土壤重金属溶出伏安检测中腐殖质干扰机理及抑制方法研究
批准号:
32071898
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘刚
依托单位:
学科分类:
农业信息学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘刚
中文摘要
溶出伏安法作为一种电化学分析技术可与修饰电极结合检测重金属离子,但由于土壤腐殖质会影响电极修饰层的理化性质,且易与重金属离子络合影响其电沉积过程,大大降低了土壤重金属溶出伏安检测精度。本项目以重金属Cd(II)和Pb(II)为检测对象,采用溶出伏安法,分析腐殖质在电极表面修饰层的吸附特征,研究腐殖质吸附对电极电化学属性和表面形貌的影响,探索腐殖质吸附对电极表面动力学特性的干扰机理;分析腐殖质与重金属离子的络合程度及络合物电活性,研究腐殖质-重金属络合物对重金属离子电沉积的干扰特性;研究紫外光解对腐殖质吸附能力的削弱机制,探索紫外光解对腐殖质-重金属络合物的解络机理;更进一步探索H₂O₂高级氧化对紫外光解过程的催化机制,优选光照强度、照射时间和光程长度,提出一种可通过H₂O₂/紫外光解来抑制腐殖质干扰的新方法,实现腐殖质这一普遍存在干扰因素下的土壤重金属溶出伏安高效精准检测。
英文摘要
As an electrochemical analysis technology, stripping voltammetry can be used for the rapid and accurate detection of heavy metal ions (HMIs) combining with modified electrodes. However, the humus in soil will affect the physicochemical properties of electrode modification layer, and the humus is easy to complex with HMIs and then affect the electrodeposition process of HMIs, which leading to the decrease of the stripping voltammetry detection accuracy. In this project, the adsorption characteristics of humus on the electrode surface modification layer will be analyzed, the influence of humus absorption on electrochemical properties and morphology of electrode surface will be investigated, the interference mechanism of humus adsorption on the kinetics characteristic of electrode surface will be explored, which taking Cd(II) and Pb(II) as detection target, based on stripping voltammetry; The complexation degree between humus and HMIs and the electroactivity of HMIs in complex compound will be analyzed, the interference characteristics of humus-HMIs complex compound on the electrodeposition process of HMIs will be studied; The weakening mechanism of ultraviolet (UV) photolysis to humus absorption will be investigated, the decomplexation mechanism of UV photolysis to humus-HMIs complex compound will be explored; The catalytic mechanism of advanced oxidation of H₂O₂ on the UV photolysis process will be further explored, the light intensity, irradiation time and optical path length will be optimized, a method for humus interference inhibition based on H₂O₂/UV photolysis will be proposed, which is used to achieve the accurate and efficient stripping voltammetry detection of HMIs in soil, in the presence of ubiquitous interference from humus.
土壤重金属污染严重威胁农产品质量安全与人体健康,溶出伏安法能够快速检测重金属离子,但土壤中腐殖质对重金属的检测存在严重干扰,且重金属离子间的复杂交互干扰降低了重金属溶出伏安检测精度。然而,土壤中腐殖质与重金属的络合机制暂不明晰,急需探究一种快速稳定的解络方法,提升溶出伏安检测土壤重金属的检测精度。本课题以土壤中镉和铅为研究对象,重点突破土壤重金属溶出伏安检测中腐殖质干扰机理及抑制方法。制备了一种基于复合纳米材料修饰的镉和铅便携式丝网印刷电极,对Cd(II)和Pb(II)的检测限分别为0.232 µg/L和0.124 µg/L;探究了土壤中腐殖质对电极表面动力学干扰特性,明确了腐殖质对重金属离子干扰的主要原因是胡敏酸和富里酸中的羧基和羟基等活性基团;提出了基于VUV/H2O2光解的HA和FA干扰消除方法,揭示了VUV/H2O2的光解机制是生成羟基自由基破坏HA和FA的分子结构;建立了基于特征溶出电流的机器学习检测模型抑制重金属间交互干扰,开发了土壤重金属一体式自动化检测系统。上述研究成果,有望实现土壤镉和铅的现场快速准确检测,为快速筛查农田土壤重金属污染奠定理论依据和技术支撑。
奶牛步态时空运动稳定机理及早期跛行识别方法研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:刘刚
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依托单位:
基于热脉冲探针方法的表层土壤和大气边界层热量交换研究
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批准号:42077008
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘刚
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依托单位:
利用能原位矫正探针间距的TDR-热脉冲多功能探头测量土壤热特性,液态水和冰含量
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批准号:41771257
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2017
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负责人:刘刚
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依托单位:
土壤重金属溶出伏安快速检测干扰机理研究
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批准号:31671578
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:刘刚
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依托单位:
基于土壤孔隙结构的热导率和接触热导率标度规律的建立
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批准号:41371231
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:刘刚
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依托单位:
苹果树冠层三维重建及光照分布计算方法
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批准号:31371532
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项目类别:面上项目
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资助金额:82.0万元
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批准年份:2013
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负责人:刘刚
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依托单位:
基于主动成像的苹果采摘机器人果实识别与定位方法研究
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批准号:31071333
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项目类别:面上项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2010
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负责人:刘刚
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依托单位:
改进热探针方法测量野外土壤水分含量及热特性
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批准号:41071154
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项目类别:面上项目
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资助金额:45.0万元
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批准年份:2010
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负责人:刘刚
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依托单位:
土壤孔隙空间形态结构对扩散和热传导的影响
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批准号:40671085
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2006
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负责人:刘刚
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依托单位:
用随机方程研究多孔介质的动力学特性
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批准号:40201022
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:6.0万元
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批准年份:2002
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负责人:刘刚
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依托单位:
国内基金
海外基金