纳米材料-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系对镉污染土壤修复技术的研究

发布时间：2017-07-04 12:14

  本文关键词：纳米材料-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系对镉污染土壤修复技术的研究

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【摘要】：土壤重金属污染严重地威胁着生态环境和人类的健康,开展土壤重金属污染修复技术研究具有重要的意义。本文针对我国土壤污染最严重的重金属Cd污染,选取纳米羟基磷灰石、纳米Fe2O3、紫花苜蓿及中华根瘤菌CCNWSX0020作为土壤修复材料,将化学修复方法和生物修复方法结合起来,形成一个纳米材料-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系。分析比较不同材料、不同体系对植物Cd含量、土壤Cd含量的影响以及Cd形态的变化,力图获得高效且环保的修复土壤Cd污染的方法,试验结果如下:在TY培养基中,不同的纳米材料对根瘤菌的生长均有较大影响。当纳米羟基磷灰石浓度达到0.5 g/100ml时,根瘤菌活菌数量减少12.92%。而纳米Fe2O3浓度达到0.5g/100m时,根瘤菌活菌数量减少43.80%。对比可见,纳米Fe2O3对根瘤菌的影响远高于纳米羟基磷灰石。盆栽试验中,随着土壤Cd浓度升高,紫花苜蓿的株高、根长、结瘤数目及干重均呈下降趋势。Cd浓度越高,对紫花苜蓿的影响越大。低Cd浓度下,接种根瘤菌CCNWSX0020可以明显提高紫花苜蓿的结瘤数目。但当Cd浓度达到40 mg/kg时,接菌与否对结瘤的影响不显著。纳米羟基磷灰石-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系可以有效减少土壤中的总Cd含量,使土壤中总Cd含量降低16.57%。该复合体系还使土壤中有效态Cd含量显著降低,土壤中减少35.04%的有效态Cd,将之转化为生物无法利用的残留态Cd,减轻Cd对生物的毒性。此外,紫花苜蓿茎叶部分的Cd含量也显著降低17.46%。纳米Fe2O3-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系能够使土壤中总Cd含量降低14.93%。该体系显著降低土壤中的有效态Cd含量,降低33.79%。不仅如此,紫花苜蓿茎叶部分的Cd含量也显著降低了20.11%。
【关键词】：纳米羟基磷灰石 纳米Fe2O3 紫花苜蓿 根瘤菌 土壤Cd污染
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文献综述11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 土壤重金属污染概况11-12
• 1.2.1 土壤重金属污染现状11
• 1.2.2 土壤重金属污染的特点与危害11-12
• 1.2.3 我国土壤镉污染概况12
• 1.3 土壤重金属污染的治理方法12-15
• 1.3.1 工程措施12
• 1.3.2 物理措施12-13
• 1.3.3 化学措施13
• 1.3.4 生物措施13-14
• 1.3.4.1 植物修复13
• 1.3.4.2 微生物修复13-14
• 1.3.4.3 微生物和植物共生体系对重金属污染的生物修复14
• 1.3.5 农业生态修复14
• 1.3.6 纳米材料修复14-15
• 1.4 修复材料的选择15-17
• 1.4.1 紫花苜蓿15-16
• 1.4.2 中华根瘤菌S. meliloti CCNWSX002016
• 1.4.3 纳米材料16-17
• 1.5 研究内容及技术路线17-18
• 1.5.1 研究内容17
• 1.5.2 研究技术路线17-18
• 第二章 纳米材料对根瘤菌生长的影响18-22
• 2.1 引言18
• 2.2 试验材料及设备18
• 2.2.1 试验试剂18
• 2.2.2 仪器设备18
• 2.3 试验方法18-19
• 2.3.1 制备方法18
• 2.3.2 纳米材料对根瘤菌数量的影响18-19
• 2.4 结果与分析19-21
• 2.4.1 不同浓度纳米羟基磷灰石对根瘤菌生长情况的影响19-20
• 2.4.2 不同浓度纳米Fe_2O_3对根瘤菌生长情况的影响20-21
• 2.5 讨论21-22
• 第三章 土壤镉对紫花苜蓿和根瘤菌共生体系的影响22-30
• 3.1 引言22
• 3.2 试验材料及设备22
• 3.2.1 试验试剂22
• 3.2.2 仪器设备22
• 3.3 试验方法22-24
• 3.3.1 不同浓度Cd污染土制备22-23
• 3.3.2 种子萌发23
• 3.3.3 根瘤菌培养23
• 3.3.4 根瘤菌接种及处理23
• 3.3.5 BOX-PCR23-24
• 3.4 结果与分析24-29
• 3.4.1 Cd对紫花苜蓿株高的影响24-25
• 3.4.2 Cd对紫花苜蓿根长的影响25-26
• 3.4.3 Cd对紫花苜蓿结瘤的影响26
• 3.4.4 Cd对紫花苜蓿干重的影响26-27
• 3.4.5 BOX结果27-29
• 3.5 讨论29-30
• 第四章 纳米羟基磷灰石-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系修复土壤Cd污染30-42
• 4.1 引言30
• 4.2 试验材料及设备30
• 4.2.1 试验试剂30
• 4.2.2 仪器设备30
• 4.3 试验设计和方法30-33
• 4.3.1 试验设计30-31
• 4.3.2 试验方法31-33
• 4.3.2.1 污染土制备31
• 4.3.2.2 紫花苜蓿-根瘤菌共生体系培养31
• 4.3.2.3 纳米羟基磷灰石加入土壤31-32
• 4.3.2.4 测试项目32
• 4.3.2.5 统计分析32-33
• 4.4 结果与分析33-41
• 4.4.1 ARHC复合体系对紫花苜蓿的影响33-37
• 4.4.1.1 紫花苜蓿生物量统计结果33-35
• 4.4.1.2 ARHC复合体系对植株Cd胁迫耐受指数的影响35
• 4.4.1.3 ARHC复合体系对植株Cd含量的影响35-36
• 4.4.1.4 ARHC复合体系对植株Cd转运和富集系数的影响36-37
• 4.4.2 ARHC复合体系对土壤中Cd含量的影响37-40
• 4.4.2.1 ARHC复合体系对土壤中Cd总量的影响37-38
• 4.4.2.2 ARHC复合体系对土壤中不同形态Cd含量的影响38-40
• 4.4.3 土壤中Cd形态变化对Cd植物有效性的影响40
• 4.4.4 ARHC复合体系对土壤pH值的影响40-41
• 4.5 讨论41-42
• 第五章 纳米Fe_2O_3-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系修复土壤Cd污染42-53
• 5.1 引言42
• 5.2 试验材料及设备42
• 5.2.1 试验试剂42
• 5.2.2 仪器设备42
• 5.3 试验设计和方法42-43
• 5.3.1 试验设计42-43
• 5.3.2 试验方法43
• 5.4 结果与分析43-52
• 5.4.1 ARFC复合体系对紫花苜蓿的影响43-47
• 5.4.1.1 紫花苜蓿生物量统计结果43-45
• 5.4.1.2 ARFC复合体系对植株Cd胁迫耐受指数的影响45
• 5.4.1.3 ARFC复合体系对植株Cd含量的影响45-46
• 5.4.1.4 ARFC复合体系对植株Cd转运和富集系数的影响46-47
• 5.4.2 ARFC复合体系对土壤中Cd含量的影响47-50
• 5.4.2.1 ARFC复合体系对土壤中Cd总量的影响47-48
• 5.4.2.2 ARFC复合体系对土壤中不同形态Cd含量的影响48-50
• 5.4.3 土壤中Cd形态变化对Cd植物有效性的影响50
• 5.4.4 ARFC复合体系对土壤pH值的影响50-51
• 5.4.5 ARFC复合体系与ARHC复合体系的比较51-52
• 5.5 讨论52-53
• 第六章 结论53-56
• 6.1 纳米材料对根瘤菌生长的影响53
• 6.2 土壤Cd对紫花苜蓿和根瘤菌共生体系的影响53
• 6.3 纳米材料-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系修复土壤Cd污染53-54
• 6.4 两种纳米材料机理对比54-55
• 6.5 创新点55-56
• 参考文献56-61
• 附录61-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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