检索结果-南通市图书馆

作者：孙子涵山东师范大学

学位级别：硕士

我国农田土壤污染以轻微、轻度重金属污染为主,其中镉的超标率最高,达到7.0%。针对我国耕地污染特征,氧化改性纳米碳黑对重金属cd的吸附钝化已成为当前的研究热门。目前已经通过实验充分证明用硝酸-高锰酸钾改性的纳米碳黑(MBC)能够有... 详细信息

我国农田土壤污染以轻微、轻度重金属污染为主,其中镉的超标率最高,达到7.0%。针对我国耕地污染特征,氧化改性纳米碳黑对重金属cd的吸附钝化已成为当前的研究热门。目前已经通过实验充分证明用硝酸-高锰酸钾改性的纳米碳黑(MBC)能够有效钝化土壤中的重金属cd,但由于农田土壤需要种植植物,钝化剂在吸附重金属的同时是否会吸附影响土壤中的速效养分,进而影响植物生长状况呢?弄清此问题是改性纳米碳黑成功应用于修复实际农田土壤的关键。本论文通过吸附动力学实验,分析MBC对NH、NO、HPO和K的吸附特性及其对MBC吸附cd的影响,来探究MBC对营养盐离子的吸附特性及营养盐离子对MBC吸附cd的影响;通过培养实验和盆栽实验,利用耐受植物黑麦草和超积累植物红叶菾菜,研究土壤-两种植物系统中MBC钝化修复cd污染土壤对速效养分的影响,探究MBC钝化修复cd污染土壤对速效养分的影响;通过盆栽试验,在不同的田间持水量、外加氮肥种类条件下,研究MBC对土壤中cd的钝化效果和对速效养分的影响,探究水分、氮肥种类调控对MBC钝化效果及土壤速效养分的影响;通过盆栽实验,分析土壤酶活性与速效养分的相关关系,使用SOAPaligner软件统计土壤微生物基因的丰度信息,探讨MBC钝化修复cd污染土壤对速效养分的影响机理。本文的主要研究结果如下:(1)MBC对K吸附速率最快,对NH和K两种阳离子的吸附量相比于NO和HPO高;当营养盐离子和cd同时存在于溶液中时,随着NH和K浓度的升高,MBC对镉的吸附量变小,NO对MBC吸附cd影响不显著,高浓度HPO能够有效地提高MBC的吸附性能,减少溶液中cd浓度。(2)添加MBC可以吸附土壤中的重金属cd,降低土壤中DTPA-cd的含量;同时,在生长过程中,植物还可以通过吸收,根截留,固定等方式减少土壤中重金属的含量。且钝化材料修复和植物修复的联合修复对钝化土壤中重金属有效态量具有相加作用。通过碳包解析实验证明了MBC确实能够吸附土壤中的cd。(3)添加MBC能够显著增加土壤-植物系统中速效NPK含量,减缓其降低速率。通过碳包解析实验证明,碳包在吸附钝化重金属的同时对速效氮含量的影响不显著,但会明显吸附速效磷和速效钾,因此在实际应用时,应避免钝化剂MBC和磷钾肥同时施用。(4)土壤水分在一定范围内增加有助于cd向MBC表面迁移,降低其生物有效性,从而促进cd污染土壤的修复,同时也有利于土壤养分向速效养分的转化,使植物生长地更好。人为向土壤中施加氮肥有利于促进植物的生长,且与NaNO相比,以尿素作为外加氮肥时,土壤有效态cd的含量更低,植株生长地更好。水分调控对土壤DTPA-cd含量影响更为显著,而氮肥种类调控则速效NPK含量的影响更为显著。(5)通过对未添加MBC的处理(CK)、种植黑麦草未添加MBC处理组(Ryegrass)、种植黑麦草且添加MBC处理组(MBC+Ryegrass)、种植红叶菾菜未添加MBC处理组(Red beet)、种植红叶菾菜且添加MBC处理组(MBC+Red beet)这5个处理组进行高通量测序,测得不同处理组的菌属种类相同均为39种,其中氮功能细菌属共有3个,磷转化功能细菌属共有2个。通过物种丰度值可以看出,添加MBC的处理组中氮功能细菌属和磷转化功能细菌属相比于未添加MBC的处理组丰度值均显著增加,从而增加土壤中速效N、P含量,促进植物生长。(6)通过对CK、MBC+Red beet、MBC+Ryegrass、Red beet、Ryegrass共5个处理组的土壤微生物功能基因序列条数及占比进行测定,得到23种微生物功能基因,占比最大的微生物功能基因的功能为氨基酸的运输和代谢,且5个处理间无显著性差异,说明MBC不会影响微生物的正常生长代谢活动。(7)MBC添加到土壤中,在培养50天后,能够显著增加土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶的活性,抑制土壤脱氢酶活性。脲酶和酸性磷酸酶活性与土壤DTPA-cd含量之间呈显著甚至极显著负相关关系,经回归拟合寻优结果表明,土壤中cd含量与脲酶、酸性磷酸酶活性之间呈显著或极显著的指数负相关,说明重金属cd有效态含量越高,对土壤中脲酶和酸性磷酸酶的影响程度越深。(8)用含1 mmol/L cd培养基初步筛选,黑麦草处理组得到6株有抗性的菌株,红叶菾菜组得到4株有抗性的菌株,而添加MBC的处理组均未检出耐镉内生菌菌株。直接证明了MBC能够有效钝化土壤中的cd,无需植物内生菌的协同共生就能够正常生长。

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植物秸秆改性制备的纤维素黄原酸钙盐吸附特性与工艺优化研究

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作者：刘雪琴华中农业大学

学位级别：硕士

石油、煤炭等矿物资源储量的日益下降以及价格的持续高涨,人们赖以依存的矿物化工产品越来越受到资源的限制,在这样的时代大背景下,生物质资源的利用引起了人们的日益重视。同时,现代工业的迅速发展产生了大量含重金属废水,对环境和人... 详细信息

石油、煤炭等矿物资源储量的日益下降以及价格的持续高涨,人们赖以依存的矿物化工产品越来越受到资源的限制,在这样的时代大背景下,生物质资源的利用引起了人们的日益重视。同时,现代工业的迅速发展产生了大量含重金属废水,对环境和人体健康造成严重危害,研究开发成本低廉且性能良好的重金属去除材料具有重要意义。纤维素以其可再生性和丰富的储量以及无毒、可降解性、对环境友好等特点受到全世界研究人员的关注,纤维素或生物质基材料已经成为研究热点。本文研究了包括水生植物凤眼莲在内的6种植物秸秆制备的纤维素黄原酸盐的吸附特性,并重点对纤维素黄原酸盐的制备工艺进行优化,为利用包括凤眼莲在内的秸秆和其它农业废弃物开发高效的生物质基吸附剂提供理论依据;本研究丰富了植物生物质改性理论和方法,对促进富营养化水体中凤眼莲秸秆资源的高值化利用具有重要意义。主要结果如下：(1)所测6种植物原料中,4种陆生植物——甘蔗渣、油菜秆、水稻秆和木屑的纤维素含量高于2种水生植物——凤眼莲和空心莲子草(其中木屑纤维素含量是空心莲子草的2.3倍),但陆生植物制备的纤维素黄原酸钙盐对cd的吸附量低于水生植物制备的纤维素黄原酸钙盐,体现了水生植物特别是凤眼莲作为生物质吸附剂制备原料的优越性。植物秸秆改性制备的纤维素黄原酸钙盐中S含量与其cd吸附量呈现正相关(直线相关系数r=0.787(n=6)),表明吸附剂中S元素是吸附重金属的关键元素。(2)凤眼莲纤维素黄原酸钙盐(ECX)对cd的吸附用Langmuir吸附等温方程拟合比Freundlich方程更适合;ECX对cd的吸附动力学用准二级动力学方程拟合比用准一级动力学方程更好;ECX对cd的吸附过程能自发进行,具有很好的吸附效果,且高温有利于吸附进行。(3)碱性条件是纤维素发生黄化反应(酯化反应)的必要条件,在碱性条件下,引入的CS2发生了衍生化反应,其中主反应之一是溶于碱的CS2直接与碱化纤维素反应生成黄原酸钠,但在液相出现的物质都是副反应的产物,碱性越强,副反应越强。这表明在微晶纤维素制备纤维素黄原酸盐过程中,溶液pH对固相吸附剂的成分有着重要影响。(4)在置换反应中,用钙盐(CaCl2)代替常用的镁盐(MgSO4)生成纤维素黄原酸钙盐,并在置换之前调节pH值为11,这样可以有效防止吸附剂产品中产生Mg(OH)2/MgCO3或Ca(OH)2/CaCO3等无机盐沉淀杂质;在NaOH碱化得到碱化纤维素之后增加水洗步骤,这样可以更完全地去除木质素从而有利于提高碱化纤维素的纯度,并有利于后续的置换反应前pH值的调节;在置换反应后,在对纤维素黄原酸钙盐洗涤时,用碱水与酒精混合液代替常用的无机盐与酒精混合液进行洗涤,有效提高了产品中有效成分(纤维素黄原酸钙盐)含量及其对重金属的吸附效果。

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养分元素对狗牙根富集cd能力的影响

养分元素对狗牙根富集Cd能力的影响

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作者：陈镔湖南农业大学

学位级别：硕士

重金属镉(cd)污染土壤的修复目前主要聚焦于超富集植物的筛选、提高cd富集效率及解毒机理等方面的研究,有关植物-土壤生态系统中养分交换及植物体内养分分配规律与植物富集cd能力关系的研究极少。本文以耐cd植物狗牙根为研究对象,选取9... 详细信息

重金属镉(cd)污染土壤的修复目前主要聚焦于超富集植物的筛选、提高cd富集效率及解毒机理等方面的研究,有关植物-土壤生态系统中养分交换及植物体内养分分配规律与植物富集cd能力关系的研究极少。本文以耐cd植物狗牙根为研究对象,选取9组在养分和cd含量有差异的土壤进行盆栽试验、不同cd胁迫程度的水培实验和在相同cd浓度中添加KNO与(NH)PO去改变培养液中养分元素有效性含量的水培实验,系统的研究养分元素对狗牙根富集cd能力的影响。研究结果为通过改善土壤养分元素有效性提高植株富集cd能力提供一定的理论基础。(1)在土壤养分异质性的盆栽试验中,第五组(36.11 mg kg)与第八组(35.72 mg kg)土壤的cd含量无显著差异,但第五组的株高、NH-N、有效磷、富集系数(BCF)、转运系数(TCF)均显著高于第八组。通过RDA分析结果表明BCF和土壤速效钾、有效磷、NH-N含量呈正相关,与土壤NO-N含量呈负相关,TCF和有效磷、NH-N含量呈正相关。(2)在不同cd浓度胁迫的水培试验中,随着cd胁迫浓度的升高,植株根、茎、叶中的N、P、K和cd含量增加(除茎的N含量和叶的K含量)。植株根、茎、叶中的N、P、K积累量均有减少的趋势,cd积累量则无显著差异。经过Pearson相关分析表明,植株茎的N、P、K含量与植株茎的cd含量显著正相关。植株根、茎、叶的N、P、K含量与植株叶的cd含量均显著正相关。(3)在相同cd浓度胁迫下,添加KNO与(NH)PO可以显著的提高狗牙根对cd的BCF。同时也显著的提高了植物的生物量和分配到根和茎的N、P、K积累量,但处理组的培养液中pH和有效态cd无显著差异。可初步推测植物是通过提高生物量和分配给根和茎较高的N、P、K资源的方式提高对cd的富集能力。综上所述,增加土壤养分有效性含量可以提高狗牙根富集cd的能力。

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小叶芥菜对模拟污灌区镉污染土壤的修复研究

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作者：陈雨太原理工大学

学位级别：硕士

由于长期使用污水进行灌溉,污灌区农田重金属污染严重,其中镉是污染最严重的重金属之一。进入农田的重金属不仅毒害土壤生态系统,造成农作物污染和减产,而且严重威胁着人类的健康,因此污灌区重金属污染农田的修复研究具有重要意义。植... 详细信息

由于长期使用污水进行灌溉,污灌区农田重金属污染严重,其中镉是污染最严重的重金属之一。进入农田的重金属不仅毒害土壤生态系统,造成农作物污染和减产,而且严重威胁着人类的健康,因此污灌区重金属污染农田的修复研究具有重要意义。植物修复作为一种廉价高效的原位修复技术,近年来受到众多学者的关注,然而重金属的低水溶性和生物有效性限制了植物对其的吸收累积,螯合剂的施用不仅能够活化土壤中的重金属,而且还可以促进植物对重金属的吸收转运,有效提高植物修复效率,是目前使用最广泛的植物修复强化措施。本研究针对污水灌溉引起的农田重金属污染问题,以小叶芥菜为修复植物,自配的模拟污灌区镉严重污染土壤为研究对象,采用盆栽实验,研究了不同类型的螯合剂(EDTA、EDDS和草酸)对植物修复的强化效果及机理,并以四种土壤酶活性和有效磷含量为评价指标,探讨了螯合剂施用对土壤质量的影响,以期为合理施用螯合剂辅助植物修复污灌区重金属污染农田提供可行性措施和科学依据。得出的主要结论如下：(1)螯合剂施用会影响植物的生物量,但对地上部与地下部生物量的影响趋势基本相同。施加EDTA后小叶芥菜生物量减小,且施用浓度越大减小越显著;而EDDS施用对小叶芥菜生物量没有显著影响;低浓度的草酸可以促进小叶芥菜生长,但处理浓度较高时出现轻微抑制作用。(2) EDTA诱导下小叶芥菜对cd的吸收富集能力显著高于EDDS和草酸。小叶芥菜地上部和地下部cd含量与EDTA和草酸施用浓度呈极显著正相关,而EDDS处理则表现为先上升后下降的变化趋势。EDTA诱导下小叶芥菜的转运系数均大于1,而EDDS和草酸处理中转运系数随施用浓度的增大而减小,分别从2mmol/kg和4mmol/kg起小于1。随螯合剂施用浓度的增大植物体内cd总积累量先逐渐增大而后趋于稳定或减小,根际土壤总cd含量表现为先降低后升高。3mmol/kg EDTA处理土壤总cd去除率最高,达76.49%。(3) EDTA施用显著改变了土壤中cd的形态分布,有效促进了土壤中的cd从相对稳定的形态向生物有效态转化,且EDTA与cd形成的螯合物易被植物吸收,土壤中可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态cd含量均显著减小,但EDDS和草酸诱导下变化不显著。不同浓度的三种螯合剂对土壤中有机物结合态和残渣态cd含量均没有显著影响。(4)三种螯合剂处理过氧化氢酶活性均受到轻微抑制,但变化不显著,随EDTA施用浓度的增大蔗糖酶活性先快迅速升高后趋于稳定,脲酶活性则先升高后降低。低浓度EDDS和草酸处理蔗糖酶活性明显提高,但浓度较高时降到与对照相当的水平。EDDS和草酸诱导下脲酶活性没有显著变化。磷酸酶活性随螯合剂施用浓度的增大均呈现出先升高后降低的变化趋势。(5)三种螯合剂诱导下土壤磷酸酶活性与土壤总cd含量均呈显著或极显著的负相关,磷酸酶活性可作为螯合剂强化植物修复后土壤cd污染水平的评价指标。EDTA诱导下蔗糖酶活性与也与土壤总cd含量显著负相关。所有处理中过氧化氢酶和脲酶活性与cd含量的相关性均不显著。螯合剂不仅通过影响土壤cd含量间接影响土壤酶活性,其自身也对各种酶的活性有一定影响。(6)施用EDTA后土壤有效磷含量大幅度增大,而EDDS施用对其没有显著影响。低浓度草酸处理有效磷含量显著增大,但当处理浓度达到5mmol/kg时有效磷含量降到与对照相当的水平。土壤cd污染显著影响土壤中磷素养分的有效性,三种螯合剂诱导下,土壤有效磷含量均与土壤总cd含量显著负相关。

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生物炭对小白菜品质及重金属镉积累的影响

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作者：高凤黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

由于工业化进程加快,由工业废水、废气、废渣导致的土壤重金属污染严重,农业上过度施肥,施入重金属超标的粪肥也可能对土壤造成重金属污染。本文通过施用不同浓度的生物炭,利用生物炭对重金属的吸附作用来改良土壤环境以及蔬菜的品质,... 详细信息

由于工业化进程加快,由工业废水、废气、废渣导致的土壤重金属污染严重,农业上过度施肥,施入重金属超标的粪肥也可能对土壤造成重金属污染。本文通过施用不同浓度的生物炭,利用生物炭对重金属的吸附作用来改良土壤环境以及蔬菜的品质,通过了解生物炭的施用是如何使土壤中重金属的形态及迁移能力发生变化,来建立高效、经济的重金属污染土壤修复技术。为合理利用生物炭修复重金属污染土壤以及蔬菜安全生产提供科学依据。本文以添加不同浓度生物炭的盆栽小白菜为研究对象,通过测定不同处理下小白菜品质及土壤中重金属含量的变化,筛选出生物炭对重金属的最佳吸附浓度,利用该浓度值进行平行试验验证该浓度下的生物炭对小白菜品质的影响及对有机粪肥里重金属cd的吸附效果,得到以下结论:(1)不同浓度的生物炭对小白菜生长和品质均有促进作用,3%的生物炭处理时小白菜的株高、叶绿素、可溶性蛋白以及纤维素含量达到最大,5%的生物炭处理时小白菜的VC含量,可溶性糖含量达到显著效果,与对照相比分别增加了81.08%和136.86%。生物炭浓度对小白菜植株的硝酸盐含量有显著的降低效果,以3%的生物炭浓度处理降低效果最为显著,与对照相比降低了13.61%。(2)有机肥和复合肥对小白菜的生长和品质均有一定的促进作用,施加复合肥处理下的根长、叶绿素、可溶性糖和硝酸盐含量达到显著水平,与对照相比增加了26.46%、35.85%、72.39%和53.06%;(3)施加2.5%有机肥处理可溶性蛋白含量为9.33 mg·g,VC含量为6.43 mg·100g鲜重,与对照相比分别增加了58.17%和43.37%;(4)生物炭的添加对于土壤酶活性有一定的促进作用,3%生物炭处理下的脲酶活性、磷酸酶活性等达到显著效果与对照相比分别增加了147.93%和154.96%。(5)施加5%有机肥处理下土壤脲酶活性和脱氢酶活性最低分别为1.16 mg·g和28.90 mg·g,比对照分别下降了31.40%和54.24%,磷酸酶和蔗糖酶活性达到显著的增加效果,分别为0.49 mg·kg和48.80 mg·kg,与对照相比分别增加了13.95%和218.95%。(6)生物炭能有效的吸附小白菜植株和土壤重金属cd含量。以3%生物炭处理的吸附效果最为显著。植株根系的重金属含量显著高于叶片中的含量,有机肥能提高植株体内及土壤中重金属cd的含量,浓度越高重金属cd含量越高,5%的有机肥处理下的叶片、根部和土壤的重金属含量分别为0.33 mg·kg、0.51 mg·kg和0.34 mg·kg,比对照分别增加0.21 mg·kg、0.33 mg·kg和0.19 mg·kg显著高于对照处理。综上所述,生物炭、NPK复合肥和有机肥均能促进小白菜的株高、根长等生长指标的生长以及可溶性糖、可溶性蛋白和VC等营养品质的积累,施加NPK复合肥和有机肥均能增加小白菜植株的硝酸盐含量,而生物炭能显著的抑制硝酸盐的积累,施加生物炭提高土壤养分含量、提高土壤酶活性的效果优于施加NPK复合肥和有机肥的效果。生物炭能有效的吸附植株体内和土壤重金属cd的含量,以3%生物炭处理的吸附效果较为显著;而有机肥的施加增加了植株体内和土壤的重金属的含量,有机肥显著的增加了小白菜叶片、根系及土壤中重金属含量,均以施加5%的有机肥的增加效果最为显著。

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不同植物根际DOM对纳米碳黑钝化土壤中cd的影响研究

不同植物根际DOM对纳米碳黑钝化土壤中Cd的影响研究

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作者：李欣芮山东师范大学

学位级别：硕士

我国农田土壤污染以重金属污染为主,其中镉的超标率最高,达到7.0%;从污染程度看,我国农田土壤污染以轻微、轻度污染为主。针对这种污染特点,选用氧化改性纳米碳黑原位钝化土壤中的重金属cd成为目前的研究热点。而改性纳米碳黑在钝化土... 详细信息

我国农田土壤污染以重金属污染为主,其中镉的超标率最高,达到7.0%;从污染程度看,我国农田土壤污染以轻微、轻度污染为主。针对这种污染特点,选用氧化改性纳米碳黑原位钝化土壤中的重金属cd成为目前的研究热点。而改性纳米碳黑在钝化土壤重金属cd的同时,土壤pH、Eh、微生物、根系分泌物以及溶解性有机质均会影响其钝化效果,而溶解性有机质作为小分子的物质对重金属cd的作用不容小觑,因此研究根际DOM对MBC钝化cd的影响可以为MBC的应用提供理论基础。本文利用盆栽试验,通过对比MBC对两种植物生长和细胞超微结构的影响,说明MBC在土壤污染修复应用中对植物的影响;通过对比两种植物根际/非根际有效态cd含量的变化来说明MBC的钝化效果;通过提取两种植物根际/非根际DOM,用DOC表征DOM的含量,并通过三维荧光光谱分析DOM的成分,对比两种植物根际/非根际DOM的差异,分析根际DOM对MBC钝化cd的影响;通过对MBC吸附DOM的含量和MBC吸附cd全量、根际DOM与根际有效态cd浓度的相关性分析来探讨根际DOM对MBC吸附cd的影响机理。本文的主要研究结果如下:(1)在cd污染土壤中施加MBC可以促进植物的生长,施加MBC后,在培养50天时黑麦草地下部干重生物量增加60.13%、地上部增加96.40%,而红叶菾菜地下部干重生物量仅增加4.73%、地上部增加28.07%,这说明MBC对耐受植物黑麦草生长的促进作用更为明显。另外,MBC还可以对植物细胞起到保护作用,能够减少cd对植物根尖细胞、叶片细胞中细胞器的损伤。(2)MBC可以降低种植耐受植物黑麦草和超积累植物红叶菾菜土壤中有效态cd的含量。对于黑麦草,MBC和根系共同对土壤中有效态cd含量起作用,使得在施加MBC处理的根际和非根际土壤中有效态cd含量差异不显著;对于红叶菾菜,在施加MBC的处理中增加了根际/非根际土壤中cd含量的差值,说明MBC可以凸显红叶菾菜根系对根际环境的作用。(3)MBC在钝化重金属cd的同时,会吸附黑麦草和红叶菾菜根际/非根际土壤中的DOM,使得在施加MBC处理的土壤中DOM含量降低。对于耐受植物黑麦草,未施加MBC处理的根际DOM的含量随时间的延长而降低;对于超积累植物红叶菾菜,未施加MBC处理的根际DOM的含量随时间的延长先减少后增加,整体变化趋于稳定。造成这一差异的原因是两种植物根系分泌的有机酸种类不同。(4)通过EEM光谱图可以看出,黑麦草和红叶菾菜根际/非根际DOM的主要荧光发光物质为类富里酸、类腐殖酸和类蛋白。未施加MBC的处理中,荧光发光最强的是类富里酸;施加MBC的处理中,各组分荧光强度明显降低,并以类蛋白的荧光峰值最高。(5)cd在不同处理MBC上的吸附速率为:黑麦草根际-MBC(6.67)>土壤-MBC(6.17)>红叶菾菜根际-MBC(6.14),说明黑麦草可以促进MBC吸附cd,而红叶菾菜对cd的吸附和MBC对cd的吸附之间存在竞争关系。DOM在不同处理MBC上的吸附降低速率为:黑麦草根际-MBC(2.65)>红叶菾菜根际-MBC(2.48)>土壤-MBC(2.26),说明黑麦草和红叶菾菜都会促进MBC优先吸附cd。(6)根际DOM对土壤中cd在MBC上吸附的影响机理有以下几个方面:(1)DOM在MBC上的吸附,影响MBC对cd的吸附。(2)DOM与土壤中cd生成配合物,DOM-cd配合物会被吸附在MBC上。(3)cd在MBC上的吸附是植物、土壤、DOM、cd、MBC共同作用的结果。

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改性生物炭对水中cd的吸附能力研究

改性生物炭对水中Cd的吸附能力研究

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作者：胡思雨沈阳建筑大学

学位级别：硕士

生物炭是利用生物质作为主要制备原料在厌氧或缺氧条件下通过热解(一般低于700℃)制得的一种固态富碳物质,生物炭的利用不仅能够丰富土壤碳汇和营养结构、增强土壤孔隙度,而且能够对重金属污染起到良好的吸附作用,有效降低重金属的生物... 详细信息

生物炭是利用生物质作为主要制备原料在厌氧或缺氧条件下通过热解(一般低于700℃)制得的一种固态富碳物质,生物炭的利用不仅能够丰富土壤碳汇和营养结构、增强土壤孔隙度,而且能够对重金属污染起到良好的吸附作用,有效降低重金属的生物有效性。随着研究的不断深入,普通方法制备的生物炭对重金属cd的吸附作用并不能与其发达的孔隙结构相匹配,而且生物炭制备的温度对生物炭的结构和性质有重要影响。因此本文主要研究不同温度梯度下(300～600℃),水稻秸秆(3～5cm)采用常规制备的普通生物炭和经FeCl3浸泡后制备的改性生物炭的理化性质、吸附特性和实际应用中的吸附效果的比较,得出如下结论:(1)通过对不同温度制备的普通生物炭和改性生物炭的产率、阳离子交换量、元素组成等理化性质的比较结果发现,随着裂解温度的升高,两类生物炭的产率、官能团含量均呈下降趋势,生物炭的孔隙率不断提高,生物炭芳香化、稳定化程度增加,生物炭的结构由逐渐明显规则的“碳骨架”变为“破碎”、“坍塌”;(2)通过对不同温度梯度制备的普通生物炭和改性生物炭的吸附性能的研究发现,在添加量一定的条件下,300℃下制备的改性生物炭(M-300)对重金属cd去除效果最好;通过不同生物炭添加量对重金属cd的吸附研究结果可知,低温制备的生物炭对其吸附能力较好,在达到相同去除率时M-300的添加量仅为普通生物炭的一半;(3)在不同吸附温度下生物炭的吸附特点研究发现,随着外界温度的增加(15～45℃),生物炭对重金属cd的吸附率升高,生物炭对重金属cd的吸附过程能够用Lagerence准二级吸附动力学方程很好地表述,通过计算得出的qe(mod)与实际吸附量qe(exp)相差不大,进一步可以推断生物炭与cd的离子和交换过程主要以化学吸附为主导;(4)通过两类生物炭的等温吸附实验结果可以看出,两类生物炭对cd的吸附过程能用Langmuir方程很好地描述,而且低温制备的生物炭的吸附效果较好,其中300℃制得的普通生物炭在45℃时对cd的比吸附量达到17.80mg/g,300℃制得的改性生物炭在45℃时对cd的比吸附量达到22.93mg/g;(5)两类生物炭对受cd污染水培生菜的吸附过程的结果可以看出,添加生物炭后生菜根部和叶片部位对cd的富集系数明显降低,并且较低浓度cd的存在能够刺激生菜的生长发育,其中300℃下制备的改性生物炭对cd的去除效果最好。综上所述,采用在300℃下FeCl3改性法制备的M-300的吸附效果最好。

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外源硅对不同水稻品种镉迁移积累的影响

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作者：徐继敏中南林业科技大学

学位级别：硕士

采用盆栽试验,在重金属cd污染土壤(0.5mg/kg)中基施不同浓度的Si肥(以Si计,0、20、40、80、160 mg/kg),研究了两个不同品种水稻(威优46号和湘晚籼12号)在不同生育期(分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期)时各部位积累的cd和Si含量,以及土壤p... 详细信息

采用盆栽试验,在重金属cd污染土壤(0.5mg/kg)中基施不同浓度的Si肥(以Si计,0、20、40、80、160 mg/kg),研究了两个不同品种水稻(威优46号和湘晚籼12号)在不同生育期(分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期)时各部位积累的cd和Si含量,以及土壤pH值、有效Si、TCLP-cd和CaC12-cd含量变化;也探讨了不同生育期水稻各部位Si的积累量与cd自土壤迁移至水稻各部位的迁移转运系数的相关关系,主要试验结果如下:(1)外源Si的添加对成熟期时两个品种水稻各部位累积cd的影响存在差异,施Si处理对威优46号水稻根部累积cd的影响达到显著性水平(pcd的影响不显著(p>0.05),当施Si量≥40 mg/kg时,威优46号水稻根部cd含量增加160.8%～304.3%,湘晚籼12号水稻根部cd含量呈现先增加后降低趋势。就两个品种水稻糙米而言,各施Si处理cd含量均低于国家食品污染物限量标准(cd≤0.2 mg/kg)。(2)外源Si的添加能增加两个品种水稻稻谷产量。与CK相比,20～160mg/kg的施Si处理能使威优46号水稻产量增加26.9%～55.7%(p0.05),且当施Si量分别为80mg/kg、160mg/kg时,产量分别达到最大值。两个品种水稻糙米中Si的积累量均随施Si量的增加而出现不同程度的升高,且施Si处理对湘晚籼12号水稻糙米累积Si的影响达到显著性水平(p湘晚籼12号。(3)外源Si能显著影响威优46号和湘晚籼12号水稻土 pH值(p湘晚籼12号。同时,施Si处理均使两个品种水稻土的TCLP-cd和CaC12-cd含量降低。(4)在水稻不同生育期,两个品种水稻各部位累积的Si量对土壤cd的迁移转运产生不同的影响。分蘖期,威优46号和湘晚籼12号的根Si积累量均与cd由土壤迁移至根部、由根部迁移至茎叶的迁移转运系数存在负的相关关系,相关系数分别为-0.249、-0.521,根Si有阻滞土壤cd迁移至根部的作用(p>0.05),且威优46号>湘晚籼12号。孕穗期,威优46号的茎叶Si和穗部Si积累均能抑制cd由地下迁移至地上,其中穗Si积累能显著抑制cd由茎叶迁移至穗部(pcd由地下迁移至地上(p>0.05)。灌浆期,威优46号穗Si积累既促进cd自土壤迁移至根部(pcd自根部迁移至茎叶(pcd的迁移转运影响不及威优46号明显。成熟期,威优46号的茎叶Si积累一方面能促进cd自土壤迁移至根部(pcd自根部迁移至茎叶(Pcd自土壤迁移至根部(pcd自穗部迁移至谷壳(pcd含量的影响途径可能存在差异。对于威优46号,可能是通过提高土壤pH值、增加土壤有效Si含量,进而通过提高叶Si的积累量来促进cd自土壤富集至根部,并抑制cd自根部迁移至茎部或茎叶,在这两方面因素的综合作用下来实现cd的迁移与转运。对于湘晚籼12号,外源Si可能是通过提高土壤pH值、增加土壤有效Si含量,进而通过提高叶Si的积累量来抑制cd自穗部转运至谷壳的途径实现的。在试验设定的施Si范围内,综合考虑水稻产量及糙米cd含量,对威优46号,建议施Si浓度为80mg/kg;对湘晚籼12号,建议施Si浓度为160mg/kg。

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UV-B与cd双重胁迫对小麦及麦长管蚜生态学参数影响的研究

UV-B与Cd双重胁迫对小麦及麦长管蚜生态学参数影响的研究

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作者：王萍西北农林科技大学

学位级别：硕士

随着工业的快速发展,由于臭氧层被破坏变得稀薄使得到达地球表面的UV-B辐射越来越多;同时,由于采矿业开采、农药化肥的滥施乱用,大量生产、生活污水未经处理排放,使得重金属cd在环境中累积的速度急剧增加。因而,使得UV-B与cd成为当今环... 详细信息

随着工业的快速发展,由于臭氧层被破坏变得稀薄使得到达地球表面的UV-B辐射越来越多;同时,由于采矿业开采、农药化肥的滥施乱用,大量生产、生活污水未经处理排放,使得重金属cd在环境中累积的速度急剧增加。因而,使得UV-B与cd成为当今环境污染的重要因素,对生态环境及生活在其中的动植物及微生物施加了强大的选择压力,威胁着生态平衡。小麦不仅是中国也是世界上的主要粮食作物之一,然而麦长管蚜是小麦上的重要害虫之一,可造成小麦的减产甚至绝产。由于麦长管蚜是r对策者,故其可快速适应环境条件的变化,成为实验室研究环境变化的很好材料。前人分别研究了UV-B辐射及重金属cd单一因素胁迫对动植物体内次生物质、生理生化代谢、生长、发育与繁殖的影响,有关动植物对UV-B辐射与重金属cd双重胁迫的防御机制还没有相关报道。然而,UV-B与cd在现实环境中是同时存在的,两因素双重胁迫下对昆虫种群的生物效应如何还不清楚。因此,本研究在实验室条件下,模拟自然环境,研究UV-B辐射与重金属cd双重胁迫对麦长管蚜种群各生命参数、机体内抗氧化酶活性和谷胱甘肽-s-转移酶活性等的变化规律,从而探究UV-B与cd双重胁迫对小麦及麦长管蚜生态学参数的影响,可为UV-B与cd胁迫下麦长管蚜的适应、防御机制的研究和新时期环境条件变化下麦长管蚜种群的遗传进化、种群动态预测和和综合防治奠定理论基础。主要研究结果如下:1、小麦地上部分重金属cd的含量,在一定范围内,随着处理土壤中重金属cd浓度的增加呈现非线性地增加。对处理土壤中重金属cd含量与小麦植株中重金属cd含量规律拟合二次曲线方程,其中,处理土壤中重金属cd浓度与小麦地上部分重金属cd含量呈现显著性非线性相关(R2=0.9993)。表明,麦长管蚜直接接触的小麦汁液中重金属cd浓度是呈现非线性递增的,与处理土壤中重金属cd浓度的变化是一致的。2、UV-B辐射与重金属cd胁迫小麦后均可显著性地提高其体内抗氧化酶活性。UV-B辐射对过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性产生影响的贡献率最大,而重金属cd对二者的影响次之;重金属cd对总的超氧化物歧化酶(T-SOD)活性产生影响的贡献率最大,而UV-B辐射对其影响次之,并且UV-B辐射与重金属cd两因素间存在交互作用。因此,重金属cd与UV-B双重胁迫时对小麦体内这3种抗氧化酶的影响更显著。表明,UV-B辐射与重金属cd胁迫小麦后对其体内抗氧化酶活性产生显著性的影响,且两因素双重胁迫时对小麦抗氧化酶活性的影响最显著。3、短时间、长期UV-B辐射与重金属cd分别胁迫小麦上麦长管蚜后,对麦长管蚜种群的各生命参数产生不同程度地影响,均在UV-B辐射胁迫强度0.2mW/cm2和cd胁迫浓度40 mg/kg时影响程度最大,并且UV-B辐射与cd两因素间有交互作用。表明,UV-B辐射与cd胁迫显著影响麦长管蚜种群的各生命参数,且两因素双重胁迫时会加重这一影响。4、长期UV-B辐射与重金属cd双重胁迫麦长管蚜后对其体内抗氧化酶和谷胱甘肽-s-转移酶活性产生显著性地影响,UV-B辐射对过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性产生影响的贡献率最大,而重金属cd对二者的影响次之;重金属cd对总的超氧化物歧化酶(T-SOD)和谷胱甘肽-s-转移酶(GSTs)活性产生影响的贡献率最大,而UV-B辐射对其影响次之,且UV-B辐射与cd两因素间有交互作用。因此,UV-B辐射与cd双重胁迫时加重对麦长管蚜体内这4种保护酶的影响。表明,UV-B辐射与重金属cd胁迫对麦长管蚜的这4种保护酶活性均产生显著影响,且UV-B辐射与cd双重胁迫时加重了对麦长管蚜这4种保护酶活性的影响。综上所述,UV-B辐射与重金属cd胁迫小麦上麦长管蚜后,显著性的影响麦长管蚜种群各生命参数,诱导、调节小麦及麦长管蚜体内保护酶的表达活性,缓解或补偿UV-B辐射与重金属cd胁迫造成的伤害,进而改变或者调节麦长管蚜生态学参数来适应UV-B辐射与重金属cd胁迫以维持体内内环境的稳态,有利于种群的延续。

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cd在典型稻田系统中迁移累积机理研究

Cd在典型稻田系统中迁移累积机理研究

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作者：朱维中南林业科技大学

学位级别：硕士

近几年日益突出的镉米问题已受到世界各国的高度重视和广泛关注。本研究通过水稻盆栽实验,以湘晚籼12号、威优46号和玉针香为实验水稻品种,研究了不同cd含量土壤种植下,水稻各生育期土壤pH值、交换态cd和TCLP态cd含量的变化,水稻各部位... 详细信息

近几年日益突出的镉米问题已受到世界各国的高度重视和广泛关注。本研究通过水稻盆栽实验,以湘晚籼12号、威优46号和玉针香为实验水稻品种,研究了不同cd含量土壤种植下,水稻各生育期土壤pH值、交换态cd和TCLP态cd含量的变化,水稻各部位对cd吸收、转运等动态特征以及典型cd污染土壤下水稻自身的调节作用。主要研究结果如下：(1)土壤不同cd含量下种植对3个水稻品种(湘晚籼12号、威优46号和玉针香)不同生育期叶片中叶绿素、Scd、CAT、MDA含量有一定的影响,但不存在显著差异。由于水稻本身对cd污染具有较强的抗性,很难通过自身的生理生化指标的变化来反映土壤cd污染水平。(2)3种土壤种植下,水稻拔节期与成熟期土壤pH值变化不大。除湘晚籼12号,土壤pH值大小顺序为土壤M(中cd含量土壤)>土壤H(高cd含量土壤)>土壤L(低cd含量土壤)外,另外2种水稻均为土壤H>土壤M>土壤L。土壤H种植下,湘晚籼12号种植土壤pH值显著低于威优46号和玉针香;另外2种土壤种植下,3种水稻全生育期土壤pH值波动范围基本相同。同种水稻全生育期土壤中交换态cd含量变化趋势基本保持一致。除威优46号蜡熟期和成熟期其含量土壤M>土壤H外,3种水稻各生育期土壤中交换态cd含量大小顺序均为土壤H>土壤M>土壤L,且土壤M、H与对应的土壤L种植下相同品种水稻土壤中交换态cd含量之间存在显著差异(Pcd含量之间存在显著的负相关关系,与土壤中TCLP态cd含量之间不存在显著相关关系。这说明,土壤pH值的变化能很好地反映土壤中交换态cd含量的变化。(3)3种土壤种植下,水稻植株各部位中cd含量大小顺序基本遵循根表铁膜>白根>茎>糙米>谷壳>穗>叶的规律。相同部位cd含量大小关系大多数遵循土壤H>土壤M>土壤L的规律。湘晚籼12号在土壤L及土壤M种植下,糙米中cd含量均低于国家标准(cdcd含量均低于0.2 mg-kg-1,在土壤M以及土壤H种植下糙米中cd含量均高于0.2 mg-kg-1。(4)水稻各部位的生物量随着水稻的生长其变化趋势在3种不同cd含量土壤种植下基本保持一致,水稻总生物量均在蜡熟期达到最大值;3种土壤种植下,总生物量均遵循土壤L>土壤M>土壤H的规律。糙米中cd的累积量随着水稻生育期的延长逐渐增加,成熟期时达最大值。水稻植株cd总累积量大小关系大致遵循土壤H>土壤M>土壤L模式,水稻全生育期土壤L种植下与其它2种土壤种植下植株cd总累积量之间均存在显著差异。土壤L种植下,水稻根系对cd转运到茎中的阻力较小,cd主要累积在茎部;随着土壤cd含量的增大,水稻根系阻隔cd进入水稻植株的作用将会得到加强,使得cd在根系中大量累积,出现cd在根系的分布比例大于茎部的现象;对于成熟期,水稻其它部位cd累积量的分布比例均为糙米>谷壳>叶>穗。3种土壤种植下,与湘晚籼12号相似,威优46号茎到糙米过程中对cd的转运在灌浆期和蜡熟期均以谷壳到糙米为主,成熟期均以穗到谷壳为主;玉针香茎到糙米过程间对cd的转运在灌浆期以谷壳将cd转运到糙米为主,蜡熟期和成熟期以穗到谷壳占主要地位。

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