-、 和生物的催化作用下,还可重新氧化成+4价和+6价无机硒。虽然人们已注意到它们对硒的迁移和转化,在植物吸收和土壤吸附过程中起着重要作用,遗憾的是至今还不能定量的描绘其真实面貌。除了有效态硒含量的变化外,还涉及到转化速率问题,已有研究指出,从不适应某个条件下的形态,转化为适应新环境下的形态。例如,在碱性情况下,亚硒酸盐氧化成硒酸盐;在酸性状态下,亚硒酸盐还原成单质硒,最初速度相当快,随后进入慢速转换期,这就是为什么久置的静态样品与立取的动态样品分析结果有差异的原因。这一推断被另一分析结果证实,采自广东阳春富铁土和湖北恩施富硒淋溶土水溶性硒、交换态硒、有机态硒和总硒在常温下测得的含量分别为和16ng/g、和78ng/g、和450ng/g以及1295ng/g和2540ng/g。它告诉我们,除自然条件和母质因素外,由于取样时间和样品处理方法的差异,同样会得出不同的分析结果。
我国东南潮湿区有效硒正是处在这种不断变化的环境中,既有充足的后备源——大量有机硒的存在,又有大量化肥不断地投入,尤其是氮肥,加上微生物的强烈作用和水热状态的变换,可能正是这些综合效应间隙性地提高硒的有效量,才使得这一地区作物中的硒水平上升。西北干旱区可能由于+6价硒含量较高,且处于相对稳定的状态,故作物所吸收的硒也偏高。中部半干旱半潮湿区+6价硒低于西北区,有机硒大大低于东南区,可溶性硒又不能得到即时的补给,作物的吸收量相对偏低,以致人们膳食中硒也偏低。
综上所述,土壤中释放出来的有效硒受综合因素控制,氧化还原电位和土壤溶液组分是决定硒溶解度和化学形态的最重要参数,理化性质居次要地位,微生物在硒的某些形态转化中可能起着重要的作用,生成缓效态有机硒,是有效硒的重要补给源。由于自然环境中水热状态不断变化,生物作用的差异,以及人为活动的干扰,处于动态化学平衡的土壤溶液,是影响硒形态转化和硒迁移的直接因素。遇到适宜的环境时,我国东南潮湿地区高分子有机硒将会即时转化为可被植物吸收的低分子有机硒和释放出可被利用的无机硒,从而提高了植物对硒的有效利用率。西北干旱区有效硒则以能被植物直接吸收的无机硒为主,从而形成了我国作物和膳食中硒含量中部地区低,东南、西北地区高的分布格局,不同于总硒含量从东南到西北逐级下降的变化趋势。
区域性硒形态分析远远不足,尤其是土壤液相中不同含硒物质的溶解度和不同化学形态之间转换的资料尚不完善,我们还难以定量考虑土壤溶液中溶解与沉淀、吸附与解吸以及无机和有机硒转化过程中的物理和化学反应。
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疗应使用抗抑郁药物及改善精神因素硒与忧郁症,最新国际研究发现,硒与忧郁症关系密切,已有多篇论文公开发表。研究表明,人体的多种疾病(如癌症、肝病 、肾功能不全及慢性疾病)和亚健康人群都伴有忧郁症。科学补硒是防止过早衰老的一个方法,补硒首选硒旺纳米硒 含硒的食物蛋类含硒量多于肉类,每100克食物中,猪肉含硒微克,鸡蛋含硒微克,鸭蛋含硒微克,鹅蛋含硒微克,人参含硒15微克,花生含硒微克。植物性食物的硒含量决定于当地水土中的硒含量,例如湖北恩施、陕西紫阳都是高硒地区,那里盛产的富硒茶可以用来补硒。 含硒丰富的食物首推芝麻、麦芽和中药材黄芪,其次是酵母、蛋类、啤酒,海产类以大红虾、龙虾、虎爪鱼、金枪鱼等比较好,再次是动物的肝、肾等肉类,而水果和大多数蔬菜含硒都不多,不过大蒜、蘑菇的含量却相当多,芦笋中含硒